本發(fā)明涉及電力電子、電能表計(jì)量技術(shù)等領(lǐng)域。具體涉及一種新型數(shù)字互感隔離裝置。

背景技術(shù)：

在電力傳輸計(jì)量系統(tǒng)中，線路中的電流大小差異較大，為便于測(cè)量、保護(hù)和控制需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，另外線路上的電壓一般比較高。電流互感器(currenttransformer簡(jiǎn)稱ct)和電壓互感器(potentialtransformer簡(jiǎn)稱pt)就起到電流電壓變換和電氣隔離作用?；ジ衅鞲鶕?jù)電磁感應(yīng)原理工作，一次繞組接被測(cè)電流的繞組,二次繞組接測(cè)量儀表。電磁感應(yīng)中的勵(lì)磁電流是誤差的主要根源，加上互感器受到由于短路引起的巨大電流的熱效應(yīng)和電動(dòng)力作用，增加了信號(hào)轉(zhuǎn)換的誤差,以及ct或pt的非線性特性，也會(huì)導(dǎo)致誤差的增加，另外誤差與一次回路電流及二次負(fù)載，電流電壓的頻率等因素存在關(guān)系。

目前，常見的信號(hào)采集與應(yīng)用實(shí)際中，信號(hào)的采集與信號(hào)的處理電路沒有隔離，或者采用光耦或變壓器等傳統(tǒng)的技術(shù)手段進(jìn)行隔離。傳統(tǒng)的互感器可以使一、二次側(cè)相互隔離，從而提高使用的安全性，并增強(qiáng)應(yīng)用電路的干擾能力。但是傳統(tǒng)的互感器，當(dāng)被測(cè)信號(hào)存在直流分量時(shí)，不僅會(huì)嚴(yán)重影響其計(jì)量精度，還會(huì)導(dǎo)致互感器發(fā)熱。且隔離器件的非線性，也會(huì)導(dǎo)致被測(cè)信號(hào)傳輸?shù)絘dc采集時(shí)，增加測(cè)量結(jié)果的誤差。被測(cè)信號(hào)如果通過電阻網(wǎng)絡(luò)分壓，避免電壓、負(fù)載、頻率和溫度變化所引起的誤差可以忽略不計(jì)，但是不能隔離強(qiáng)電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種新型數(shù)字互感隔離裝置。

新型數(shù)字互感隔離裝置，其實(shí)現(xiàn)內(nèi)容包括：數(shù)字互感從端接口(1)、數(shù)字互感主端接口(10)、脈沖互感耦合線圈(9)、pll與時(shí)鐘恢復(fù)電路(2)、adc轉(zhuǎn)換器(3)、參考校正電壓(4)、電源與復(fù)位(5)、被測(cè)信號(hào)(7)、信號(hào)增益調(diào)理(6)、電源供電信號(hào)(11)、時(shí)鐘產(chǎn)生信號(hào)(12)、數(shù)據(jù)接收(13)、命令與數(shù)據(jù)發(fā)送(14)。

被測(cè)信號(hào)(7)通過信號(hào)增益調(diào)理(6)，將需要測(cè)量的強(qiáng)電信號(hào)或弱電需要隔離的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)整形調(diào)理，送到adc轉(zhuǎn)換器(3)，送入信號(hào)通過濾波整形等調(diào)理，再輸入到adc轉(zhuǎn)換器(3)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

數(shù)字互感從端接口(1)可以接收數(shù)字互感主端接口(10)發(fā)送的電源能量信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)和控制命令信號(hào)。并將這些信號(hào)進(jìn)行解析送入不同的電路進(jìn)行處理。

pll與時(shí)鐘恢復(fù)電路(2)通過數(shù)字互感從端接口(1)的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)和提取。并通過pll進(jìn)行時(shí)鐘倍頻，給信號(hào)傳感器采集轉(zhuǎn)換電路作為工作時(shí)鐘。

