專利名稱：用于電子式電流電壓互感器校驗的信號調理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于電子式電流電壓互感器校驗的信號調理裝置，屬測量校驗技術領域。
背景技術：
電子式電流電壓互感器適應電力系統(tǒng)數字化、自動化的發(fā)展要求，解決了高電壓等級電力系統(tǒng)中測量系統(tǒng)的絕緣問題。目前我國的電子式電流電壓互感器研究尚處于實驗室研究階段，電子式電流電壓互感器要實用化，必須達到一定的準確度。一般來說，電子式電流電壓互感器的二次輸出通過光纖傳輸，原邊和副邊沒有直接的電磁聯(lián)系。所以，傳統(tǒng)的針對電磁式電流電壓互感器的校驗儀就不能用于電子式電流電壓互感器的校驗。
已有技術中，用虛擬技術校驗電流電壓互感器的過程如圖1所示，當待檢的電子式互感器Tx和標準互感器Ts的原邊接同一信號S時，將Tx的副邊輸出Sx和Ts的副邊輸出Ss同時輸入虛擬儀器互感器校驗儀的信號調理裝置，經過該裝置把Sx和Ss轉化為數據采集卡所能接受的弱電壓信號S′x和S′s；信號采集卡把S′x和S′s采集到計算機中通過數據處理算法得出Tx的比差和角差。由于數據采集卡所能接受的信號是-10V～+10V的弱電信號，而標準互感器的副邊輸出通常為100V和5A，必須對輸入信號進行調理，但是到目前為止，還沒有一種合適的信號調理裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種用于電子式電流電壓互感器校驗的信號調理裝置，通過信號調理裝置對信號進行線性衰減和轉換，隔離輸入信號，以保護數據采集卡，對輸入信號進行濾波，排除不必要的干擾，以提高校驗的精度。
本發(fā)明提出的用于電子式電流電壓互感器校驗的信號調理裝置，包括輸入保護電路，用于對輸入校驗裝置的超量程電流電壓信號進行抑制以得到量程范圍內的電流電壓信號；隔離互感器，用于對上述量程范圍內的電流電壓信號進行比例衰減，并抑制高頻干擾，以得到滿足數據采集卡量程要求和符合校驗要求的低頻電流電壓信號；輸出保護電路，用于保護數據采集卡；接口電路，用于對上述低頻電流電壓信號進行偏置調整，以使信號滿足數據采集卡的信號接地要求，并將該信號傳送至信號采集卡。
本發(fā)明的上述信號調理裝置中的輸出保護電路包括穩(wěn)壓管，用于吸收峰值超過采集卡量程的正弦電壓信號；瞬態(tài)抑制二極管，用于吸收峰值超過采集卡量程的快速瞬變脈沖電壓。
本發(fā)明裝置中的輸入保護電路有三種不同的電路設計，其中都包括合閘控制電路，該合閘控制電路包括
熔斷器，用于整個合閘控制電路的過載保護；合閘按鈕，用于接通電源和輸入信號導線；合閘繼電器及其常開節(jié)點，用于控制電源和輸入信號的接通和斷開狀態(tài)；過載繼電器的常閉節(jié)點，用于控制電源和輸入信號的接通和斷開狀態(tài)；電源指示燈，用于指示電源的接通和斷開狀態(tài)。
第一種電路設計是當輸入校驗裝置的信號為0～10V的電壓時，還包括穩(wěn)壓管，用于吸收峰值超過12V的正弦電壓信號；瞬態(tài)抑制二極管，用于吸收峰值超過12V的快速瞬變脈沖電壓信號；合閘繼電器的常開節(jié)點和過載繼電器及其常閉節(jié)點，用于控制輸入信號的接通和斷開狀態(tài)。其中隔離互感器為10V/5V的電壓互感器。
