一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置製造方法
2023-10-17 07:55:19
一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及電力測量【技術領域】，具體地說是涉及電力系統現場試驗二次側的直流信號測量檢測的基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置。本實用新型一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置包括設置了模塊化功能硬體的下位機、上位機和應用軟體，下位機機箱內部採用插卡式連接，所述的下位機的直流隔離電路設置線性光耦電路。本實用新型一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置的優點：1．本實用新型可攜式電量分析儀，其內部直流隔離技術採用了線性光耦隔離技術。2．所採用線性光耦隔離技術所測量的信號為交直流通用信號。3．所採用的線性光耦隔離電路採用原邊將信號抬高，副邊再將信號降低的方法，可以測量交流信號。
【專利說明】一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力測量【技術領域】，具體地說是涉及電力系統現場試驗二次側的直流信號測量檢測的基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置。
【背景技術】
[0002]要實現數據採集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能，就要把現場的壓力、溫度、溼度、流量、速度、液位、位移等傳感器感應的信號進行採集、隔離轉換處理。而不同的傳感器由於工作方式、配電、輸出信號類型等方面的差異，對隔離放大器產品的功能選擇和匹配上也不相同。
[0003]直流信號隔離測量技術在電力系統需求廣泛，從4_20mA直流電流信號到發電機勵磁電壓勵磁電流的二次變比直流電壓信號，這些信號有的甚至高達2000V。而且這些信號在實驗中不像傳統的壓力、溫度、溼度、流量、速度、液位、位移等信號變化緩慢，對響應速度要求不高。這些信號要求相應速度在0.1ms以上，這就需要對信號的隔離技術提出了更高的要求。而常規典型的線性光耦電路僅可以輸入直流信號，不能輸入交流信號。
【發明內容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題是針對現有技術存在的不足，提供一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置。
[0005]本實用新型一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置通過下述技術方案予以實現:一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置包括設置了模塊化功能硬體的下位機、上位機和應用軟體，下位機機箱內部採用插卡式連接，所述的下位機的直流隔離電路設置線性光耦電路。
[0006]本實用新型一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置與現有技術相比較有如下有益效果:本實用新型測量裝置採用了線性光耦電路，可以輸入交直流信號，可實現對現場發電機勵磁電壓勵磁電流信號、交流電壓電流信號、4-20mA信號以及±20V交直流通用信號的測量。本實用新型還使用了光電直流隔離電路，隔離器件通過光電隔離電路實現直流隔離測量，本實用新型的優點是耐壓高、零漂小、精度好、響應速度快、線性度好，增加了直流的測量精度和可靠性。本實用新型一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置使直流信號測量更精確、方便，免去了用戶使用傳統的霍爾傳感器校零的麻煩；且使整套裝置體積更小、重量更輕，操作簡便。
[0007]本實用新型一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置有如下的優點:1.本實用新型涉及一種電力系統現場試驗二次側的測量檢測及實驗室的測量用可攜式電量分析儀，其內部直流隔離技術採用了線性光耦隔離技術。
[0008]2.本實用新型所採用線性光耦隔離技術，其所測量的信號為交直流通用信號。
[0009]3.本實用新型所採用的線性光耦隔離電路採用原邊將信號抬高，副邊再將信號降低的方法，可以測量交流信號。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]本實用新型一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置有如下附圖:
[0011]圖1是本實用新型一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置外形結構示意圖；
[0012]圖2是本實用新型一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置電壓抬聞電路結構不意圖；
[0013]圖3是本實用新型一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置光耦和降壓電路結構示意圖。
[0014]其中:1、下位機；2、上位機；3、應用軟體；4、直流隔離電路；5、線性光耦電路；6、
信號卡插口。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本實用新型一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置技術方案作進一步描述。
[0016]如圖1 一圖3所示，一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置包括設置了模塊化功能硬體的下位機1、上位機2和應用軟體3，下位機I機箱內部採用插卡式連接，所述的下位機I的直流隔離電路4設置線性光耦電路5。
[0017]所述的線性光耦電路5為HCNR201高精度線性光耦電路。
[0018]所述的下位機I設置的線性光耦電路5設置如下板卡:
[0019]a)信號卡I —勵磁電壓、電流調理卡:
[0020]一路高壓隔離交流、直流混用高電壓通道，有5個端子，使用時可通過信號卡插口6將測量信號與下位機I連接，插口 6設置為5V、500V、1000V、2000V四檔；使用時可根據實際情況選用適當的量程，此路輸入信號主要測量發電機轉子電壓、調節器輸出電壓。一路高壓隔離交流、直流混用弱電壓通道，量程為±100mV，用於測量發電機轉子電流、勵磁機勵磁電流。
