专利名称：一种数字化光纤电压互感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力机车电网电压测量技术，具体涉及一种数字化光纤电压互感器，它尤其适合于电力机车(包括城市轨道机车)使用。
背景技术：
当前电力机车对电网电压的测量主要是使用传统的电磁式电压互感器。受传感机理的限制，传统的电压互感器动态范围小、频带较窄，具有易发生铁磁谐振而引起过电压和输出不能短路等缺点。另一方面传统的电磁式电压互感器输出端直接与车载装置相连，当互感器一次绕组放电或者绝缘击穿时，高电压可能进入二次侧危及人员和仪表设备的安全。传统互感器二次输出功率较大，内部有发热，故障率较高。我国高速铁路(包括城市轨道交通)发展迅猛，电力机车供电电网具有动态范围大(17-31kV)，频带宽，环境条件变化剧 烈等特点，这些对电压互感器提出了更高的要求。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种数字化光纤电压互感器，该互感器抗干扰能力强，且能够保证安全隔离。本实用新型提供的一种数字化光纤电压互感器，其特征在于，它包括位于车顶的电压传感器、A/D转换器、控制处理单元和电源模块，以及位于车内的信号接收单元，控制处理单元通过通讯光纤与信号接收单元连接；电压传感器用于从电网取出信号，它为分压式电压传感器，由高压阻抗和低压阻抗串联而成；A / D转换器与低压阻抗并联，将低压阻抗上的模拟电压转换成数字信号；控制处理单元的一端与A / D转换器相连，另一端通过通讯光纤与信号接收单元相连；控制处理单元用于对A / D转换器进行控制，并将输出数字信号转换成光信号，并通过光纤提供给信号接收单元；电源模块为A / D转换器和控制处理单元供电，该电源的输入端与低压阻抗并联；信号接收单元接受通讯光纤传送到的光信号转化为电信号。本实用新型所使用的传感器和相关器件，微功耗和小型化，基本不发热。该测量互感器的输出与车载装置只通过光纤进行联系，信号可远传，抗干扰能力强，且可靠保证安全隔离。所采用的传感器频带宽，动态范围大。高压电路所需要的工作电源，通过分压器直接从电网获取，无需另接电源或电池。本实用新型能适应机车系统数字化、智能化和网络化的需求，其动态范围大，频带宽；互感器本身电路所需要的工作电源，通过分压器直接从电网获取。测量装置与车载装置只通过光纤进行联系，完全保证安全隔离。数字化光纤电压互感器的输出信号可直接用于保护、控制和电子式计量设备，不存在电磁谐振，无输出不能短路等缺点。该互感器绝缘结构简单，无需绝缘油，无需铁芯，便于运输和安装且无爆炸的危险。与传统互感器相比优势明显。尤其是采用光纤传送信号，保证了车载装置和工作人员的安全。
图I为本实用新型设计的一种数字化光纤电压互感器的结构示意图，图I中，I是电压传感器，2是A/D转换器，3是控制处理单元，4是电源模块，5是通讯光纤，6是信号接收单元。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图I所示，本实用新型提供的数字化光纤电压互感器包括位于车顶的电压传感器1、A/D转换器2、控制处理单元3和电源模块4，以及位于车内的信号接收单元6，控制处理单元3通过通讯光纤5与信号接收单元6连接。 信号接收单元6可以单独设置，也可置于车内的测量、控制及保护装置之中。电压传感器I用于从电网取出信号，它为分压式电压传感器，由高压阻抗Zl和低压阻抗Z2串联而成；A / D转换器2与低压阻抗Z2并联，将低压阻抗Z2上的模拟电压转换成数字信号；控制处理单元3的一端与A / D转换器2相连，另一端通过通讯光纤5与信号接收单元6相连。控制处理单元3用于对A / D转换器进行控制，并将输出数字信号转换成光信号，并通过光纤提供给信号接收单元6 ;电源模块4为A / D转换器2和控制处理单元3供电，该电源的输入端与低压阻抗Z2并联；信号接收单元6接受通讯光纤5传送到的光信号转化为电压信号进入车载装置中的数字电能表，同时提供多路数字或模拟信号供车内的计量、控制和保护等装置使用，用于测量、控制及保护。