一種寬電壓的電力信號(hào)電壓檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種寬電壓的電力信號(hào)電壓檢測(cè)裝置，包括信號(hào)衰減電路、交直流轉(zhuǎn)換電路、自動(dòng)分檔控制電路和強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路，交流電壓信號(hào)在經(jīng)信號(hào)衰減電路和交直流轉(zhuǎn)換電路衰減后轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，自動(dòng)分檔控制電路包括N-1組放大/衰減裝置和電壓比較器，每個(gè)放大/衰減裝置根據(jù)對(duì)應(yīng)電壓比較器的參考電壓值和對(duì)應(yīng)的電壓范圍得到放大/衰減倍數(shù)，每個(gè)放大/衰減裝置均接收直流信號(hào)進(jìn)行放大/衰減處理，電壓比較器將衰減后的直流信號(hào)與參考電壓信號(hào)比較，輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)分檔，強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路根據(jù)控制信號(hào)來(lái)設(shè)置當(dāng)前所處檔位，對(duì)交流電壓信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)得到電壓值。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)寬電壓的電壓檢測(cè)，采用純硬件換檔，換檔速度快，可靠性高。
【專利說(shuō)明】-種寬電壓的電力信號(hào)電壓檢測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電壓檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地講，涉及一種寬電壓的電力信號(hào)電壓 檢測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在電力系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的高壓檢測(cè)裝置采用油浸式電壓互感器、氣體絕緣電壓互感 器、電容式電壓互感器等。該類電壓互感器深受漏油、漏氣、潮氣滲入、鐵芯飽和、鐵磁諧振 等影響而造成可靠性低、安全性差等特點(diǎn)。同時(shí)還會(huì)因環(huán)境溫度的變化，運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)而 使準(zhǔn)確性下降。
[0003] 隨著技術(shù)發(fā)展，出現(xiàn)了用電子式電壓互感器和霍爾電壓傳感器來(lái)測(cè)量電壓的裝 置。現(xiàn)列舉兩種主流產(chǎn)品的參數(shù)。某種型號(hào)為TV19E的電流式電壓互感器參數(shù)如下：（1)工 作頻率20-20KHZ; (2)最高檢測(cè)電壓2000V; (3)輸入電流0-5mA; (4)相移小于25度。某 種型號(hào)為HV62-400的霍爾電壓傳感器的參數(shù)如下：（1)工作頻率0-20KHZ; (2)檢測(cè)電壓 0-500V。
[0004] 可見(jiàn)，上述兩種裝置均不能用來(lái)測(cè)量高壓中的尖峰電壓，且測(cè)量電壓的動(dòng)態(tài)范圍 較小，電子式電壓互感器還存在相移較大的缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種寬電壓的電力信號(hào)電壓檢測(cè)裝 置，采用純硬件實(shí)現(xiàn)分檔控制，可以實(shí)現(xiàn)大動(dòng)態(tài)范圍的電壓檢測(cè)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明寬電壓的電力信號(hào)電壓檢測(cè)裝置，包括信號(hào)衰減電 路、交直流轉(zhuǎn)換電路、自動(dòng)分檔控制電路和強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路，其中：
[0007] 信號(hào)衰減電路接收交流電壓信號(hào)對(duì)其進(jìn)行衰減，使交流電壓信號(hào)幅值滿足交直流 轉(zhuǎn)換電路的輸入電壓范圍，將其衰減倍數(shù)記為X;
