專利名稱：基于LabVIEW軟件和小波變換的直流接地故障檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于直流接地故障檢測裝置技術(shù)領(lǐng)域,尤其是--種基于LabVIEW軟件和小 波變換的直流接地故障檢測裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)電廠和變電站的直流系統(tǒng)為各種監(jiān)控保護(hù)設(shè)備及操作回路提供電源，其運(yùn)行狀 況的好壞直接關(guān)系到發(fā)電廠和變電站能否正常運(yùn)行。支路接地是直流系統(tǒng)最常見的故障， 若不能及時找到并排除之，在系統(tǒng)出現(xiàn)多點(diǎn)接地時，將造成直流電源短路或保護(hù)設(shè)備誤動 作，引起嚴(yán)重后果。 直流系統(tǒng)接地故障一直是電力系統(tǒng)中不容忽視的問題。目前，大多數(shù)的接地故障 檢測裝置是建立在單片機(jī)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，但是這些裝置中單片機(jī)有限的資源難以完成一 些如基于小波變換的先進(jìn)的檢測算法。 與本發(fā)明相近的授權(quán)專利為"直流系統(tǒng)接地故障檢測裝置及其檢測方法"(申請 號:200510014058)。申請專利200510014058提供了一種直流系統(tǒng)接地故障檢測裝置和方 法。其裝置包括微處理器和多個電流互感器。微處理器連接有低頻信號源、檢測電橋、顯示 報警器和采樣保持電路。其同步環(huán)節(jié)的輸入端與直流系統(tǒng)的正負(fù)母線連接，同步環(huán)節(jié)的輸 出端通過隔離環(huán)節(jié)與所述多路開關(guān)的輸入端連接。其方法包括通過雙不對稱電橋來監(jiān)測 直流系統(tǒng)的絕緣狀況，當(dāng)監(jiān)測到接地故障時判斷接地極性，并向微處理器發(fā)出信息以啟動 低頻信號源，向直流系統(tǒng)注入穩(wěn)定的正弦或余弦低頻電壓信號，當(dāng)電流互感器電流大于1A 時進(jìn)行環(huán)網(wǎng)支路處理,否則進(jìn)行一般支路處理等步驟。這種方案的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?較慢；系統(tǒng)的可靠性較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,為發(fā)電廠和變電站的直流系統(tǒng)提供一種抗 干擾能力強(qiáng)、實(shí)時性好、精度高的基于LabVIEW軟件和小波變換的直流接地故障檢測裝置。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的 按照本發(fā)明的基于LabVIEW軟件和小波變換的直流接地故障檢測裝置，其特征在 于包括硬件部分和軟件部分,硬件部分包括工業(yè)控制機(jī)，與此工業(yè)控制機(jī)相連接的檢測裝 置，與此檢測裝置相連接的直流供電網(wǎng)絡(luò),所述的工業(yè)控制機(jī)中設(shè)有一個PC]:采集卡、輸出 模數(shù)轉(zhuǎn)換通道、輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換通道,所述的檢測裝置中設(shè)有與所述的輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換通道相 連接的多路模擬量采集卡，與此多路模擬量采集卡相連接的信號調(diào)理轉(zhuǎn)換裝置，與此信號 調(diào)理轉(zhuǎn)換裝置相連接的不平衡電橋,與所述的直流供電網(wǎng)絡(luò)相連接的加載電路,與此加載 電路相連接的低頻信號源發(fā)生器，此低頻信號源發(fā)生器與所述的輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換通道相連 接，所述的軟件部分以LabVIEW作為平臺，利用其自帶的函數(shù)庫方便快捷的進(jìn)行分析處理, 使用小波變換函數(shù)庫進(jìn)行分析，包括如F功能模塊
1)系統(tǒng)軟件中需要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的用戶任務(wù)，
2)正負(fù)母線對地絕緣電阻的實(shí)時監(jiān)測，
3)判斷接地故障后系統(tǒng)報警，
4)啟動低頻信號發(fā)生器， 5)對低頻電壓進(jìn)行采樣，并計算其幅值和初始相位，6)檢測各個支路的電流信號，并用小波算法進(jìn)行判斷。 LabVIEW是Laboratory Virtual Instrument Engineering的縮寫。 所述的不平衡電橋與一個直流電網(wǎng)正負(fù)母線絕緣對地電阻變化的監(jiān)測裝置相連
接。實(shí)時監(jiān)測部分采用的是雙不對稱電橋。 所述的信號調(diào)理轉(zhuǎn)換裝置中設(shè)有一個二階低通濾波電路。
