專利名稱：用于電網(wǎng)信號采集的信號調(diào)理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于電網(wǎng)信號采集的信號調(diào)理器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的類似的信號調(diào)理電路，有電流信號調(diào)理電路，或電壓信號調(diào)理電路，往往為 自動化系統(tǒng)的信號采集部分的一個環(huán)節(jié)，其對電壓電流信號的準確度要求不是太高，并且 一般設(shè)計為僅僅采集電壓或電流信號，與整個系統(tǒng)安裝在一起，無法獨立使用。同時現(xiàn)有的 調(diào)理電路往往是針對一種很具體的應(yīng)用場合而設(shè)計，其應(yīng)用也往往是與一個系統(tǒng)安裝在一 起，因此測量范圍的適應(yīng)性不強。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種能適用于變電站高壓側(cè)，用戶配電變壓器側(cè)，低 壓用戶等電網(wǎng)中各種計量點的電信號采集，使用方便，接線靈活的用于電網(wǎng)信號采集的信 號調(diào)理器。本實用新型提供的這種用于電網(wǎng)信號采集的信號調(diào)理器，包括微型電壓互感器、 電流互感器和運放電路，還包括量程切換電路、增益回路、保護電路；所述電流互感器采用 電流鉗，將大電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之成比例的小電壓信號；所述運放電路能通過量程切換電 路與增益回路連接，根據(jù)電網(wǎng)輸入信號選擇合適的增益，轉(zhuǎn)換成與A/D轉(zhuǎn)換模塊匹配的范 圍；保護電路對整機起保護作用，防止浪涌或短路等故障造成元器件損傷，調(diào)理后的信號通 過BNC接頭輸出。所述電壓信號輸入端連有帶接線夾的導(dǎo)線，用于獲取電壓信號。運放電路采用精 密儀用運放INA114芯片。微型電壓互感器采用的是PT28型高精度電壓互感器。本實用新型涉及的信號調(diào)理器主要為電網(wǎng)中計量點現(xiàn)場錄波使用，包括變電站， 用戶配電變壓器側(cè)，低壓用戶等各種場合。本實用新型由于增加了增益回路和量程切換電 路，可以分別實現(xiàn)10倍或者100倍的增益。因此在量程方面，完全能滿足電壓測量要適應(yīng) 57. 7V，100V，220V，380V等電壓等級的應(yīng)用要求；電流要適應(yīng)于額定電流(或基本電流)為 0. 3A，1. 5A，5A，20A等的情況，且在輕負載與滿負載等各種運行工況下均要準確測量。另外， 本實用新型接線方式很靈活，在現(xiàn)場使用非常方便，系統(tǒng)與計量點處的連接非常簡便，電流 信號通過鉗式電流表采集，不需要拆開現(xiàn)有線路(這在現(xiàn)場時非常麻煩的事情，不僅操作復(fù) 雜，而且會停止現(xiàn)有表計的運行，而大多情況下這是不允許的)，電壓信號通過接線夾很容 易獲取。本實用新型作為調(diào)理電路，與后面環(huán)節(jié)的虛擬儀器組合而成的測試系統(tǒng)能構(gòu)成精 度達到士0. 2%的錄波儀。

圖1是本實用新型的電路原理框圖。圖2-1是本實用新型的電路原理圖中的電源電路部分。[0009]圖2-2是本實用新型的電路原理圖中的電流通道電路部分。圖2-3是本實用新型的電路原理圖中的電壓通道電路部分。
具體實施方式
圖1是本實用新型的原理框圖，從該圖可以看出本實用新型調(diào)理器包括電壓信號 處理通道、電流信號處理通道、電源供給電路與保護電路，電壓信號處理通道以微型電壓互 感器為主體，電壓輸入信號通過帶接線夾的導(dǎo)線與現(xiàn)場表計的電壓接線端子并接即可取 得。電流信號處理通道包括電流互感器、運放電路、增益回路、量程切換電路，電流互感器 采集的電流信號通過運放電路，再通過量程切換電路和增益回路來決定電流信號的放大倍 數(shù)。電流互感器采用寬頻高精度電流鉗，電流信號的獲取通過電流鉗取得，現(xiàn)場接線不需 要拆解現(xiàn)有線路，非常方便快捷。對于三相四線的情況，各線對號依次接好即可；對于三相 三線的情況，把電壓輸入端的B相與G線短接，電流的A相，C相分別與線路的A相與C相 連接，B相短接輸入；對于單相線路的情況，電壓電流通道B相與C相不接如即可。輸入的 電壓信號經(jīng)過微型電壓互感器變換后，成為適合A/D轉(zhuǎn)換器的輸入范圍的小電壓信號；輸 入的電流信號經(jīng)過放大電路，成為適合A/D轉(zhuǎn)換器輸入范圍的電壓信號，為了適應(yīng)各種現(xiàn) 場情況與電力系統(tǒng)的各種負載狀態(tài)，電流信號通道設(shè)置了量程切換電路，可以選擇放大100 倍或10倍；電源電路通過變壓器將市電變換成較低的電壓，經(jīng)過整流濾波后，在通過線性 電壓調(diào)節(jié)器給整個電路供電；保護電路平常不工作，在浪涌，過流，短路等情況發(fā)生時動作， 保護電路中的元器件不受損傷。