[0008] 交直流轉(zhuǎn)換電路將經(jīng)信號(hào)衰減電路衰減處理的交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電壓信 號(hào)，輸出至自動(dòng)分檔控制電路；
[0009] 自動(dòng)分檔控制電路包括N-I組放大/衰減裝置和電壓比較器，N表示電壓檢測(cè)裝 置的電壓分檔數(shù)量，將分檔電壓范圍按升序排列，第i檔對(duì)應(yīng)的電壓范圍為（UuUi],i的 取值范圍為i= 1，2，···，Ν，計(jì)算得到自動(dòng)分檔控制電路中第i檔對(duì)應(yīng)的電壓范圍為（Up1/ X，UiA],記為（U^ui];記第j組放大/衰減裝置和電壓比較器中電壓比較器的參考電壓信 號(hào)的電壓值為巧，j的取值范圍為j= 1，2, "·，Ν-1，計(jì)算對(duì)應(yīng)放大/衰減裝置的放大/衰 減倍數(shù)巧=巧/?,;每個(gè)放大/衰減裝置均接收交直流轉(zhuǎn)換電路輸出的直流信號(hào)，進(jìn)行放大/ 衰減處理后輸出至對(duì)應(yīng)的電壓比較器，電壓比較器將衰減后的直流信號(hào)與參考電壓信號(hào)比 較后輸出控制信號(hào)，當(dāng)直流信號(hào)電壓值小于等于參考電壓值I，控制信號(hào)的值為0,當(dāng)直流 信號(hào)電壓值大于參考電壓值丐，控制信號(hào)的值為1，將第j個(gè)電壓比較器的控制信號(hào)值記為 nij，輸出所有控制信號(hào)至強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路；
[0010] 強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路包括反向衰減器、單端轉(zhuǎn)差分轉(zhuǎn)換器、諧波濾波器、 ADC((Analog to Digital Converter，模數(shù)變換器）采樣模塊和電壓計(jì)算模塊，交流電壓信 號(hào)自反向衰減器中運(yùn)算放大器的反向輸入端輸入，交流電壓信號(hào)輸入端與運(yùn)算放大器的反 向輸入端之間串聯(lián)N個(gè)電阻，第2至第N個(gè)電阻分別并聯(lián)一個(gè)繼電器，共計(jì)N-I個(gè)繼電器， 第j個(gè)繼電器由控制信號(hào)Hlj控制，當(dāng)IIlj= 1，繼電器斷開(kāi)，當(dāng)IIlj= 0,繼電器閉合，令對(duì)應(yīng)電 阻短路；單端轉(zhuǎn)差分轉(zhuǎn)換器接收經(jīng)反向衰減器衰減后的交流電壓信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化差分信號(hào)； 諧波濾波器對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行諧波濾波；ADC采樣模塊對(duì)濾波后的差分信號(hào)進(jìn)行采樣，得到 衰減后的電壓值；電壓值計(jì)算模塊中預(yù)先存儲(chǔ)各檔電壓的衰減系數(shù)，根據(jù)自動(dòng)分檔控制電 路輸出的控制信號(hào)得到強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路當(dāng)前所處的檔位，查找得到對(duì)應(yīng)的衰減系數(shù)， 再根據(jù)衰減后的電壓值計(jì)算得到交流電壓信號(hào)的電壓值。
[0011] 本發(fā)明寬電壓的電力信號(hào)電壓檢測(cè)裝置，包括信號(hào)衰減電路、交直流轉(zhuǎn)換電路、自 動(dòng)分檔控制電路和強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路，交流電壓信號(hào)在經(jīng)信號(hào)衰減電路和交直流轉(zhuǎn)換電 路衰減后轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，自動(dòng)分檔控制電路包括N-I組放大/衰減裝置和電壓比較器，每 個(gè)放大/衰減裝置根據(jù)對(duì)應(yīng)電壓比較器的參考電壓值和對(duì)應(yīng)的電壓范圍得到放大/衰減倍 數(shù)，每個(gè)放大/衰減裝置均接收直流信號(hào)進(jìn)行放大/衰減處理，電壓比較器將衰減后的直流 信號(hào)與參考電壓信號(hào)比較，輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)分檔，強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路根據(jù)控制信號(hào)來(lái) 設(shè)置當(dāng)前所處檔位，對(duì)交流電壓信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)得到電壓值。