所述的低頻信號源發(fā)生器采用直接數(shù)字頻率合成信號發(fā)生器。 所述的加載電路中設(shè)有功率放大電路,此功率放大電路選用的控制變壓器初級輸 入為 380V/220V,次級輸出為36/24/12/6V。將 5V低頻電壓信號接入控制變壓器次 級36V接線端子，從初級 220V端子引出經(jīng)過升壓后的低頻電壓信號，通過兩個容量為 8 u F/400V的電容分別注入直流系統(tǒng)正負(fù)母線。 所述的PCI采集卡為PCI總線，是一種高性能32/64位地址數(shù)據(jù)線復(fù)用的局部總
線，此:pc:[總線采用線性突發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸模式。
所述的實(shí)時監(jiān)測流程為 2)判斷是否接地，如不接地則返回監(jiān)測， 3)如判斷是接地，則啟動D/A轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生低頻電壓信號， 4)啟動DZA轉(zhuǎn)換，控制采集低頻電壓信號， 5)控制采集支路低頻電流信號， 6)數(shù)據(jù)存儲到PC, 7)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。 所述的控制采集支路低頻電壓信號、低頻電流信號的產(chǎn)生過程為低頻信號發(fā)生 器根據(jù)上層軟件的測量要求，發(fā)出指定頻率的交流信號，通過設(shè)定好的D/A值產(chǎn)生低頻電 壓信號、低頻電流信號。 所述的控制采集支路低頻電壓信號、低頻電流信號的采集過程為正確設(shè)置參數(shù), 采集數(shù)據(jù)供系統(tǒng)直流接地故障的計算與分析。 所述的數(shù)據(jù)分析為數(shù)據(jù)分析部分采用基于小波變換的先進(jìn)算法來對接地故障進(jìn) 行處理，利用采集到的低頻電壓和各個支路的電流值將每一路的電阻值計算出來，從而找 出故障支路。 本裝置的有益效果是 本裝置采用的基于LabVIEW的直流配電網(wǎng)的故障檢測裝置的設(shè)計，一個顯著的優(yōu) 點(diǎn)就是利用LabVIEW軟件強(qiáng)大的圖形化編程能力以及靈活多樣的數(shù)據(jù)處理功能，結(jié)合先進(jìn)的小波變換等數(shù)字信號處理技術(shù)，通過編寫直流電網(wǎng)的檢測、控制和報警界面,使得故障檢 測裝置對于使用者而言操作更加方便。此外，對于編寫檢測算法而言，如果程序發(fā)生問題或 需要改進(jìn)，在LabVIEW軟件環(huán)境中也可以在最短的時間內(nèi)得到解決。


圖1為本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本發(fā)明的軟件流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。 如圖l所示，按照本發(fā)明的基于LabVIEW軟件和小波變換的直流接地故障檢測裝 置，其特征在于包括硬件部分和軟件部分,硬件部分包括工業(yè)控制機(jī)，與此工業(yè)控制機(jī)相連 接的檢測裝置，與此檢測裝置相連接的直流供電網(wǎng)絡(luò),所述的工業(yè)控制機(jī)中設(shè)有-一個PCI 采集卡、輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換通道、輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，所述的檢測裝置中設(shè)有與所述的輸出模數(shù) 轉(zhuǎn)換通道相連接的多路模擬量采集卡，與此多路模擬量采集卡相連接的信號調(diào)理轉(zhuǎn)換裝 置，與此信號調(diào)理轉(zhuǎn)換裝置相連接的不平衡電橋，與所述的直流供電網(wǎng)絡(luò)相連接的加載電 路，與此加載電路相連接的低頻信號源發(fā)生器，此低頻信號源發(fā)生器與所述的輸入模數(shù)轉(zhuǎn) 換通道相連接，所述的軟件部分以LabVIEW作為平臺，利用其自帶的函數(shù)庫方便快捷的進(jìn) 行分析處理，使用小波變換函數(shù)庫進(jìn)行分析,包括如下功能模塊
1)系統(tǒng)軟件中需要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的用戶任務(wù)，
2)正負(fù)母線對地絕緣電阻的實(shí)時監(jiān)測，
3)判斷接地故障后系統(tǒng)報警，
4)啟動低頻信號發(fā)生器， 5)對低頻電壓進(jìn)行采樣，并計算其幅值和初始相位， 6)檢測各個支路的電流信號，并用小波算法進(jìn)行判斷。 LabVIEW是Laboratory Virtual Instrument Engineering的縮寫。 所述的不平衡電橋與一個直流電網(wǎng)正負(fù)母線絕緣對地電阻變化的監(jiān)測裝置相連
接。實(shí)時監(jiān)測部分采用的是雙不對稱電橋。 所述的信號調(diào)理轉(zhuǎn)換裝置中設(shè)有--個二階低通濾波電路。