上述光纤电压互感器中传感器I的分压器可以是电阻式分压器，也可以是电容式分压器，还可以是阻容式分压器。上述光纤电压互感器中信号接收单元6提供给车载装置的电信号可以是数字信号，也可以是模拟电压信号。电力机车供电电网高电压大于17kV, —般在17_31kV范围内。本光纤电压互感器中低压阻抗Z2上的电压低于10V，二者电压相差约3-5千倍。典型实例如下当电网高电压U=25kV时，低压阻抗Z2上的电压为5V，此电压为A / D转换器2的输入电压，A / D转换器2输出对应的数字信号给控制处理单元3，控制处理单元3通过控制处理，输出串行数字光信号，此光信号耦合进通讯光纤5传送，信号接收单元6接受通讯光纤5传送到的光信号并转化为所需电信号供车载装置使用。电源模块4从电压传感器I中Z2上取得的能量经过通过整流稳压后，提供输出为5V的直流电压源，供A / D转换器2和控制处理单元3使用。本实用新型完全按照国家标准及铁路标准设计，提供给车载装置的信号能准确反映供电网高压电压的情况变化；绝缘简单可靠，维护周期长，能大大提高供电的可靠性，可广泛应用于各种型号的电力机车。本实用新型不仅局限于上述具体实施方式
，本领域一般技术人员根据本实用新型公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式
实施本实用新型，因此，凡是采用本实用新型的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本实用新型保护的范围。·
权利要求1.一种数字化光纤电压互感器，其特征在于，它包括位于车顶的电压传感器、A/D转换器、控制处理单元和电源模块，以及位于车内的信号接收单元，控制处理单元通过通讯光纤与信号接收单元连接； 电压传感器用于从电网取出信号，它为分压式电压传感器，由高压阻抗和低压阻抗串联而成；A / D转换器与低压阻抗并联，将低压阻抗上的模拟电压转换成数字信号；控制处理单元的一端与A / D转换器相连，另一端通过通讯光纤与信号接收单元相连；控制处理单元用于对A / D转换器进行控制，并将输出数字信号转换成光信号，并通过光纤提供给信号接收单元；电源模块为A / D转换器和控制处理单元供电，该电源的输入端与低压阻抗并联；信号接收单元接受通讯光纤传送到的光信号转化为电压信号。
2.根据权利要求I所述的数字化光纤电压互感器，其特征在于，所述分压式电压传感器为电阻式分压器、电容式分压器或者阻容式分压器。
3.根据权利要求I或2所述的数字化光纤电压互感器，其特征在于，信号接收单元单独设置或者置于车载装置中。
4.根据权利要求I或2所述的数字化光纤电压互感器，其特征在于，所述信号接收单元输出的电信号为数字信号或者模拟电压信号。
专利摘要本实用新型公开了一种数字化光纤电压互感器，包括位于车顶的电压传感器、A/D转换器、控制处理单元和电源模块，以及位于车内的信号接收单元，控制处理单元通过通讯光纤与信号接收单元连接；电压传感器用于从电网取出信号，它为分压式电压传感器，由高压阻抗和低压阻抗串联而成；Ａ/Ｄ转换器与低压阻抗并联，该电源的输入端与低压阻抗并联；信号接收单元接受通讯光纤传送到的光信号转化为电压信号。本实用新型采用分压式传感器，无需外接电源及电池，其输出通过光纤与车载装置进行通讯连接，抗干扰能力强，并可实现完全的电气隔离。本互感器可取代原有传统式机车用互感器。它尤其适合于电力机车(包括城市轨道机车)使用。
文档编号G01R15/18GK202649276SQ20122021440
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月14日 优先权日2012年5月14日
发明者徐雁, 张光群, 肖霞, 朱明钧, 徐垦, 孙文, 胡书红 申请人:华中科技大学