[0012] 本發(fā)明中的自動(dòng)分檔控制電路是采用純硬件換檔，換檔速度快，可靠性高，可以根 據(jù)需要配置放大/衰減裝置和電壓比較器的數(shù)量和對(duì)應(yīng)的電壓范圍，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓動(dòng)態(tài)范圍 較大的電力信號(hào)的檢測(cè)，即實(shí)現(xiàn)寬電壓的電壓檢測(cè)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1是本發(fā)明寬電壓的電力信號(hào)電壓檢測(cè)裝置的一種【具體實(shí)施方式】結(jié)構(gòu)圖；
[0014] 圖2是本實(shí)施例的信號(hào)衰減電路的電路圖；
[0015] 圖3是本實(shí)施例中交直流轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)圖；
[0016] 圖4是本實(shí)施例中絕對(duì)值整流電路的電路圖；
[0017] 圖5是本實(shí)施例中峰值檢測(cè)電路的電路圖；
[0018] 圖6是自動(dòng)分檔控制電路結(jié)構(gòu)圖；
[0019] 圖7是強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地 理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許 會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。
[0021] 實(shí)施例
[0022] 圖1是本發(fā)明寬電壓的電力信號(hào)電壓檢測(cè)裝置的一種【具體實(shí)施方式】結(jié)構(gòu)圖。如圖 1所示，本發(fā)明寬電壓的電力信號(hào)電壓檢測(cè)裝置包括信號(hào)衰減電路1、交直流轉(zhuǎn)換電路2、自 動(dòng)分檔控制電路3和強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路4。下面分別對(duì)各個(gè)組成電路進(jìn)行說(shuō)明。
[0023] 信號(hào)衰減電路1，接收交流電壓信號(hào)對(duì)其進(jìn)行衰減，使交流電壓信號(hào)幅值滿足交直 流轉(zhuǎn)換電路2的輸入電壓范圍，即將交流電壓信號(hào)幅值衰減至小于等于交直流轉(zhuǎn)換電路2 的輸入電壓最大閾值，將其衰減倍數(shù)記為X。由于交流電壓信號(hào)的電壓通常會(huì)超過(guò)后續(xù)電路 的處理范圍，因此需要根據(jù)交流電壓信號(hào)的電壓最大值和交直流轉(zhuǎn)換電路2的輸入電壓閾 值來(lái)確定信號(hào)衰減電路1的衰減倍數(shù)。
[0024] 信號(hào)衰減電路1的具體電路可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。圖2是本實(shí)施例的信號(hào)衰減 電路的電路圖。如圖2所示，本實(shí)施例中，信號(hào)衰減電路1是一個(gè)反向衰減器，運(yùn)算放大器 105的反向輸入端串聯(lián)第一電阻101，電容102與第一電阻103和第二電阻104的串聯(lián)電路 并聯(lián)，然后兩端分別連接運(yùn)算放大器105的反向輸入端與輸出端，運(yùn)算放大器105的正向輸 入端串聯(lián)第三電阻106后接地。
[0025] 交直流轉(zhuǎn)換電路2,接收經(jīng)信號(hào)衰減電路1衰減處理的交流電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)換成直流 電壓信號(hào)，輸出至自動(dòng)分檔控制電路3。
[0026] 同樣地，交直流轉(zhuǎn)換電路2也可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。圖3是本實(shí)施例中交直流 轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，本實(shí)施例中，交直流轉(zhuǎn)換電路2包括絕對(duì)值整流電路21和 峰值檢測(cè)電路22,其中，絕對(duì)值整流電路21將經(jīng)信號(hào)衰減電路1衰減處理的交流電壓信號(hào) 轉(zhuǎn)換成只有正峰值的脈動(dòng)直流信號(hào)，峰值檢測(cè)電路22對(duì)脈動(dòng)直流信號(hào)進(jìn)行峰值檢測(cè)，得到 直流信號(hào)。