第二種電路設計是當輸入校驗裝置的信號為10～100V的電壓時，還包括壓敏電阻，用于吸收峰值超過120V的正弦電壓信號；瞬態(tài)抑制二極管，用于吸收峰值超過120V的快速瞬變脈沖電壓信號；合閘繼電器的常開節(jié)點和過載繼電器及其常閉節(jié)點，用于控制輸入信號的接通和斷開狀態(tài)。其中的隔離互感器為100V/5V的電壓互感器。
第三種電路設計是當輸入校驗裝置的信號為0～5A的電流時，還包括合閘繼電器的常開、常閉節(jié)點和過載繼電器及其常閉節(jié)點，用于控制輸入信號的接通和斷開狀態(tài)。其中的隔離互感器為5A/50mA的電流互感器。
本發(fā)明提出的用于電子式電流電壓互感器校驗的信號調理裝置，不僅擴大了弱電系統(tǒng)-虛擬儀器系統(tǒng)的幅值測量范圍，減小了電阻的熱效應，提高了幅值測量精度，而且保護整個系統(tǒng)不會受到過載信號的損壞。本裝置對于輸入信號的相位特征所引起的偏移很小，可以大幅度提高相位測量和校驗精度。如果不經過互感器的比例衰減，較高的電壓和較大的電流通過電阻引起電阻發(fā)熱，使電阻阻值的增大，使電阻上的電壓信號出現(xiàn)波動，從而使進入虛擬儀器系統(tǒng)的電信號不穩(wěn)定。利用本發(fā)明的調理裝置制成的虛擬互感器校驗儀的比差在0.05％以內，角差在4’以內。


圖1是已有技術中校驗電流電壓互感器裝置的結構框圖。
圖2是本發(fā)明提出的信號調理裝置的電路原理框圖。
圖3～圖5是本發(fā)明的實施例。
圖6是本發(fā)明裝置中輸入保護電路所用的合閘控制電路的電路圖。
具體實施例方式
本發(fā)明設計用于電子式電流電壓互感器校驗的信號調理裝置，其電路原理框圖如圖2所示，包括輸入保護電路，用于對輸入校驗裝置的超量程電流電壓信號進行抑制以得到量程范圍內的電流電壓信號；隔離互感器，用于對上述量程范圍內的電流電壓信號進行比例衰減，并抑制高頻干擾，以得到滿足數據采集卡量程要求和符合校驗要求的低頻電流電壓信號；輸出保護電路，用于保護數據采集卡；接口電路，用于對上述低頻電流電壓信號進行偏置調整，以使信號滿足數據采集卡的信號接地要求，并將該信號傳送至信號采集卡。
本發(fā)明的上述信號調理裝置中的輸出保護電路包括穩(wěn)壓管，用于吸收峰值超過采集卡量程的正弦電壓信號；瞬態(tài)抑制二極管，用于吸收峰值超過采集卡量程的快速瞬變脈沖電壓。
本發(fā)明裝置中的輸入保護電路有三種不同的電路設計，其中都包括合閘控制電路，如圖6所示，包括它由熔斷器F、合閘按鈕B、合閘繼電器Re4及其常開節(jié)點J15、電源指示燈L過載繼電器的常閉節(jié)點J22、J32和J42組成。當設備就緒時，合上按鈕B，接通合閘繼電器Re4，該繼電器的常開節(jié)點J11、J12、J13和J14閉合，常閉節(jié)點J15斷開，分別接通對應的輸入信號。同時電源指示燈L亮，指示已接通電源。