[0021]b)信號卡2 —通用交直流電壓信號調理卡:
[0022]四路普通交直流混用通道，量程為±20V，信號卡插口 6共有U1-U4四組信號端子，隔離電壓3000V。
[0023]c)信號卡3 - 4-20mA調理卡:
[0024]信號卡插口 6共有8路4_20mA信號輸入，線性度可以達到0.2%，隔離電壓為5000V。
[0025]所述的上位機2為可攜式筆記本，應用軟體3安裝在筆記本上，可以方便用戶攜帶進行現場作業。其主要功能是顯示、記錄、分析、處理並輸出數據，是與操作人員進行信息溝通的主要界面。應用軟體接收下位機的數據，並將數據加以處理使其通過圖形、數據、電子儀表、電子表格等表現方式直觀並實時的顯示現場的各種測量信號的信息。
[0026]實施例1。
[0027]分析儀主要由下位機(模塊化功能硬體)、上位機(計算機)和應用軟體三大部分組成。下位機硬體採用3U高度，19*2/3英寸寬度的機箱。機箱內部採用插卡式設計，其主要功能是隔離變換現場的高電壓、大電流等模擬信號，並將其轉換成為數位訊號，通過高速串口通訊將這些測量量送入計算機；同時下位機也通過高速串口通訊接受計算機發出的各種命令，來驅動自身的繼電器控制現場的報警信號等開關量信號。下位機硬體需要測量現場發電機勵磁電壓勵磁電流信號、交流電壓電流信號、4-20mA信號以及± 20V交直流通用信號等。這些信號調理就用到了本次提到的直流隔離技術。這些信號調理板還可以根據不同用戶的需求進行定製。由於採用了插卡式設計，用戶只需要更換信號調理板即可。
[0028]本技術採用了安捷倫公司提供的HCNR201高精度線性光耦。
[0029]HCNR201高線性模擬光電耦合器內含一個高性能AlGaAs LED和兩個高度匹配的光二極體。輸入光二極體可以用來監測並穩定LED的光度輸出，因此LED的非線性和漂移特性幾乎被消除，輸出光二極體會產生線性對應LED光輸出的光電流，光二極體間的緊密匹配和先進的封裝設計可以確保光電耦合器的高線性度和穩定增益。
[0030]HCNR201可以用來提供需要良好穩定性、線性度、帶寬和低成本等各種廣泛應用的模擬信號隔離、HCNR201具備高靈活度，並可通過應用電路的適當設計帶來許多不同工作模式，包括單極/雙極、AC/DC以及反相和同相，HCNR201為許多模擬隔離問題的卓越解決方案。它具有如下特點:
[0031].0.01%超低非線性度
[0032].K3 (IPD2/IPD1)轉換增益 +/-5%
[0033].-65 ppm/° C低增益溫度係數
[0034].DC 至Ij > IMHz 高帶寬
[0035].通過全球安全規範認證:
[0036]- UL1577、5kVrms/lmin - CSA -1EC/EN/DIN EN 60747-5-2、V1rm = 1414Vpeak 。
[0037]通過本實用新型圖2、圖3所示的電路可以方便的輸入交流電壓信號，並且實現5000V/lmin的耐壓隔離。通過此電路配以前端的分壓電阻可以測量高達2000V的發電機勵磁電壓信號，並且具有高達IMHz的帶寬。
[0038]本實用新型電路主要應用在分析儀的如下幾塊板卡上:
[0039]a)信號卡1-勵磁電壓、電流調理卡:
[0040]一路高壓隔離交流、直流混用高電壓通道，有5個端子，分為5V、500V、1000V、2000V四檔；使用時可根據實際情況選用適當的量程，此路輸入信號主要測量發電機轉子電壓、調節器輸出電壓。一路高壓隔離交流、直流混用弱電壓通道，量程為±100mV，用於測量發電機轉子電流、勵磁機勵磁電流。
[0041]b)信號卡2 —通用交直流電壓信號調理卡:
[0042]四路普通交直流混用通道，量程為±20V，共有U1-U4四組信號端子，隔離電壓3000V。
[0043]c)信號卡3 - 4_20mA調理卡:
[0044]共有8路4_20mA信號輸入，線性度可以達到0.2%，隔離電壓為5000V。
[0045]上位機的硬體主要由可攜式筆記本組成，是應用軟體的主要載體，可以方便用戶攜帶進行現場作業。
[0046]應用軟體安裝在筆記本上，其主要功能是顯示、記錄、分析、處理並輸出數據，是與操作人員進行信息溝通的主要界面。應用軟體接收下位機的數據，並將數據加以處理使其通過圖形、數據、電子儀表、電子表格等表現方式直觀並實時的顯示現場的各種測量信號的信息。
[0047]以上所述僅為本實用新型的較佳具體實施例，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置，包括設置了模塊化功能硬體的下位機(I)、上位機(2)和應用軟體(3)，下位機(I)機箱內部採用插卡式連接，其特徵在於:所述的下位機(I)的直流隔離電路(4)設置線性光耦電路(5)。
2.根據權利要求1所述的基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置，其特徵在於:所述的線性光耦電路(5)為安捷倫公司提供的HCNR201高精度線性光耦電路。
3.根據權利要求1所述的基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置，其特徵在於:所述的下位機(I)設置的線性光耦電路(5)設置如下板卡: a)信號卡1-勵磁電壓、電流調理卡: 一路高壓隔離交流、直流混用高電壓通道，有5個端子，分為5V、500V、1000V、2000V四檔；使用時可根據實際情況選用適當的量程，此路輸入信號主要測量發電機轉子電壓、調節器輸出電壓；一路高壓隔離交流、直流混用弱電壓通道，量程為±100mV，用於測量發電機轉子電流、勵磁機勵磁電流； b)信號卡2——通用交直流電壓信號調理卡: 四路普通交直流混用通道，量程為±20V，共有U1-U4四組信號端子，隔離電壓3000V ； c)信號卡3- 4-20mA調理卡: 共有8路4-20mA信號輸入，線性度可以達到0.2%，隔離電壓為5000V。
4.根據權利要求1所述的基於線性光耦的電力交流模擬量信號的測量裝置，其特徵在於:所述的上位機(2)為可攜式筆記本，應用軟體(3)安裝在筆記本上。
【文檔編號】G01R15/22GK204044239SQ201420395731
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2014年7月17日
【發明者】叢貴斌, 孟可風, 孔祥鵬, 薛俊茹, 王軒, 劉可, 馬勇飛, 楊 嘉, 趙世昌, 肖明, 楊立濱, 李春來, 楊小庫, 張海寧 申請人:國網青海省電力公司電力科學研究院