[0027] 圖4是本實(shí)施例中絕對(duì)值整流電路的電路圖。如圖4所示，本實(shí)施例的絕對(duì)值整 流電路21中，衰減后的交流電壓信號(hào)自第一運(yùn)算放大器2105的反向輸入端輸入，信號(hào)輸入 口和第一運(yùn)算放大器2105的反向輸入端之間串聯(lián)第一電阻2101 ;第一運(yùn)算放大器2105的 正向輸入端接地；第一二極管2104的負(fù)極與第一運(yùn)算放大器2105的反向輸入端連接，正 極與第一運(yùn)算放大器2105的輸出端連接；第一運(yùn)算放大器2105的輸出端連接第二二極管 2106的負(fù)極，第二二極管2106的正極串聯(lián)第二電阻2107后接入第二運(yùn)算放大器2110的反 向輸入端；第三電阻2103的兩端分別連接第一運(yùn)算放大器2105的反向輸入端和第二二極 管2106的正極；第四電阻2102的兩端分別連接信號(hào)輸入口和第二運(yùn)算放大器2110的反向 輸入端；第五電阻2108、電容2109的兩端分別連接第二運(yùn)算放大器2110的反向輸入端和 第二運(yùn)算放大器2110的輸出端；第二運(yùn)算放大器2110的正向輸入端接地，輸出端串聯(lián)第六 電阻2111后輸出脈動(dòng)的直流信號(hào)。
[0028] 圖5是本實(shí)施例中峰值檢測(cè)電路的電路圖。如圖5所示，本實(shí)施例的峰值檢測(cè)電 路22中，脈動(dòng)的直流信號(hào)由運(yùn)算放大器221的正向輸入端輸入，運(yùn)算放大器221的輸出端 與第一二極管222的正極連接，運(yùn)算放大器222的反向輸入端、第一二極管222的負(fù)極、第 二二極管223的正極和第三二極管224的負(fù)極一起連接在電阻224的一端，電阻224的另 一端接地，為直流信號(hào)輸出端，第二二極管223的負(fù)極和第三二極管224的正極一起連接電 阻224的直流信號(hào)輸出端。本實(shí)施例中所使用的峰值檢測(cè)電路具有加速充電放電的功能， 在交流電壓信號(hào)中出現(xiàn)大的尖峰信號(hào)能夠快速反應(yīng)。
[0029]自動(dòng)分檔控制電路3是本發(fā)明的關(guān)鍵電路，通過(guò)該電路實(shí)現(xiàn)了基于純硬件的自動(dòng) 分檔控制。自動(dòng)分檔控制電路3根據(jù)接收的直流電壓信號(hào)生成自動(dòng)分檔控制信號(hào)，輸出至 強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路4。
[0030] 圖6是自動(dòng)分檔控制電路結(jié)構(gòu)圖。如圖6所示，本發(fā)明中的自動(dòng)分檔控制電路包 括N-I組放大/衰減裝置31和電壓比較器32。記電壓檢測(cè)裝置的測(cè)量電壓范圍為[Utl,UN]， 將測(cè)量電壓分為N檔，按升序排列分別為[UQ，UJ，（Ux，U2]，…，（UuUi],…，（?+?],i 的取值范圍為i= 1，2,…，N。由于信號(hào)衰減電路1對(duì)交流電壓信號(hào)進(jìn)行了X倍的衰減，因 此自動(dòng)分檔控制電路3的第i檔對(duì)應(yīng)的電壓范圍為（Ug/X，UiA]，記為（Ui+ Ui]。記第j 組放大/衰減裝置31和電壓比較器32中電壓比較器32的參考電壓信號(hào)的電壓值為丐，j 的取值范圍為j= 1，2，···，Ν-1。在實(shí)際應(yīng)用中，各個(gè)電壓比較器32的參考電壓值巧討以 各不相同，但是為了便于裝置的生產(chǎn)與維護(hù)，各個(gè)電壓比較器32的參考電壓信號(hào)為同一信 號(hào)，即參考電壓值巧相同。對(duì)應(yīng)放大/衰減裝置31的放大/衰減倍數(shù)巧，顯然，當(dāng) Yj > 1時(shí)，放大/衰減裝置31是放大電路，當(dāng)Yj < 1時(shí)，放大/衰減裝置31是衰減電路。 本實(shí)施例中，由于后續(xù)電路中包含F(xiàn)PGA(Field-ProgrammableGateArray,即現(xiàn)場(chǎng)可編程 門陣列）模塊，因此在電壓比較器32的輸出端串聯(lián)一個(gè)光電隔離器33,將強(qiáng)電壓信號(hào)的地 和FPGA的地隔離開(kāi)來(lái)，保護(hù)FPGA不會(huì)被強(qiáng)電壓信號(hào)所擊穿。
