一种应用于配电终端中高精度测量的信号采集装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及电力自动化【技术领域】，公开了一种应用于配电终端中高精度测量的信号采集装置，包括依次连接的信号调理电路、电子开关电路和A/D转换电路，信号调理电路包括电流互感器、第一至第七电阻以及第一和第二运算放大器。本实用新型信号后调理电路的设置，可使同一电流输出后输出两路电流或电压信号，即一路是保护信号另一路是测量信号，再分别经过子开关电路和A/D转换电路后得到高精度的采样信号，并且可使电流、电压、有功、无功、功率因数的测量精度均达到0.5%以内，以低成本的方式实现了配电终端对保护功能及测量功能的要求。
【专利说明】一种应用于配电终端中高精度测量的信号采集装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力自动化【技术领域】，更具体地说，特别涉及一种应用于配电终端中高精度测量的信号采集装置。
【背景技术】
[0002]在电力自动化产品中，线路保护装置主要目的是检测故障电流，测量的电流范围一般要求在20倍额定电流，并根据设定的保护定值、保护动作时间实现线路保护，对测量精度要求不高，一般要求测量精度在3%以内；监控装置，如RTU、负荷管理终端、配变监测终端、智能电表，主要目的是要求准确测量线路的电流、电压、功率等遥测量，一般要求测量的电流范围在1.2倍额定电流以内，并要求电流、电压的测量精度达到0.5%，功率测量精度达到1%。
[0003]配电自动化终端要求装置既能检测故障电流，并且要求测量的电流范围在20倍额定电流内，测量精度在3%以内；同时要求在1.2倍额定电流以内，电流、电压的测量精度达到0.5%，功率测量精度达到1%。
[0004]而在目前的配电自动化实现过程中，为保证故障电流的准确监测，必须采用测量范围在20倍额定电流的电流互感器，在额定电压、电流范围内，电压、电流的测量精度能达到0.5%以内，但是有功、无功的测量精度很难做到1%以内。
[0005]同时保证额定电流范围内的测量精度，要求现场电流互感器同时有保护电流输出及测量电流输出，这也是变电站自动化系统的通常做法，配电终端相应的辅以一组保护CT，一组测量CT，增加了配电终端的成本；而采用智能光互感器的做法在配网领域中由于成本问题目前还得不到有效的推广。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于提供一种信号采集精度高的应用于配电终端中高精度测量的信号采集装置。
[0007]为了解决以上提出的问题，本实用新型采用的技术方案为:一种应用于配电终端中高精度测量的信号采集装置，包括依次连接的信号调理电路、电子开关电路和A/D转换电路，所述信号调理电路包括电流互感器、第一至第七电阻以及第一和第二运算放大器，所述第一电阻连接于电流互感器的输出端第一引脚和第二引脚之间，所述第二电阻的一端与电流互感器的输出端第一引脚连接，另一端与第一运算放大器的输入同相端连接，第一运算放大器的输入反相端与其输出端连接；所述第三电阻连接于第一运算放大器的输出端和电子开关电路之间；所述第四电阻连接于第一运算放大器的输入反相端与第二运算放大器的输入同相端之间，所述第五电阻和第六电阻的一端均与第二运算放大器的输入反相端连接，所述第六电阻另一端与第二运算放大器的输出端连接；所述第七电阻连接于第二运算放大器的输出端和电子开关电路之间。
[0008]根据本实用新型的一优选实施例:还包括电容，所述电容的一端与第一运算放大器的输入同相端连接，另一端接地。
[0009]根据本实用新型的一优选实施例:所述电子开关电路包括第一电子开关和第二电子开关，所述第一电子开关与第三电阻连接，所述第二电子开关与第七电阻连接。
[0010]根据本实用新型的一优选实施例:所述A/D转换电路是型号为MAX125的A/D芯片。
[0011]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:本实用新型通过信号后调理电路的设置，可使同一电流输出后输出两路电流或电压信号，即一路是保护信号另一路是测量信号，再分别经过子开关电路和A/D转换电路后得到高精度的采样信号，并且可使电流、电压、有功、无功、功率因数的测量精度均达到0.5%以内，以低成本的方式实现了配电终端对保护功能及测量功能的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的应用于配电终端中高精度测量的信号采集装置的框架图。
