一種冗餘採樣系統的模擬前端電路的製作方法
2023-04-24 02:42:06 1
專利名稱：一種冗餘採樣系統的模擬前端電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力系統繼電保護設備的冗餘採樣系統的模擬前端電路，屬工業控制技術領域。
背景技術：
電力系統繼電保護設備是當電力系統中的電氣元件發生故障或不正常運行時，快速而準確地使斷路器跳閘或發出信號的自動裝置。為提高繼電保護系統的可靠性，應用於高電壓等級電網的繼電保護系統中的保護設備均採用冗餘配置，並且設備硬體的採樣系統採用冗餘架構；目標是在採樣系統中發生單一元件故障時，設備能及時準確判斷硬體故障， 避免發出錯誤的斷路器動作命令。採樣系統的模擬前端電路同樣採用冗餘架構設計。除了實現輸入信號調理的功能夕卜，為方便批量測試，採樣系統的模擬前端電路還需接入與輸入信號對應的外部測試信號。 如圖1所示，典型的前端電路設計採用運算放大器設計加法器和低通濾波器，實現輸入信號調理和外部測試信號接入的功能。這種模擬前端電路，在實際應用時，出現了由於某一隻運算放大器失效導致相互冗餘的兩路採樣通道輸出值同時出現擾動，設備未能正確判斷硬體故障，從而導致發出錯誤工作命令的事故。
實用新型內容本實用新型的目的是通過採用被動器件構成模擬前端電路，降低採樣系統硬體故障機率；對冗餘採樣系統分別接入獨立的外部測試量，降低冗餘架構的內部耦合度，確保採樣系統前端電路中發生單一元件故障時，設備能準確判斷硬體故障，達到總體上提高繼電保護設備模擬採樣迴路可靠性的目的。為了實現本實用新型的目的，本實用新型提供以下技術方案一種冗餘採樣系統的模擬前端電路，其特徵是，電路由電阻和電容元件構成，具有兩個獨立的測試信號輸入接口。電路中包含由兩個電阻串聯成的兩個串聯電路，所述兩個串聯電路的一端連接在一起構成一輸入端，所述兩個串聯電路的另一端分別為兩個輸出端，輸入信號經所述輸入端輸入，分別輸出至所述兩個輸出端。所述輸出端同時經電容接地。所述輸入信號同時經一電阻接地。所述測試信號輸入接口分別連接至每個所述串聯電路中的串聯的所述兩個電阻之間。輸入迴路阻抗綜合低通截止頻率和輸入信號瞬態峰值限流的需求設置。本技術方案基於阻容元件設計模擬前端電路，通過對冗餘電路分別接入測試量的拓撲結構，提高冗餘部分間的解耦程度，避免由於冗餘電路中單一元件的故障導致冗餘系統的整體輸出異常。[0013]本實用新型所達到的有益效果本實用新型的模擬前端電路比經典電路元器件數量少，降低了成本，且去掉了現有技術中電路中失效率最高的運算放大器，提高了電路可靠性；由於外部測試信號分別引入冗餘電路，相比於現有技術中的電路，加大了兩迴路間的阻抗，降低了兩迴路間的耦合程度，實現對冗餘系統的單一迴路異常測試，有助於判定硬體故障，提高了系統整體的可靠性。
圖1是現有技術中採樣系統的模擬前端電路圖；圖2是本實用新型的冗餘採樣系統的模擬前端電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護範圍。如圖2所示，本實用新型基於被動元件構成，具有兩個獨立的測試信號輸入接口， 正常工作狀態實現雙重化採樣，測試狀態下可對冗餘系統中的子系統分別測試。電路由電阻和電容元件構成，電路中包含兩個由電阻串聯而成的串聯電路，第一個串聯電路由電阻R2與電阻R3串聯而成，第二個串聯電路由電阻R4與電阻R5串聯而成， 兩個串聯電路的一端連接在一起構成一輸入端IN，兩個串聯電路的另一端分別為兩個輸出端0UTA、0UTB，輸入信號經輸入端IN輸入，分別輸入至兩個串聯電路中，再分別輸出至兩個輸出端 OUTA、OUTB。輸入信號經輸入端IN同時通過電阻Rl接地。輸出端OUTA同時通過電容Cl接地。輸出端OUTB同時通過電容C2接地。電路中具有兩個獨立的外部測試信號輸入接口 TinA、TinB，其中一個測試信號輸入接口 TinA連接至第一個串聯電路中的電阻R2與電阻R3之間；另一個測試信號輸入接口 TinB連接至第二個串聯電路中的電阻R4與電阻R5之間。輸入迴路阻抗是綜合低通截止頻率和輸入信號瞬態峰值限流需求(ADC輸入埠過壓限制電流)確定。測試迴路阻抗還需結合測試源的驅動能力確定。輸入信號的低通截止頻率由電阻R2+電阻R3和電容Cl、電阻R4+電阻R5和電容 C2確定。測試量的低通截止頻率由電阻R3和電容Cl、電阻R5和電容C2確定。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種冗餘採樣系統的模擬前端電路，其特徵是，電路由電阻和電容元件構成，具有兩個獨立的測試信號輸入接口。
2.根據權利要求1所述的一種冗餘採樣系統的模擬前端電路，其特徵是，電路中包含由兩個電阻串聯成的兩個串聯電路，所述兩個串聯電路的一端連接在一起構成一輸入端，所述兩個串聯電路的另一端分別為兩個輸出端，輸入信號經所述輸入端輸入，分別輸出至所述兩個輸出端。
3.根據權利要求2所述的一種冗餘採樣系統的模擬前端電路，其特徵是，所述輸出端同時經電容接地。
4.根據權利要求2所述的一種冗餘採樣系統的模擬前端電路，其特徵是，所述輸入信號同時經一電阻接地。
5.根據權利要求2所述的一種冗餘採樣系統的模擬前端電路，其特徵是，所述測試信號輸入接口分別連接至每個所述串聯電路中的串聯的所述兩個電阻之間。
專利摘要本實用新型公開了一種適用於高壓繼電保護裝置的冗餘採樣系統的模擬前端電路，電路由電阻和電容元件構成，具有兩個獨立的測試信號輸入接口。本實用新型的模擬前端電路比經典電路元器件數量少，降低了成本，且去掉了現有技術中電路中失效率最高的運算放大器，提高了電路可靠性；通過將獨立的測試信號分別接入冗餘採樣系統的方式，降低了兩迴路間的耦合程度，實現對冗餘系統的單一迴路異常測試，有助於判定硬體故障，提高了系統整體的可靠性。
文檔編號G01R1/30GK202256418SQ20112035686
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月22日 優先權日2011年9月22日
發明者夏雨, 姜雷, 甘雲華, 鄧慶, 鄒志楊, 馬玉龍 申請人:國電南瑞科技股份有限公司