[0031]自動(dòng)分檔控制電路3的工作過(guò)程為：每個(gè)放大/衰減裝置31均接收交直流轉(zhuǎn)換電 路2輸出的直流信號(hào)，進(jìn)行放大/衰減處理后輸出至對(duì)應(yīng)的電壓比較器32,電壓比較器32 將衰減后的直流信號(hào)與參考電壓信號(hào)比較后輸出控制信號(hào)，當(dāng)直流信號(hào)電壓值小于等于參 考電壓值巧，控制信號(hào)的值為〇,當(dāng)直流信號(hào)電壓值大于參考電壓值巧，控制信號(hào)的值為1， 將第j個(gè)電壓比較器32的控制信號(hào)值記為~輸出所有控制信號(hào)至強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路4。
[0032] 本實(shí)施例中，電壓檢測(cè)裝置的測(cè)量電壓范圍為1-2000V，分為4檔：1-10V、 10-100V、100-1000V、1000-2000V。本實(shí)施例中，交直流轉(zhuǎn)換電路2的輸入電壓最大閾值為 2V，則信號(hào)衰減電路1的衰減倍數(shù)為1000倍，那么自動(dòng)分檔控制電路3各檔對(duì)應(yīng)的電壓范 圍分別為〇. 001-0. 01V、0. 01-0. 1V、0. 1-1VU-2V?？梢?jiàn)，自動(dòng)分檔控制電路3中共計(jì)3組 放大/衰減裝置31和電壓比較器32。本實(shí)施例中，放大/衰減裝置31的供電電壓為5V， 即輸出電壓不會(huì)超過(guò)5V，顯然參考電壓值巧要小于供電電壓。此處設(shè)置各電壓比較器32的 參考電壓值$=〇.6V，那么3個(gè)放大/衰減裝置31的放大/衰減倍數(shù)分別為Y1 = 60、Y2 = 6、Y3 = 0. 6,前兩個(gè)放大/衰減裝置31為放大器，最后一個(gè)為衰減器。當(dāng)交流電壓信號(hào)幅 值在1-10V內(nèi)時(shí)，輸出的控制信號(hào)為"000";當(dāng)交流電壓信號(hào)幅值在10-100V內(nèi)時(shí)，輸出的控 制信號(hào)為"1〇〇";當(dāng)交流電壓信號(hào)幅值在100-1000V內(nèi)時(shí)，輸出的控制信號(hào)為"110";當(dāng)交流 電壓信號(hào)幅值在1000-2000V內(nèi)時(shí)，輸出的控制信號(hào)為"111"。假定交流電壓信號(hào)的幅值為 8V，處于第1檔，到達(dá)自動(dòng)分檔控制電路3的直流信號(hào)電壓為0. 008, 3個(gè)放大/衰減裝置31 處理后得到的信號(hào)電壓分別為0. 48V、0. 048V、0. 0048,均小于參考電壓值，所以輸出控制信 號(hào)為"000"。假定交流電壓信號(hào)的幅值為600V，處于第3檔，到達(dá)自動(dòng)分檔控制電路3的直 流信號(hào)電壓為〇. 6V，3個(gè)放大/衰減裝置31處理后得到的信號(hào)電壓分別為5V(輸出不超過(guò) 其供電電壓）、3. 6V、0. 36V，前面兩個(gè)大于參考電壓值，最后一個(gè)小于參考電壓值，所以輸出 控制信號(hào)為"110"?？梢?jiàn)，采用本發(fā)明的自動(dòng)分檔控制電路可以對(duì)交流電壓信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確分 檔，而且由于是采用的純硬件換檔，換檔速度較快，可靠性高。
[0033] 強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路4,接收交流電壓信號(hào)和自動(dòng)分檔控制電路3輸出的控制信 號(hào)，對(duì)交流電壓信號(hào)進(jìn)行電壓檢測(cè)。圖7是強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)圖。如圖7所示，強(qiáng)電 壓信號(hào)檢測(cè)電路包括反向衰減器41、單端轉(zhuǎn)差分轉(zhuǎn)換器42、諧波濾波器43、ADC采樣模塊 44和電壓計(jì)算模塊45。交流電壓信號(hào)自反向衰減器41中運(yùn)算放大器的反向輸入端輸入， 信號(hào)輸入端與運(yùn)算放大器的反向輸入端之間串聯(lián)N個(gè)電阻，第i個(gè)電阻值記為Ri,第2至第 N個(gè)電阻分別并聯(lián)一個(gè)繼電器，共計(jì)N-I個(gè)繼電器，第j個(gè)繼電器由控制信號(hào)控制，當(dāng)Hij =1，繼電器斷開(kāi)，當(dāng)％_ = 0,繼電器閉合，令對(duì)應(yīng)電阻短路?？梢?jiàn)，繼電器相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)， 用來(lái)控制對(duì)應(yīng)的電阻是否加入衰減電路。