電源與復(fù)位(5)通過數(shù)字互感從端接口(1)的電源能量信號(hào)進(jìn)行提取整形為穩(wěn)定的規(guī)范電源，給信號(hào)傳感器采集轉(zhuǎn)換電路作為工作電壓。

adc轉(zhuǎn)換器(3)將被測(cè)信號(hào)(7)通過信號(hào)增益調(diào)理(6)輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，將信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字采樣信號(hào)。

參考校正電壓(4)為adc轉(zhuǎn)換器(3)工作提供高穩(wěn)定和較高精度的參考電壓。

數(shù)字互感主端接口(10)通過脈沖互感耦合線圈(9)，向數(shù)字互感從端接口(1)提供電源能量信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)和控制命令信號(hào)。

電源供電信號(hào)(11)提供電源能量信號(hào)，時(shí)鐘產(chǎn)生信號(hào)(12)提供時(shí)鐘信號(hào)。命令與數(shù)據(jù)發(fā)送(14)提供發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)接收(13)為接收到的被測(cè)信號(hào)采集數(shù)據(jù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：常見的信號(hào)采集與應(yīng)用實(shí)際中，信號(hào)的采集與信號(hào)的處理電路沒有隔離，或者采用光耦或變壓器等傳統(tǒng)的技術(shù)手段進(jìn)行隔離。傳統(tǒng)的互感器可以使一、二次側(cè)相互隔離，但是傳統(tǒng)的互感器，當(dāng)被測(cè)信號(hào)存在直流分量時(shí)，不僅會(huì)嚴(yán)重影響其計(jì)量精度，還會(huì)導(dǎo)致互感器發(fā)熱。且隔離器件的非線性，也會(huì)導(dǎo)致被測(cè)信號(hào)傳輸?shù)絘dc采集時(shí)，增加測(cè)量結(jié)果的誤差。被測(cè)信號(hào)如果通過電阻網(wǎng)絡(luò)分壓，避免電壓、負(fù)載、頻率和溫度變化所引起的誤差可以忽略不計(jì)，但是不能隔離強(qiáng)電。本發(fā)明采用數(shù)字信號(hào)傳感器芯片的新型脈沖隔離互感器，實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集電路與計(jì)量應(yīng)用電路的隔離，模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量傳輸?shù)取２捎脙?nèi)嵌數(shù)字信號(hào)處理集成電路，搭配脈沖隔離互感器，可以較好的處理信號(hào)采集與計(jì)量應(yīng)用之間的隔離問題。此方法與技術(shù)兼具上述采樣方式的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)傳感器采集電路不再從被測(cè)信號(hào)系統(tǒng)上取電，直接由電能計(jì)量電路中隔離取電，實(shí)現(xiàn)在采集物理量時(shí)，大大降低傳感器電路影響被測(cè)信號(hào)，提高對(duì)物理信號(hào)采集的準(zhǔn)確度。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明新型數(shù)字互感隔離裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明新型數(shù)字互感隔離裝置的一實(shí)施例的示意圖。

附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案、創(chuàng)作特征更容易理解，下面結(jié)合具體圖示進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

參考圖1，所述新型數(shù)字互感隔離裝置，該裝置包括：數(shù)字互感從端接口(1)、數(shù)字互感主端接口(10)、脈沖互感耦合線圈(9)、pll與時(shí)鐘恢復(fù)電路(2)和adc轉(zhuǎn)換器(3)；

其中，該裝置工作中的參數(shù)和操作包括：參考校正電壓(4)、電源與復(fù)位(5)、被測(cè)信號(hào)(7)、信號(hào)增益調(diào)理(6)、電源供電信號(hào)(11)、時(shí)鐘產(chǎn)生信號(hào)(12)、數(shù)據(jù)接收(13)和命令與數(shù)據(jù)發(fā)送(14)。

上述設(shè)計(jì)中通過脈沖互感耦合線圈(9)將數(shù)字互感從端接口(1)和數(shù)字互感主端接口(10)連接起來。其中數(shù)字互感從端接口(1)、pll與時(shí)鐘恢復(fù)電路(2)、adc轉(zhuǎn)換器(3)、參考校正電壓(4)、電源與復(fù)位(5)和信號(hào)增益調(diào)理(6)為被測(cè)信號(hào)采集轉(zhuǎn)換電路。

