專利名稱：電子式電流互感器自動量程切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力測量及繼電器保護(hù)裝置技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于現(xiàn)代電子式電 流互感器的數(shù)字化測量保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
電子式電流互感器除須滿足額定范圍的測量應(yīng)用外，還必須滿足更大的保護(hù)范圍 的應(yīng)用，其保護(hù)范圍往往是額定測量范圍的5 50倍。新一代電子式電流互感器采用數(shù)字 化輸出，由于A/D轉(zhuǎn)換芯片的模擬輸入范圍較小，一般在2. 5Vpp以內(nèi)，所以電流傳感器的二 次輸出必須限制在2. 5Vpp以內(nèi)。存在的問題是當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換芯片的模擬輸入范圍包含了 較大的保護(hù)測量范圍情況下，在額定范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，電流傳感器的保護(hù)輸出電壓僅有幾十 毫伏，由于電站現(xiàn)場的空間電磁干擾通常在20 50mV數(shù)量級，所以保護(hù)信號將被埋沒在電 磁噪聲中，這很容易引起電站保護(hù)系統(tǒng)的誤判、誤動。由于目前國內(nèi)新近研制的各種電子式 電流互感器執(zhí)行的均為《IEC60044-8-2002》工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或《GB/T20840. 8-2006》工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為 了保證器件具有足夠大的保護(hù)范圍，其額定測量范圍的保護(hù)信號就只能設(shè)定在數(shù)毫伏數(shù)量 級，因而上述電流互感器產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中普遍存在有小信號時(shí)干擾大、保護(hù)系統(tǒng)易誤判、 誤動等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題加以解決，提供一種結(jié)構(gòu)合理、使用方 便、可使電子式電流互感器既有效回避了小信號時(shí)的電磁干擾，又保證其具有較大的保護(hù) 測量范圍且測量準(zhǔn)確性好的電子式電流互感器自動量程切換裝置。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是這樣的所提供的電子式電流互感器自動 量程切換裝置由電流傳感器、“二選一”電子切換開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器和微處理器組成，其中， 電流傳感器具有大小兩個(gè)不同變比的輸出端Vt和Vp，它們分別與電子切換開關(guān)中的一個(gè) 輸入端聯(lián)接，電子切換開關(guān)的輸出端經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后由微處理器的輸入端讀 入，微處理器的量程控制輸出端接至電子切換開關(guān)的切換控制輸入端，用以控制A/D轉(zhuǎn)換 器選擇Vt或Vp輸入。本發(fā)明電流傳感器兩個(gè)變比輸出端中的Vt端為額定輸出端，Vp端為保護(hù)輸出，且 有Vt = kVp (k為5 50的正整數(shù))，即在同一電流Ip值下，電流傳感器的Vt輸出電壓是 Vp的k倍。本發(fā)明技術(shù)解決方案中，由于數(shù)字采樣間隔為250 μ S，所以微處理器可在兩次采 樣間隙完成量程判斷和切換操作。微處理器將A/D轉(zhuǎn)換器的采樣數(shù)據(jù)整理為兩組數(shù)據(jù)輸 出，其中一組是測量數(shù)據(jù)，即由Vt端直接采樣的數(shù)據(jù)；另一組是保護(hù)數(shù)據(jù)，包含由Vt端采樣 的數(shù)據(jù)除以k得到的數(shù)據(jù)序列以及由Vp端直接采樣的數(shù)據(jù)序列，這樣測量和保護(hù)輸出的數(shù) 字序列完整連續(xù)，既有效回避了小信號時(shí)的電磁干擾，又保證了較大的保護(hù)測量范圍。具體 實(shí)施結(jié)構(gòu)中，微處理器按預(yù)設(shè)的大、小量程的界值，判定當(dāng)前信號的A/D值是否跨越了預(yù)設(shè)的量程范圍，并據(jù)此反饋輸出控制信號控制“二選一”電子切換開關(guān)作出相應(yīng)的切換，當(dāng)判 定A/D值由小量程跨入大量程時(shí)，微處理器控制電子切換開關(guān)由Vt端切換至Vp端，當(dāng)判定 A/D值由大量程跨入小量程時(shí)，控制電子切換開關(guān)由Vp端切換至Vt端。采用本發(fā)明所述的自動量程切換裝置，可使電子式電流互感器根據(jù)信號變化幅度 自動切換變比，實(shí)際工作中，當(dāng)電子式電流互感器一次電流在額定范圍(小電流)內(nèi)運(yùn)行 時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器輸入的信號選用信號Vt，即通過微處理器控制“二選一”電子切換開關(guān)接通 Vt端，因Vt信號電壓相對較高，可提高信燥比，從而有效地?cái)[脫背景電磁干擾，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換 器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后，再按比例縮小還原為原有的保護(hù)量值；當(dāng)一次電流遠(yuǎn)大于額定測量范 圍(大電流)時(shí)，傳感器的保護(hù)輸出信號Vp已經(jīng)增強(qiáng)，則通過微處理器控制電子切換開關(guān) 切換接通保護(hù)信號Vp端，以確保A/D轉(zhuǎn)換覆蓋較大的保護(hù)范圍。如此即可使電子式電流互 感器得以利用同一 A/D通道而同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高精度和大量程測量的作用，增強(qiáng)了小信號時(shí)的 抗干擾能力。