[0034] 記反向衰減器41中的運(yùn)算放大器反向輸入端和輸出端之間的電阻值為Rf，當(dāng)每個(gè) 輸出控制信號(hào)均為0,即當(dāng)前交流電壓信號(hào)的幅值位于第1檔，此時(shí)所有繼電器均閉合， 反向衰減器42的衰減系數(shù)為f;當(dāng)只有控制信號(hào)Hi1 = 1，為第2檔時(shí)，第1個(gè)繼電器斷開(kāi)， 其他繼電器閉合，衰減系數(shù)為^^ ;以此類推，當(dāng)控制信號(hào)Hi1至!V1均為1，則交流電壓信 Rr 號(hào)位于第i檔，衰減系數(shù)?？梢?jiàn)，強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路4能夠根據(jù)自動(dòng)分檔控制電路 η=? 3輸出的控制信號(hào)調(diào)整衰減系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)更大范圍內(nèi)電壓信號(hào)的測(cè)量。顯然，衰減系數(shù) 是預(yù)先根據(jù)各檔電壓中最大值與運(yùn)算放大器輸入電壓最大閾值來(lái)確定的，進(jìn)而確定各個(gè)電 阻的阻值。
[0035] 單端轉(zhuǎn)差分轉(zhuǎn)換器42接收經(jīng)反向衰減器41衰減后的交流電壓信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化差 分信號(hào)；諧波濾波器43將差分信號(hào)中進(jìn)行諧波濾波，去除差分信號(hào)中的諧波成分；ADC采樣 模塊44對(duì)濾波后的差分信號(hào)進(jìn)行采樣，得到衰減后的電壓值?;電壓值計(jì)算模塊45中預(yù)先 存儲(chǔ)各檔電壓的衰減系數(shù)，根據(jù)自動(dòng)分檔控制電路3輸出的控制信號(hào)得到強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè) N-I 電路4當(dāng)前所處的檔位，即當(dāng)前檔位序號(hào)f= 1 +Σ%，然后查找得到對(duì)應(yīng)的衰減系數(shù)Τ，再 M 根據(jù)衰減后的電壓值十算得到交流電壓信號(hào)的電壓值〇 。本實(shí)施例中，電壓值計(jì)算 模塊45是采用FPGA實(shí)現(xiàn)的。
[0036] 盡管上面對(duì)本發(fā)明說(shuō)明性的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，以便于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù) 人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實(shí)施方式】的范圍，對(duì)本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技 術(shù)人員來(lái)講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些 變化是顯而易見(jiàn)的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
【權(quán)利要求】
1. 一種寬電壓的電力信號(hào)電壓檢測(cè)裝置，其特征在于包括信號(hào)衰減電路、交直流轉(zhuǎn)換 電路、自動(dòng)分檔控制電路和強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路，其中： 信號(hào)衰減電路接收交流電壓信號(hào)對(duì)其進(jìn)行衰減，使交流電壓信號(hào)幅值滿足交直流轉(zhuǎn)換 電路的輸入電壓范圍，將其衰減倍數(shù)記為X; 交直流轉(zhuǎn)換電路將經(jīng)信號(hào)衰減電路衰減處理的交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)，輸 出至自動(dòng)分檔控制電路； 自動(dòng)分檔電路包括N-I組放大/衰減裝置和電壓比較器，N表示電壓檢測(cè)裝置的電壓 分檔數(shù)量，將分檔電壓范圍按升序排列，第i檔對(duì)應(yīng)的電壓范圍為（U^Ui],i的取值范圍 為i= 1，2，···，Ν，計(jì)算得到自動(dòng)分檔控制電路中第i檔對(duì)應(yīng)的電壓范圍為（Up1ZXUiA], 