所述的低頻信號源發(fā)生器采用直接數(shù)字頻率合成信號發(fā)生器。 所述的加載電路中設(shè)有功率放大電路,此功率放大電路選用的控制變壓器初級輸 入為 380V/22()V，次級輸出為36/24/12/6V。將 5V低頻電壓信號接入控制變壓器次 級36V接線端子，從初級 220V端子引出經(jīng)過升壓后的低頻電壓信號，通過兩個容量為 8 u F/400V的電容分別注入直流系統(tǒng)正負(fù)母線。 所述的PCI采集卡為PCI總線，是一種高性能32/64位地址數(shù)據(jù)線復(fù)用的局部總
線，此PC]:總線采用線性突發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸模式。 如圖2所示，所述的實(shí)時監(jiān)測的軟件流程為 1)正負(fù)母線絕緣對地電阻變化的監(jiān)測， 2)判斷是否接地，如不接地則返回監(jiān)測，
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3)如判斷是接地，則啟動D/A轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生低頻電壓信號，
4)啟動D/A轉(zhuǎn)換，控制采集低頻電壓信號，
5)控制采集支路低頻電流信號，
6)數(shù)據(jù)存儲到PC,
7)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。 所述的控制采集支路低頻電壓信號、低頻電流信號的產(chǎn)生過程為低頻信號發(fā)生 器根據(jù)上層軟件的測量要求，發(fā)出指定頻率的交流信號,通過設(shè)定好的D/A值產(chǎn)生低頻電 壓信號、低頻電流信號。 所述的控制采集支路低頻電壓信號、低頻電流信號的采集過程為正確設(shè)置參數(shù), 采集數(shù)據(jù)供系統(tǒng)直流接地故障的計算與分析。 所述的數(shù)據(jù)分析為數(shù)據(jù)分析部分采用基于小波變換的先進(jìn)算法來對接地故障進(jìn) 行處理，利用采集到的低頻電壓和各個支路的電流值將每一路的電阻值計算出來，從而找 出故障支路。
本裝置的有益效果是 本裝置采用的基于LabVIEW的直流配電網(wǎng)的故障檢測裝置的設(shè)計，一個顯著的優(yōu) 點(diǎn)就是利用LabVIEW軟件強(qiáng)大的圖形化編程能力以及靈活多樣的數(shù)據(jù)處理功能，結(jié)合先進(jìn) 的小波變換等數(shù)字信號處理技術(shù)，通過編寫直流電網(wǎng)的檢測、控制和報警界面，使得故障檢 測裝置對于使用者而言操作更加方便。此外，對于編寫檢測算法而言，如果程序發(fā)生問題或 需要改進(jìn)，在LabVIEW軟件環(huán)境中也可以在最短的時間內(nèi)得到解決。
權(quán)利要求
一種基于LabVIEW軟件和小波變換的直流接地故障檢測裝置，其特征在于包括硬件部分和軟件部分，硬件部分包括工業(yè)控制機(jī)，與此工業(yè)控制機(jī)相連接的檢測裝置，與此檢測裝置相連接的直流供電網(wǎng)絡(luò)，所述的工業(yè)控制機(jī)中設(shè)有一個PCI采集卡、輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換通道、輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，所述的檢測裝置中設(shè)有與所述的輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換通道相連接的多路模擬量采集卡，與此多路模擬量采集卡相連接的信號調(diào)理轉(zhuǎn)換裝置，與此信號調(diào)理轉(zhuǎn)換裝置相連接的不平衡電橋，與所述的直流供電網(wǎng)絡(luò)相連接的加載電路，與此加載電路相連接的低頻信號源發(fā)生器，此低頻信號源發(fā)生器與所述的輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換通道相連接，所述的軟件部分以LabVIEW作為平臺，利用其自帶的函數(shù)庫方便快捷的進(jìn)行分析處理，使用小波變換函數(shù)庫進(jìn)行分析，包括如下功能模塊1)系統(tǒng)軟件中需要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的用戶任務(wù)，2)正負(fù)母線對地絕緣電阻的實(shí)時監(jiān)測，3)判斷接地故障后系統(tǒng)報警，4)啟動低頻信號發(fā)生器，5)對低頻電壓進(jìn)行采樣，并計算其幅值和初始相位，6)檢測各個支路的電流信號，并用小波算法進(jìn)行判斷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LabVIEW軟件和小波變換的直流接地故障檢測裝置，其 特征在于所述的不平衡電橋與一個直流電網(wǎng)正負(fù)母線絕緣對地電阻變化的監(jiān)測裝置相連 接。實(shí)時監(jiān)測部分采用的是雙不對稱電橋。