當輸入信號為0～10V電壓信號時，整個調理裝置的電路如圖3所示。輸入保護電路由合閘繼電器的常開節(jié)點J11、過載繼電器Re2及其常閉節(jié)點J21、穩(wěn)壓管Zi和瞬態(tài)抑制二極管Di組成，輸出保護電路類似，不過Zo和Do的額定電壓低一些。隔離互感器采用10V/5V的電壓互感器。正常工作時，輸入保護電路對輸入的0～10V電壓信號不造成幅值和相位偏移；這樣進入互感器的電壓信號與原輸入電壓信號等同。隔離互感器將上述電壓信號的幅值變?yōu)樵瓉淼囊话?；由于所采用互感器的低通特性，信號中的高頻干擾將不會出現(xiàn)在電壓互感器的輸出端；隔離互感器會對輸入的電壓信號造成很小的相位移。所以，互感器的輸出信號幅值與原輸入信號幅值成正比，相位基本不變。因此，進入接口電路的電壓信號基本包含了輸入電壓信號的幅值和相位信息，同時滿足數據采集卡的量限要求，這也就達到了電子式互感器校驗儀信號調理的目的。當輸入電壓超過10V時，穩(wěn)壓管Zi和瞬態(tài)抑制二極管Di動作，將電壓穩(wěn)定在10V，保證隔離互感器不會損壞。當電壓進一步加大時，過載繼電器Re2動作，Re2的常閉節(jié)點J21和J22斷開；J22的斷開造成合閘繼電器Re4的失電，從而Re4的常開節(jié)點J11和J15斷開，不但切斷了合閘控制回路，而且切斷了輸入信號，保證隔離互感器和數據采集卡不會因過載而損壞。輸出保護電路的原理同輸入保護電路基本一樣。當輸入保護電路失靈和上述繼電器動作的過渡狀態(tài)時，輸出保護電路發(fā)生作用，確保數據采集卡不會損壞。
當輸入信號為10～100V電壓信號時，整個調理裝置的電路如圖4所示。輸入保護電路由合閘繼電器的常開節(jié)點J12、過載繼電器Re3及其常閉節(jié)點J31、壓敏電阻Ri和瞬態(tài)抑制二極管Di組成。輸出保護電路由穩(wěn)壓管Zo和瞬態(tài)抑制二極管Do組成。隔離互感器采用100V/5V的電壓互感器。整個電路的工作原理基本同上述輸入信號為0～10V的情形。所不同的是，由壓敏電阻Ri來吸收峰值超過120V的輸入電壓信號。當電壓超過120V時，壓敏電阻動作引起過載繼電器Re3動作，Re3的常閉節(jié)點J31和J32斷開；J32的斷開造成合閘繼電器Re4的失電，從而Re4的常開節(jié)點J12和J15斷開，不但切斷了合閘控制回路，而且切斷了輸入信號，保證隔離互感器和數據采集卡不會因過載而損壞。輸出保護電路的原理同輸入保護電路基本一樣。當輸入保護電路失靈和上述繼電器動作的過渡狀態(tài)時，輸出保護電路發(fā)生作用，確保數據采集卡不會損壞。
權利要求
1.一種用于電子式電流電壓互感器校驗的信號調理裝置，其特征在于該裝置包括輸入保護電路，用于對輸入校驗裝置的超量程電流電壓信號進行抑制以得到量程范圍內的電流電壓信號；隔離互感器，用于對上述量程范圍內的電流電壓信號進行比例衰減，并抑制高頻干擾，以得到滿足數據采集卡量程要求和符合校驗要求的低頻電流電壓信號；輸出保護電路，用于保護數據采集卡；接口電路，用于對上述低頻電流電壓信號進行偏置調整，以使信號滿足數據采集卡的信號接地要求，并將該信號傳送至信號采集卡。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于其中所述的輸出保護電路包括穩(wěn)壓管，用于吸收峰值超過采集卡量程的正弦電壓信號；瞬態(tài)抑制二極管，用于吸收峰值超過采集卡量程的快速瞬變脈沖電壓。