記為（IVpUi];記第j組放大/衰減裝置和電壓比較器中電壓比較器的參考電壓信號(hào)的電 壓值為巧，j的取值范圍為j= 1，2, "·，Ν-1，計(jì)算對(duì)應(yīng)放大/衰減裝置的放大/衰減倍數(shù) 匕=5/?,;每個(gè)放大/衰減裝置均接收交直流轉(zhuǎn)換電路輸出的直流信號(hào)，進(jìn)行放大/衰減 處理后輸出至對(duì)應(yīng)的電壓比較器，電壓比較器將衰減后的直流信號(hào)與參考電壓信號(hào)比較后 輸出控制信號(hào)，當(dāng)直流信號(hào)電壓值小于等于參考電壓值巧，控制信號(hào)的值為0,當(dāng)直流信號(hào) 電壓值大于參考電壓值％，控制信號(hào)的值為1，將第j個(gè)電壓比較器的控制信號(hào)值記為Hlj, 輸出所有控制信號(hào)至強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路； 強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路包括反向衰減器、單端轉(zhuǎn)差分轉(zhuǎn)換器、諧波濾波器、ADC采樣模塊 和電壓計(jì)算模塊，交流電壓信號(hào)自反向衰減器中運(yùn)算放大器的反向輸入端輸入，交流電壓 信號(hào)輸入端與運(yùn)算放大器的反向輸入端之間串聯(lián)N個(gè)電阻，第2至第N個(gè)電阻分別并聯(lián)一 個(gè)繼電器，共計(jì)N-I個(gè)繼電器，第j個(gè)繼電器由控制信號(hào)Hlj控制，當(dāng)Hlj = 1，繼電器斷開(kāi)， 當(dāng)％_ = 0,繼電器閉合，令對(duì)應(yīng)電阻短路；單端轉(zhuǎn)差分轉(zhuǎn)換器接收經(jīng)反向衰減器衰減后的交 流電壓信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化差分信號(hào)；諧波濾波器對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行諧波濾波；ADC采樣模塊對(duì)濾 波后的差分信號(hào)進(jìn)行采樣，得到衰減后的電壓值；電壓值計(jì)算模塊中預(yù)先存儲(chǔ)各檔電壓的 衰減系數(shù)，根據(jù)自動(dòng)分檔控制電路輸出的控制信號(hào)得到強(qiáng)電壓信號(hào)檢測(cè)電路當(dāng)前所處的檔 位，查找得到對(duì)應(yīng)的衰減系數(shù)，再根據(jù)衰減后的電壓值計(jì)算得到交流電壓信號(hào)的電壓值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓測(cè)量裝置，其特征在于，所述交直流轉(zhuǎn)換電路包括絕對(duì) 值整流電路和峰值檢測(cè)電路，其中，絕對(duì)值整流電路將經(jīng)信號(hào)衰減電路衰減處理的交流電 壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成只有正峰值的脈動(dòng)直流信號(hào)，峰值檢測(cè)電路對(duì)脈動(dòng)直流信號(hào)進(jìn)行峰值檢測(cè)， 得到直流號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓測(cè)量裝置，其特征在于，所述峰值檢測(cè)電路包括運(yùn)算放 大器、第一二極管、第二二極管、第三二極管和電阻，脈動(dòng)的直流信號(hào)由運(yùn)算放大器的正向 輸入端輸入，運(yùn)算放大器的輸出端與第一二極管的正極連接，運(yùn)算放大器的反向輸入端、第 一二極管的負(fù)極、第二二極管的正極和第三二極管的負(fù)極一起連接在電阻的一端，電阻的 另一端接地，為直流信號(hào)輸出端，第二二極管的負(fù)極和第三二極管的正極一起連接電阻的 直流信號(hào)輸出端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓檢測(cè)裝置，其特征在于，所述自動(dòng)分檔控制電路中，N-I 個(gè)電壓比較器的參考電壓信號(hào)米用同一信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01R19/22GK104316755SQ201410621265
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】程玉華, 陳凱, 白利兵, 殷春, 郭曉剛 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)