一種應用於配電終端中高精度測量的信號採集裝置製造方法

2023-05-27 19:18:21 2

一種應用於配電終端中高精度測量的信號採集裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及電力自動化【技術領域】，公開了一種應用於配電終端中高精度測量的信號採集裝置，包括依次連接的信號調理電路、電子開關電路和A/D轉換電路，信號調理電路包括電流互感器、第一至第七電阻以及第一和第二運算放大器。本實用新型信號後調理電路的設置，可使同一電流輸出後輸出兩路電流或電壓信號，即一路是保護信號另一路是測量信號，再分別經過子開關電路和A/D轉換電路後得到高精度的採樣信號，並且可使電流、電壓、有功、無功、功率因數的測量精度均達到0.5%以內，以低成本的方式實現了配電終端對保護功能及測量功能的要求。
【專利說明】一種應用於配電終端中高精度測量的信號採集裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力自動化【技術領域】，更具體地說，特別涉及一種應用於配電終端中高精度測量的信號採集裝置。
【背景技術】
[0002]在電力自動化產品中，線路保護裝置主要目的是檢測故障電流，測量的電流範圍一般要求在20倍額定電流，並根據設定的保護定值、保護動作時間實現線路保護，對測量精度要求不高，一般要求測量精度在3%以內；監控裝置，如RTU、負荷管理終端、配變監測終端、智能電錶，主要目的是要求準確測量線路的電流、電壓、功率等遙測量，一般要求測量的電流範圍在1.2倍額定電流以內，並要求電流、電壓的測量精度達到0.5%，功率測量精度達到1%。
[0003]配電自動化終端要求裝置既能檢測故障電流，並且要求測量的電流範圍在20倍額定電流內，測量精度在3%以內；同時要求在1.2倍額定電流以內，電流、電壓的測量精度達到0.5%，功率測量精度達到1%。
[0004]而在目前的配電自動化實現過程中，為保證故障電流的準確監測，必須採用測量範圍在20倍額定電流的電流互感器，在額定電壓、電流範圍內，電壓、電流的測量精度能達到0.5%以內，但是有功、無功的測量精度很難做到1%以內。
[0005]同時保證額定電流範圍內的測量精度，要求現場電流互感器同時有保護電流輸出及測量電流輸出，這也是變電站自動化系統的通常做法，配電終端相應的輔以一組保護CT，一組測量CT，增加了配電終端的成本；而採用智能光互感器的做法在配網領域中由於成本問題目前還得不到有效的推廣。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的在於提供一種信號採集精度高的應用於配電終端中高精度測量的信號採集裝置。
[0007]為了解決以上提出的問題，本實用新型採用的技術方案為:一種應用於配電終端中高精度測量的信號採集裝置，包括依次連接的信號調理電路、電子開關電路和A/D轉換電路，所述信號調理電路包括電流互感器、第一至第七電阻以及第一和第二運算放大器，所述第一電阻連接於電流互感器的輸出端第一引腳和第二引腳之間，所述第二電阻的一端與電流互感器的輸出端第一引腳連接，另一端與第一運算放大器的輸入同相端連接，第一運算放大器的輸入反相端與其輸出端連接；所述第三電阻連接於第一運算放大器的輸出端和電子開關電路之間；所述第四電阻連接於第一運算放大器的輸入反相端與第二運算放大器的輸入同相端之間，所述第五電阻和第六電阻的一端均與第二運算放大器的輸入反相端連接，所述第六電阻另一端與第二運算放大器的輸出端連接；所述第七電阻連接於第二運算放大器的輸出端和電子開關電路之間。
[0008]根據本實用新型的一優選實施例:還包括電容，所述電容的一端與第一運算放大器的輸入同相端連接，另一端接地。
[0009]根據本實用新型的一優選實施例:所述電子開關電路包括第一電子開關和第二電子開關，所述第一電子開關與第三電阻連接，所述第二電子開關與第七電阻連接。
[0010]根據本實用新型的一優選實施例:所述A/D轉換電路是型號為MAX125的A/D晶片。
[0011]與現有技術相比，本實用新型的有益效果在於:本實用新型通過信號後調理電路的設置，可使同一電流輸出後輸出兩路電流或電壓信號，即一路是保護信號另一路是測量信號，再分別經過子開關電路和A/D轉換電路後得到高精度的採樣信號，並且可使電流、電壓、有功、無功、功率因數的測量精度均達到0.5%以內，以低成本的方式實現了配電終端對保護功能及測量功能的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的應用於配電終端中高精度測量的信號採集裝置的框架圖。
[0013]圖2為本實用新型的應用於配電終端中高精度測量的信號採集裝置中信號調理電路的電路圖。
[0014]圖3中圖3a和圖3b分別為本實用新型的應用於配電終端中高精度測量的信號採集裝置中電子開關電路的第一和第二電子開關的電路圖。
[0015]圖4為本實用新型的應用於配電終端中高精度測量的信號採集裝置中A/D轉換電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限於此。