3.如權利要求2所述的信號調理裝置，其特征在于其中所述的輸入保護電路包括合閘控制電路，該合閘控制電路包括熔斷器，用于整個合閘控制電路的過載保護；合閘按鈕，用于接通電源和輸入信號導線；合閘繼電器及其常開節(jié)點，用于控制電源和輸入信號的接通和斷開狀態(tài)；過載繼電器的常閉節(jié)點，用于控制電源和輸入信號的接通和斷開狀態(tài)；電源指示燈，用于指示電源的接通和斷開狀態(tài)；以及當輸入校驗裝置的信號為0～10V的電壓時，還包括穩(wěn)壓管，用于吸收峰值超過12V的正弦電壓信號；瞬態(tài)抑制二極管，用于吸收峰值超過12V的快速瞬變脈沖電壓信號；合閘繼電器的常開節(jié)點和過載繼電器及其常閉節(jié)點，用于控制輸入信號的接通和斷開狀態(tài)。
4.如權利要求3所述的信號調理裝置，其特征在于其中隔離互感器為10V/5V電壓互感器。
5.如權利要求2所述的信號調理裝置，其特征在于其中所述的輸入保護電路包括合閘控制電路，該合閘控制電路包括熔斷器，用于整個合閘控制電路的過載保護；合閘按鈕，用于接通電源和輸入信號導線；合閘繼電器及其常開節(jié)點，用于控制電源和輸入信號的接通和斷開狀態(tài)；過載繼電器的常閉節(jié)點，用于控制電源和輸入信號的接通和斷開狀態(tài)；電源指示燈，用于指示電源的接通和斷開狀態(tài)；以及當輸入校驗裝置的信號為10～100V的電壓時，還包括壓敏電阻，用于吸收峰值超過120V的正弦電壓信號；瞬態(tài)抑制二極管，用于吸收峰值超過120V的快速瞬變脈沖電壓信號；合閘繼電器的常開節(jié)點和過載繼電器及其常閉節(jié)點，用于控制輸入信號的接通和斷開狀態(tài)。
6.如權利要求5所述的信號調理裝置，其特征在于其中所述的隔離互感器為100V/5V的電壓互感器。
7.如權利要求2所述的信號調理裝置，其特征在于其中所述的輸入保護電路包括合閘控制電路，該合閘控制電路包括熔斷器，用于整個合閘控制電路的過載保護；合閘按鈕，用于接通電源和輸入信號導線；合閘繼電器及其常開節(jié)點，用于控制電源和輸入信號的接通和斷開狀態(tài)；過載繼電器的常閉節(jié)點，用于控制電源和輸入信號的接通和斷開狀態(tài)；電源指示燈，用于指示電源的接通和斷開狀態(tài)；以及當輸入校驗裝置的信號為0～5A的電流時，還包括合閘繼電器的常開、常閉節(jié)點和過載繼電器及其常閉節(jié)點，用于控制輸入信號的接通和斷開狀態(tài)。
8.如權利要求7所述的信號調理裝置，其特征在于其中所述的隔離互感器為5A/50mA的電流互感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電子式電流電壓互感器校驗的信號調理裝置，屬測量校驗技術領域。包括輸入保護電路，用于對輸入校驗裝置的超量程電流電壓信號進行抑制以得到量程范圍內的電流電壓信號；隔離互感器，用于對上述量程范圍內的電流電壓信號進行比例衰減，并抑制高頻干擾，以得到滿足數據采集卡量程要求和符合校驗要求的低頻電流電壓信號；輸出保護電路，用于保護數據采集卡；接口電路，用于對上述低頻電流電壓信號進行偏置調整，以使信號滿足數據采集卡的信號接地要求，并將該信號傳送至信號采集卡。本發(fā)明裝置擴大了弱電系統(tǒng)－虛擬儀器系統(tǒng)的幅值測量范圍，減小了電阻的熱效應，提高了幅值測量精度，而且保護整個系統(tǒng)不會受到過載信號的損壞。
文檔編號G01R35/00GK1523370SQ0315689
公開日2004年8月25日 申請日期2003年9月12日 優(yōu)先權日2003年9月12日
發(fā)明者羅承沐, 梅志剛, 申燭, 崔愛芳 申請人:清華大學