本實用新型的電路原理圖由圖2-1至2-3組成。圖2-1是電源部分J1是電源線插座，通過電源線與市電連接；Rvl為壓敏電阻， 用于抑制電網(wǎng)的浪涌電壓；Rtl為熱敏電阻，用于電路的意外短路保護；TR1變壓器把市電 電壓變換為兩路較低的電壓，D1-D4接成橋式整流電路，經(jīng)C2，C3濾波后，再經(jīng)W1電源芯片 7812轉(zhuǎn)換成12V直流電壓；D5-D8接成橋式整流電路，經(jīng)C4，C5濾波后，經(jīng)W2電源芯片7912 轉(zhuǎn)換成-12V直流電壓。其中D9為電源指示燈。圖2-2是電流通道部分圖中電流鉗未畫出，其輸出信號通過BNC接頭與調(diào)理器相 連。日置9694電流鉗線長3米，初級電流率AC 5A，輸出電壓AC 10mV/A,在45 66Hz 范圍內(nèi)，幅值誤差為士0. 3% rdg. 士0. 02%f. s.，相位誤差在士2°內(nèi)，頻率特性66 5kHz 時在士 1. 0%內(nèi)。INA114是一款低成本，通用目的的高精度儀用運算放大器。通過外部精密電阻的 調(diào)節(jié)，可以設(shè)置其增益為1到10000.內(nèi)部輸入保護電路使得其輸入范圍達到正負40伏。 INA114具有非常低的偏置電壓(50uV),低漂移(0. 25uV/°C )，高共模抑制比(115dB, G=1000 時)。電流通道為了適應(yīng)各種規(guī)格的一次電流互感器與電網(wǎng)的各種負載情況，設(shè)置了量 程切換電路。其中S2為切換開關(guān)，通過控制繼電器的動作，決定R6，R8，R10是否接入增益 控制回路，從而控制放大器的放大倍數(shù)。圖2-3為電壓通道部分電路。為了防止電壓通道的過電壓損壞電壓互感器，在輸 入端配置了壓敏電阻Rv2，Rv3, Rv4 ；電壓信號通過微型電壓互感器后經(jīng)[0019]BNC接頭輸出。PT28尺寸小，重量輕，采用ABS阻燃塑料外殼，環(huán)氧樹脂澆注封裝，絕緣隔離能力 強，防潮抗震，輸入輸出電壓規(guī)格100V/1. 5V，比差值小于等于正負0. 1%，相角差小于等于 正負10'。為了增強電路的抗干擾能力，在電路布局上強電與弱電分開布局與走線，電流輸 入信號采用差分走線，并進行了大面積的敷銅處理，整體機箱結(jié)構(gòu)采用鋁合金金屬板，所有 輸入輸入信號接頭采用BNC接頭。
權(quán)利要求一種用于電網(wǎng)信號采集的信號調(diào)理器，包括微型電壓互感器、電流互感器和運放電路，其特征在于還包括量程切換電路、增益回路、保護電路；所述電流互感器采用電流鉗，將大電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之成比例的小電壓信號；所述運放電路能通過量程切換電路與增益回路連接，根據(jù)電網(wǎng)輸入信號選擇合適的增益，轉(zhuǎn)換成與A/D轉(zhuǎn)換模塊匹配的范圍；保護電路對整機起保護作用，防止浪涌或短路等故障造成元器件損傷，調(diào)理后的信號通過BNC接頭輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于電網(wǎng)信號采集的信號調(diào)理器，其特征在于電壓信號輸入端 連有帶接線夾的導(dǎo)線，用于獲取電壓信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于電網(wǎng)信號采集的信號調(diào)理器，其特征在于運放電路采 用精密儀用運放INA114芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于電網(wǎng)信號采集的信號調(diào)理器，其特征在于微型電壓互 感器采用的是PT28型高精度電壓互感器。
專利摘要本實用新型公開了一種用于電網(wǎng)信號采集的信號調(diào)理器，包括微型電壓互感器、電流互感器和運放電路，還包括量程切換電路、增益回路、保護電路；所述電流互感器采用電流鉗，將大電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之成比例的小電壓信號；所述運放電路能通過量程切換電路與增益回路連接，根據(jù)電網(wǎng)輸入信號選擇合適的增益，轉(zhuǎn)換成與A/D轉(zhuǎn)換模塊匹配的范圍；保護電路對整機起保護作用，防止浪涌或短路等故障造成元器件損傷，調(diào)理后的信號通過BNC接頭輸出。本實用新型接線方式靈活，現(xiàn)場使用方便，系統(tǒng)與計量點處的連接非常簡便，電流信號通過鉗式電流表采集，不需要拆開現(xiàn)有線路，電壓信號通過接線夾很容易獲取。本實用新型可與后面環(huán)節(jié)的虛擬儀器組合能形成精度達到±0.2%的錄波儀。
文檔編號G01R15/08GK201765271SQ20102028860
公開日2011年3月16日 申請日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者吳先強, 羅孝龍, 陳金玲 申請人:威勝集團有限公司