[0017]參閱圖1和圖2所示，本實用新型提供一種應用於配電終端中高精度測量的信號採集裝置，其包括依次連接的信號調理電路10、電子開關電路20和A/D轉換電路30，其中，信號調理電路10包括電流互感器CT1、第一至第七電阻(Rl - R7)以及第一和第二運算放大器(Ul，U2)，並且，第一電阻Rl連接於電流互感器CTl的輸出端第一引腳和第二引腳之間，第二電阻R2的一端與電流互感器CTl的輸出端第一引腳連接,另一端與第一運算放大器Ul的輸入同相端連接，第一運算放大器Ul的輸入反相端與其輸出端連接；第三電阻R3連接於第一運算放大器Ul的輸出端和電子開關電路20之間；第四電阻R4連接於第一運算放大器Ul的輸入反相端與第二運算放大器U2的輸入同相端之間，第五電阻R5和第六電阻R6的一端均與第二運算放大器U2的輸入反相端連接，第六電阻R6另一端與第二運算放大器U2的輸出端連接；第七電阻R7連接於第二運算放大器U2的輸出端和電子開關電路20之間。本實用新型還可包括電容Cl，電容Cl的一端與第一運算放大器Ul的輸入同相端連接，另一端接地。
[0018]其中，第一和第二運算放大器(U1，U2)的型號均為LM328，第一運算放大器Ul是一個跟隨器，輸出AINO作為保護採集輸入信號，其電流測量的範圍為0-100A，而第二運算放大器U2是一個放大器，輸出AIN3作為測量採集輸入信號，電流測量的範圍0-6A。
[0019]參閱圖3a和圖3b所不,所述的電子開關電路包括第一電子開關U305和第二電子開關U306，所述的第一電子開關U305與第三電阻R3連接，所述的第二電子開關U306與第七電阻R7連接；並且，第一電子開關U305和第二電子開關U306的型號均為⑶4053。
[0020]參閱圖4所示，所述的A/D轉換電路30是型號為MAX125的14位A/D晶片。
[0021]本實用新型的工作原理為:輸入電壓經電壓互感器CTl轉換為交流電壓信號，作為保護及測量採集輸入，電壓測量範圍為0-150V;其中，交流電壓信號的一路經過第一運算放大器Ul輸出作為保護採集輸入ΑΙΝ0，電流測量範圍為0-100A ;同時還可經第二運算放大器U2放大後輸出作為測量採集輸入AIN3，電流測量範圍為0-6A。
[0022]這樣，兩路(AIN0、AIN3)的電流、電壓經電子開關電路20，可由外部的CPU同一控制，使同一時刻輸出同一條線路的電壓、保護電流，或同一條線路的電壓、測量電流。再經過A/D轉換電路採樣後，由外部的CPU計算得到保護採樣的電壓、電流；及測量採樣的電壓、電流、有功、無功、功率因數、電壓諧波、電流諧波等遙測值。
[0023]這樣，既保證了故障時正確判斷保護狀態，準確測量故障電流；同時又保證了正常運行過程中的電流、電壓、有功、無功、功率因數、電壓諧波、電流諧波等遙測值的測量精度。而在採用了本實用新型的信號採集裝置的方案後，電流、電壓、有功、無功、功率因數的測量精度均達到0.5%以內，以低成本的方式實現了配電終端對保護功能及測量功能的要求。
[0024]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種應用於配電終端中高精度測量的信號採集裝置，其特徵在於:包括依次連接的信號調理電路(10)、電子開關電路(20)和A/D轉換電路(30)，所述信號調理電路(10)包括電流互感器(CT1)、第一至第七電阻(Rl - R7)以及第一和第二運算放大器(Ul，U2)，所述第一電阻(Rl)連接於電流互感器(CTl)的輸出端第一引腳和第二引腳之間，所述第二電阻(R2)的一端與電流互感器(CTl)的輸出端第一引腳連接，另一端與第一運算放大器(Ul)的輸入同相端連接，第一運算放大器(Ul)的輸入反相端與其輸出端連接；所述第三電阻(R3)連接於第一運算放大器(Ul)的輸出端和電子開關電路(20)之間；所述第四電阻(R4)連接於第一運算放大器(Ul)的輸入反相端與第二運算放大器(U2)的輸入同相端之間，所述第五電阻(R5)和第六電阻(R6)的一端均與第二運算放大器(U2)的輸入反相端連接，所述第六電阻(R6)另一端與第二運算放大器(U2)的輸出端連接；所述第七電阻(R7)連接於第二運算放大器(U2)的輸出端和電子開關電路(20)之間。
2.根據權利要求1所述的應用於配電終端中高精度測量的信號採集裝置，其特徵在於:還包括電容(Cl)，所述電容(Cl)的一端與第一運算放大器(Ul)的輸入同相端連接，另一端接地。
3.根據權利要求2所述的應用於配電終端中高精度測量的信號採集裝置，其特徵在於:所述電子開關電路包括第一電子開關(U305)和第二電子開關(U306)，所述第一電子開關(U305)與第三電阻(R3)連接，所述第二電子開關(U306)與第七電阻(R7)連接。
4.根據權利要求2所述的應用於配電終端中高精度測量的信號採集裝置，其特徵在於:所述A/D轉換電路(30)是型號為MAX125的A/D晶片。
【文檔編號】G01R31/00GK203616406SQ201320754620
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月25日 優先權日:2013年11月25日
【發明者】王世松, 陳堂, 鍾邦義 申請人:南京金智遠維配用電自動化有限公司