數(shù)字互感主端接口(10)、電源供電信號(hào)(11)、時(shí)鐘產(chǎn)生信號(hào)(12)、數(shù)據(jù)接收(13)和命令與數(shù)據(jù)發(fā)送(14)為信號(hào)應(yīng)用計(jì)量等電路部分。通過前端的信號(hào)采集轉(zhuǎn)換電路來獲取被測(cè)信號(hào)的采集數(shù)字值。

被測(cè)信號(hào)(7)通過信號(hào)增益調(diào)理(6)將需要測(cè)量的強(qiáng)電信號(hào)或弱電需要隔離的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)整形調(diào)理，送到adc轉(zhuǎn)換器(3)，送入信號(hào)需要通過濾波整形等調(diào)理才能送入adc處理。

其中數(shù)字互感從端接口(1)可以接收數(shù)字互感主端接口(10)發(fā)送的電源能量信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)和控制命令信號(hào)。并將這些信號(hào)進(jìn)行解析送入不同的電路進(jìn)行處理。

pll與時(shí)鐘恢復(fù)電路(2)通過數(shù)字互感從端接口(1)的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)和提取。并通過pll進(jìn)行時(shí)鐘倍頻，給信號(hào)傳感器采集轉(zhuǎn)換電路作為工作時(shí)鐘。

電源與復(fù)位(5)通過數(shù)字互感從端接口(1)的電源能量信號(hào)進(jìn)行提取整形為穩(wěn)定的規(guī)范電源，給信號(hào)傳感器采集轉(zhuǎn)換電路作為工作電壓。

adc轉(zhuǎn)換器(3)將被測(cè)信號(hào)(7)通過信號(hào)增益調(diào)理(6)輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，將信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字采樣信號(hào)。參考校正電壓(4)為adc轉(zhuǎn)換器(3)工作提供高穩(wěn)定和較高精度的參考電壓。

數(shù)字互感主端接口(10)通過脈沖互感耦合線圈(9)，向數(shù)字互感從端接口(1)提供電源能量信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)和控制命令信號(hào)。電源供電信號(hào)(11)提供電源能量信號(hào)，時(shí)鐘產(chǎn)生信號(hào)(12)提供時(shí)鐘信號(hào)。命令與數(shù)據(jù)發(fā)送(14)提供發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)接收(13)為接收到的被測(cè)信號(hào)采集數(shù)據(jù)。

本發(fā)明利用數(shù)字互感器傳輸數(shù)字信號(hào)，將被測(cè)信號(hào)在本地通過傳感器與adc轉(zhuǎn)換電路完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換，通過數(shù)字互感器向遠(yuǎn)端或應(yīng)用端傳輸，解決了強(qiáng)電電壓、電流等信號(hào)或工作環(huán)境惡劣的信號(hào)采集與隔離問題，同時(shí)采集轉(zhuǎn)換電路不需要從被測(cè)信號(hào)取電或單獨(dú)供電問題，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高安全可靠性。

圖2為本發(fā)明的一則實(shí)施例的示意圖。hg002(s102)與hg001(s103)構(gòu)成一對(duì)數(shù)據(jù)采集與使用。hg001(s103)為數(shù)據(jù)使用計(jì)量端。hg002(s102)為數(shù)據(jù)采集端，對(duì)電壓和電流進(jìn)行采集。通過脈沖隔離互感器(s101)，將數(shù)據(jù)發(fā)給hg001(s103)端。hg001(s103)通過計(jì)量器件，將接收的電壓電流數(shù)據(jù)計(jì)算得到一系列的電能參數(shù)指標(biāo)。

hg001(s103)同時(shí)為hg002(s102)提供電源能量信號(hào)，hg002(s102)能獲取隔離的電源。這樣hg002(s102)的采樣電路不需要額外從被測(cè)電路中獲取電源、減小對(duì)被測(cè)信號(hào)的影響。

以上顯示和所述僅是對(duì)本發(fā)明的基本原理和主要特征和實(shí)施方式的描述，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解。本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制。在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域的技術(shù)工程人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，都落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍之內(nèi)。