一种零序电流采集预处理电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种零序电流采集预处理电路，包括零序电流互感器，第一级有源滤波电路，信号放大电路，以及第二级有源滤波电路。本实用新型的两级有源滤波电路均分别采用两片UAF42芯片级联组成，每片UAF42芯片的第8端口和第13端口之间串联一个固定阻值电阻和电位器。通过微调电位器，可使级联的两片UAF42芯片的电路参数一致，保证滤波效果。信号放大电路的第2端口和第6端口之间串联一个可变电阻，通过改变该可变电阻值，调节放大器增益，尽可能放大信号，又不使信号饱和输出。通过前后两级有源滤波电路，可保留零序电流50Hz的基波分量，滤除高次谐波和其他频率噪声信号，最终，为后续的A/D采样提供准确可靠的零序电流信号。
【专利说明】一种零序电流采集预处理电路
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力系统继电保护领域，尤其涉及一种中性点非有效接地系统零序电流采集预处理电路。
【背景技术】
[0002]目前，我国65kV以下中压配电网一般采用中性点不接地方式或经消弧线圈接地方式，两种方式地接地电流小，被称为小电流接地系统。我国长期的运行经验证实了中性点不接地系统的优点。但是，它们单相接地故障率高，占配电网故障的70%以上。
[0003]小电流接地系统的故障选线与定位一直是电力系统中不易解决的问题，一个主要原因是二次侧零序电流采集的准确度不高，降低了基于零序电流电气特征的故障选线与定位方法的准确性。
[0004]现有的小电流接地系统的故障选线与定位研究主要集中于软件算法的研究和改进，忽略了对零序电流采样的预处理，并且加重了处理器的工作负担。而且软件算法实现的前提是零序电流的正确检测和准确采样。零序电流互感器二次侧输出电流为毫安级，包括了各谐波分量在内的各种噪声信号。提高零序电流采集的准确度，对提高基于零序电流电气特征的故障选线与定位方法的准确性有非常重要的作用。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是通过增加零序电流采样的预处理电路，提高对零序电流采样的准确性，从而提高基于零序电流电气特征的故障选线与定位方法的准确性。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现:
[0007]—种零序电流采集预处理电路，包括零序电流互感器，与零序电流互感器连接的第一级有源滤波电路，与第一级有源滤波电路连接的信号放大电路，以及与信号放大电路连接的第二级有源滤波电路；所述第一级有源滤波电路对零序电流互感器输出的小信号进行带通滤波，滤波后的小信号进入信号放大电路，信号放大后进入第二级有源滤波电路，滤除放大的噪声信号。
[0008]上述第一级有源滤波电路与第二级有源滤波电路均采用两片UAF42芯片级联组成，所述每片UAF42芯片的第8端口和第13端口之间串联一个固定阻值电阻和电位器，通过微调电位器，可使级联的两片UAF42芯片的电路参数一致，保证滤波效果。
[0009]上述信号放大电路米用AD8628放大器,所述AD8628放大器的第2端口和第5端口之间串联一个可变电阻，通过改变该可变电阻值，调节放大器增益，尽可能放大信号，又不使信号饱和输出。
[0010]上述两级有源滤波电路和信号放大电路的供电电源均为±5V的直流电。
[0011]与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是:两级有源滤波电路均分别采用两片UAF42芯片级联组成，每片UAF42芯片的第8端口和第13端口之间串联一个固定阻值电阻和电位器。通过微调电位器，可使级联的两片UAF42芯片的电路参数一致，保证滤波效果。信号放大电路的第2端口和第6端口之间串联一个可变电阻，通过改变该可变电阻值，调节放大器增益，尽可能放大信号，又不使信号饱和输出。通过前后两级有源滤波电路，可保留零序电流50Hz的基波分量，滤除高次谐波和其他频率噪声信号。最终，为后续的A/D采样提供准确可靠的零序电流信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本实用新型；
[0013]图1是本实用新型的模块结构框图；
[0014]图2是图1所示框图中有源滤波器的电路图；
[0015]图3是图1所示框图中放大器的电路图；
[0016]图4是本实用新型实施例的零序电流采集预处理电路的电路图。
【具体实施方式】
[0017]为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本实用新型。
[0018]如图1所示，一种零序电流采集预处理电路，包括零序电流互感器，与零序电流互感器连接的第一级有源滤波电路，与第一级有源滤波电路连接的信号放大电路，以及与信号放大电路连接的第二级有源滤波电路；第一级有源滤波电路对零序电流互感器输出的小信号进行带通滤波，滤波后的小信号进入信号放大电路，信号放大后进入第二级有源滤波电路，滤除放大的噪声信号。