圖1是本發(fā)明的原理框圖。圖2是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例的電路原理圖。圖3是本發(fā)明的程序控制框圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明內(nèi)容做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實(shí)際制作結(jié)構(gòu)并不僅限 于下述的實(shí)施例。參見附圖1，本發(fā)明所述的電子式電流互感器自動量程切換裝置由電流傳感器 (CT) 1、“二選一”電子切換開關(guān)(SW)2、A/D轉(zhuǎn)換器3和微處理器(MCU)4組成。電流傳感器 1設(shè)有兩個(gè)變比輸出端Vt和Vp，其中Vt端為額定輸出，Vp端為保護(hù)輸出，且有Vt = kVp (k 為5 50的正整數(shù))。兩個(gè)變比輸出端Vt和Vp分別與電子切換開關(guān)2中的一個(gè)輸入端聯(lián) 接，電子切換開關(guān)2的輸出端接至A/D轉(zhuǎn)換器3的輸入端Vin，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換為數(shù)字 量后，由A/D轉(zhuǎn)換器3的輸出端Do將數(shù)字信號送至與微處理器4的輸入端讀入，微處理器 4作量程判定，并由SW CTL端輸出控制信號至電子切換開關(guān)2，用以根據(jù)信號變化趨勢控制 切換選擇Vt或Vp輸入端。本發(fā)明的一個(gè)基本型自動量程切換裝置如圖2所示。在該實(shí)施例結(jié)構(gòu)中，電流傳 感器1采用LPCT器件(低功率CT)，假定其一次電流Ip的額定值為lOOOAac，則經(jīng)LPCT的 輸出為0. 5A，兩個(gè)分流電阻Rl和R2分別選1. 8 Ω和0. 2 Ω，功率均為5W ；R3 = R4 = IOK Ω， 由此可求得:Vt = 0. 5 (R1+R2) = 1. 00 (Vac), Vp = 0. 5R2 = 0. 1 (Vac)，k = 10?！岸x一” 電子切換開關(guān)2采用MAX4544器件，其切換速度約為35nS，MAX4544的1腳和3腳分別與 LPCT的Vt端和Vp端聯(lián)接，2腳為輸出端，CTL(7腳)為切換控制輸入端。A/D轉(zhuǎn)換器3采 用型號為ADS8321的雙極性16位A/D轉(zhuǎn)換芯片。微處理器4采用型號為dsPIC-30F的可 編程控制芯片。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)自動量程切換的程序框圖見圖3。微處理器4讀入A/D數(shù)值后輸出測 量數(shù)據(jù)，其后按預(yù)設(shè)的大、小量程的界值，判定當(dāng)前信號的A/D值是否跨越了預(yù)設(shè)的額定量程范圍，當(dāng)一次電流超過額定值(大電流)時(shí)，CTL= 1，則控制電子切換開關(guān)切換接通保護(hù) 信號Vp端，以確保A/D轉(zhuǎn)換覆蓋較大的保護(hù)范圍；當(dāng)一次電流在額定范圍(小電流)內(nèi)運(yùn) 行時(shí)，CTL = 0，則A/D轉(zhuǎn)換器輸入的信號選用信號Vt，A/D轉(zhuǎn)換器采用較大的計(jì)量輸入，以 提高信燥比，擺脫背景電磁干擾。
權(quán)利要求
1.一種電子式電流互感器自動量程切換裝置，其特征在于由電流傳感器(1)、“二選一” 電子切換開關(guān)(2)、A/D轉(zhuǎn)換器(3)和微處理器(4)組成，電流傳感器(1)具有大小兩個(gè)不 同變比的輸出端Vt和Vp，它們分別與電子切換開關(guān)⑵中的一個(gè)輸入端聯(lián)接，電子切換開 關(guān)(2)的輸出端經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器(3)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后由微處理器(4)的輸入端讀入，微處理 器(4)的量程控制輸出端接至電子切換開關(guān)(2)的切換控制輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子式電流互感器自動量程切換裝置，其特征是在同一電 流Ip值下，電流傳感器(1)的Vt輸出電壓是Vp的k倍，k為5 50的正整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子式電流互感器自動量程切換裝置，其特征在于微處理 器(4)按預(yù)設(shè)的大、小量程的界值，判定當(dāng)前信號的A/D值是否跨越了預(yù)設(shè)的量程范圍，并 據(jù)此反饋控制電子切換開關(guān)(2)作出相應(yīng)的切換，當(dāng)判定A/D值由小量程跨入大量程時(shí)，控 制電子切換開關(guān)(2)由Vt端切換至Vp端，當(dāng)判定A/D值由大量程跨入小量程時(shí)，控制電子 切換開關(guān)(2)由Vp端切換至Vt端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子式電流互感器自動量程切換裝置，由電流傳感器、“二選一”電子切換開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器和微處理器組成，電流傳感器具有大小兩個(gè)不同變比的輸出，它們分別與電子切換開關(guān)中的一個(gè)輸入端聯(lián)接，電子切換開關(guān)的輸出端經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后由微處理器的輸入端讀入，微處理器的量程控制輸出端接至電子切換開關(guān)的切換控制輸入端。該自動量程切換裝置可根據(jù)信號變化幅度自動切換變比，小電流時(shí)，A/D采用較大計(jì)量輸入，以提高信噪比，大電流時(shí)，開關(guān)切換為保護(hù)信號輸入，確保較大的A/D輸入范圍。采用本發(fā)明可使電子式電流互感器利用同一A/D通道而同時(shí)實(shí)現(xiàn)高精度和大量程測量的作用，增強(qiáng)了小信號的抗干擾能力。
文檔編號H01F38/28GK102110518SQ20091025455
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者仵勛, 劉忠戰(zhàn) 申請人:西安華偉光電技術(shù)有限公司