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LabVIEW軟件和小波變換的直流接地故障檢測裝置，其 特征在于所述的信號調(diào)理轉(zhuǎn)換裝置中設(shè)有一個二階低通濾波電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LabVIEW軟件和小波變換的直流接地故障檢測裝置，其 特征在于所述的低頻信號源發(fā)生器采用直接數(shù)字頻率合成信號發(fā)生器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LabVIEW軟件和小波變換的直流接地故障檢測裝置， 其特征在于所述的加載電路中設(shè)有功率放大電路，此功率放大電路選用的控制變壓器初級 輸入為 38()V/220V，次級輸出為36/24/12/6V,將 5V低頻電壓信號接入控制變壓器次 級36V接線端子，從初級 220V端子引出經(jīng)過升壓后的低頻電壓信號，通過兩個容量為 8 u F/400V的電容分別注入直流系統(tǒng)正負(fù)母線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LabVIEW軟件和小波變換的直流接地故障檢測裝置，其 特征在于所述的PCI:采集卡為PCI總線，是一種高性能32/64位地址數(shù)據(jù)線復(fù)用的局部總 線，此PCI總線采用線性突發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸模式。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LabVIEW軟件和小波變換的直流接地故障檢測裝置，其 特征在于所述的實(shí)時監(jiān)測流程為1) 正負(fù)母線絕緣對地電阻變化的監(jiān)測，2) 判斷是否接地,如不接地則返回監(jiān)測，3) 如判斷是接地，則啟動D/A轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生低頻電壓信號，4) 啟動D/A轉(zhuǎn)換,控制采集低頻電壓信號，5) 控制采集支路低頻電流信號，6) 數(shù)據(jù)存儲到PC，7) 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于LabVIEW軟件和小波變換的直流接地故障檢測裝置，其 特征在于所述的控制采集支路低頻電壓信號、低頻電流信號的產(chǎn)生過程為低頻信號發(fā)生 器根據(jù)上層軟件的測量要求，發(fā)出指定頻率的交流信號,通過設(shè)定好的D/A值產(chǎn)生低頻電 壓信號、低頻電流信號。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于LabVIEW軟件和小波變換的直流接地故障檢測裝置，其 特征在于所述的控制采集支路低頻電壓信號、低頻電流信號的采集過程為正確設(shè)置參數(shù)， 采集數(shù)據(jù)供系統(tǒng)直流接地故障的計算與分析。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于LabVIEW軟件和小波變換的直流接地故障檢測裝置，其 特征在于所述的數(shù)據(jù)分析為數(shù)據(jù)分析部分采用基于小波變換的先進(jìn)算法來對接地故障進(jìn) 行處理，利用采集到的低頻電壓和各個支路的電流值將每一路的電阻值計算出來，從而找 出故障支路。
全文摘要
本發(fā)明屬于直流接地故障檢測裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于LabVIEW軟件和小波變換的直流接地故障檢測裝置，包括硬件部分和軟件部分，硬件部分包括工業(yè)控制機(jī)，檢測裝置，直流供電網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)控制機(jī)中設(shè)有一個PCI采集卡、輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換通道、輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，檢測裝置中設(shè)有多路模擬量采集卡，信號調(diào)理轉(zhuǎn)換裝置，不平衡電橋，加載電路，低頻信號源發(fā)生器，軟件部分以LabVIEW作為平臺，利用其自帶的函數(shù)庫方便快捷的進(jìn)行分析處理，使用小波變換函數(shù)庫進(jìn)行分析。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是利用LabVIEW軟件結(jié)合先進(jìn)的小波變換等數(shù)字信號處理技術(shù)，使得故障檢測裝置更加方便，抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時性好、精度高。
文檔編號G06F17/50GK101718830SQ200910219789
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者張斌, 梁瓊, 趙慶賢 申請人:中冶北方工程技術(shù)有限公司