[0019]如图2所示，第一级有源滤波电路与第二级有源滤波电路均采用两片UAF42芯片级联组成，每片UAF42芯片的第8端口和第13端口之间串联一个固定阻值电阻和电位器，通过微调电位器，可使级联的两片UAF42芯片的电路参数一致，保证滤波效果。
[0020]如图3所示，信号放大电路采用AD8628放大器，AD8628放大器的第2端口和第5端口之间串联一个可变电阻，通过改变该可变电阻值，调节放大器增益，尽可能放大信号，又不使信号饱和输出。
[0021]实施例:
[0022]如图4所示为零序电流采集预处理电路的电路图。
[0023]第一有源滤波电路由两片级联的UAF42芯片组成，零序电流互感器的信号输出端通过导线与第一有源滤波电路的第一个UAF42芯片的第3端口连接，第3端口连接一个固定阻值电阻Rl，连接地线。第一有源滤波电路的第一个UAF42芯片的第8端口和第13端口之间串联一个固定阻值电阻R3和电位器W1，第12端口和第13端口连接一个固定阻值电阻R2，第9端口连接±5V的直流电的负极，第10端口连接±5V的直流电的正极，第7端口与第14端口连接一个固定阻值电阻R4并输出信号至第一有源滤波电路的第二个UAF42芯片的第3端口，第一有源滤波电路的第二个UAF42芯片的第3端口连接一个固定阻值电阻R5，连接地线。第一有源滤波电路的第二个UAF42芯片的第8端口和第13端口之间串联一个固定阻值电阻R7和电位器W2，第12端口和第13端口连接一个固定阻值电阻R6，第9端口连接±5V的直流电的负极，第10端口连接±5V的直流电的正极，第7端口与第14端口连接一个固定阻值电阻R8并输出信号，AD8628放大器的第2端口接收上述输出信号，并且之间连接了一个固定阻值电阻R9，第3端口连接地线，第4端口连接±5V的直流电的负极，第7端口连接土5V的直流电的正极，AD8628放大器的第2端口和第5端口之间串联一个可变电阻VRl并输出信号至第二有源滤波电路，第二有源滤波电路由两片级联的UAF42芯片组成，第二有源滤波电路的第一个UAF42芯片的第3端口接收上述输出信号，第3端口连接一个固定阻值电阻R9，连接地线。第二有源滤波电路的第一个UAF42芯片的第8端口和第13端口之间串联一个固定阻值电阻Rll和电位器W3，第12端口和第13端口连接一个固定阻值电阻R10，第9端口连接±5V的直流电的负极，第10端口连接±5V的直流电的正极，第7端口与第14端口连接一个固定阻值电阻R12并输出信号至第二有源滤波电路的第二个UAF42芯片的第3端口，第二有源滤波电路的第二个UAF42芯片的第3端口连接一个固定阻值电阻R13，连接地线。第二有源滤波电路的第二个UAF42芯片的第8端口和第13端口之间串联一个固定阻值电阻R15和电位器W4，第12端口和第13端口连接一个固定阻值电阻R14，第9端口连接±5V的直流电的负极，第10端口连接±5V的直流电的正极，第7端口与第14端口连接一个固定阻值电阻R16并输出信号。
[0024]该滤波电路用于保留50Hz的零序电流基波分量，滤除其高次谐波分量和其他频率分量的噪声信号。通过微调两个电位器Wl和W2，使两片级联的UAF42芯片的电路参数保持一致，保证其可靠准确地工作。
[0025]第一级有源滤波电路输出信号为滤除带外噪声的50Hz的零序电流基波分量，通过导线输入到信号放大电路。该信号放大电路的放大增益可调。通过改变可变电阻VRl的阻值，调节放大增益，使该基波分量在不饱和输出的前提下，尽可能地被放大。
[0026]由于信号放大的同时，噪声也同样被放大。信号经放大后，通过导线输入到第二级有源滤波电路中，滤除有关噪声。该电路同样通过微调两个电位器使电路参数保持一致。该电路输出端可通过导线连接后续A/D采样电路。
[0027]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种零序电流采集预处理电路，其特征在于，包括零序电流互感器，与零序电流互感器连接的第一级有源滤波电路，与第一级有源滤波电路连接的信号放大电路，以及与信号放大电路连接的第二级有源滤波电路；所述第一级有源滤波电路对零序电流互感器输出的小信号进行带通滤波，滤波后的小信号进入信号放大电路，信号放大后进入第二级有源滤波电路，滤除放大的噪声信号。
2.根据权利要求1所述的一种零序电流采集预处理电路，其特征在于，所述第一级有源滤波电路与第二级有源滤波电路均采用两片UAF42芯片级联组成，所述每片UAF42芯片的第8端口和第13端口之间串联一个固定阻值电阻和电位器，通过微调电位器，可使级联的两片UAF42芯片的电路参数一致，保证滤波效果。
3.根据权利要求1所述的一种零序电流采集预处理电路，其特征在于，所述信号放大电路采用AD8628放大器，所述AD8628放大器的第2端口和第5端口之间串联一个可变电阻，通过改变该可变电阻值，调节放大器增益，尽可能放大信号，又不使信号饱和输出。
4.根据权利要求2所述的一种零序电流采集预处理电路，其特征在于，所述两级有源滤波电路和信号放大电路的供电电源均为±5V的直流电。
【文档编号】G01R19/25GK203535110SQ201320695995
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】胡钢, 肖智国, 江冰, 臧川, 刘玉宏 申请人:河海大学常州校区