[0013]图2为本实用新型的应用于配电终端中高精度测量的信号采集装置中信号调理电路的电路图。
[0014]图3中图3a和图3b分别为本实用新型的应用于配电终端中高精度测量的信号采集装置中电子开关电路的第一和第二电子开关的电路图。
[0015]图4为本实用新型的应用于配电终端中高精度测量的信号采集装置中A/D转换电路的电路图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0017]参阅图1和图2所示，本实用新型提供一种应用于配电终端中高精度测量的信号采集装置，其包括依次连接的信号调理电路10、电子开关电路20和A/D转换电路30，其中，信号调理电路10包括电流互感器CT1、第一至第七电阻(Rl - R7)以及第一和第二运算放大器(Ul，U2)，并且，第一电阻Rl连接于电流互感器CTl的输出端第一引脚和第二引脚之间，第二电阻R2的一端与电流互感器CTl的输出端第一引脚连接,另一端与第一运算放大器Ul的输入同相端连接，第一运算放大器Ul的输入反相端与其输出端连接；第三电阻R3连接于第一运算放大器Ul的输出端和电子开关电路20之间；第四电阻R4连接于第一运算放大器Ul的输入反相端与第二运算放大器U2的输入同相端之间，第五电阻R5和第六电阻R6的一端均与第二运算放大器U2的输入反相端连接，第六电阻R6另一端与第二运算放大器U2的输出端连接；第七电阻R7连接于第二运算放大器U2的输出端和电子开关电路20之间。本实用新型还可包括电容Cl，电容Cl的一端与第一运算放大器Ul的输入同相端连接，另一端接地。
[0018]其中，第一和第二运算放大器(U1，U2)的型号均为LM328，第一运算放大器Ul是一个跟随器，输出AINO作为保护采集输入信号，其电流测量的范围为0-100A，而第二运算放大器U2是一个放大器，输出AIN3作为测量采集输入信号，电流测量的范围0-6A。
[0019]参阅图3a和图3b所不,所述的电子开关电路包括第一电子开关U305和第二电子开关U306，所述的第一电子开关U305与第三电阻R3连接，所述的第二电子开关U306与第七电阻R7连接；并且，第一电子开关U305和第二电子开关U306的型号均为⑶4053。
[0020]参阅图4所示，所述的A/D转换电路30是型号为MAX125的14位A/D芯片。
[0021]本实用新型的工作原理为:输入电压经电压互感器CTl转换为交流电压信号，作为保护及测量采集输入，电压测量范围为0-150V;其中，交流电压信号的一路经过第一运算放大器Ul输出作为保护采集输入ΑΙΝ0，电流测量范围为0-100A ;同时还可经第二运算放大器U2放大后输出作为测量采集输入AIN3，电流测量范围为0-6A。
[0022]这样，两路(AIN0、AIN3)的电流、电压经电子开关电路20，可由外部的CPU同一控制，使同一时刻输出同一条线路的电压、保护电流，或同一条线路的电压、测量电流。再经过A/D转换电路采样后，由外部的CPU计算得到保护采样的电压、电流；及测量采样的电压、电流、有功、无功、功率因数、电压谐波、电流谐波等遥测值。
[0023]这样，既保证了故障时正确判断保护状态，准确测量故障电流；同时又保证了正常运行过程中的电流、电压、有功、无功、功率因数、电压谐波、电流谐波等遥测值的测量精度。而在采用了本实用新型的信号采集装置的方案后，电流、电压、有功、无功、功率因数的测量精度均达到0.5%以内，以低成本的方式实现了配电终端对保护功能及测量功能的要求。
[0024]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种应用于配电终端中高精度测量的信号采集装置，其特征在于:包括依次连接的信号调理电路(10)、电子开关电路(20)和A/D转换电路(30)，所述信号调理电路(10)包括电流互感器(CT1)、第一至第七电阻(Rl - R7)以及第一和第二运算放大器(Ul，U2)，所述第一电阻(Rl)连接于电流互感器(CTl)的输出端第一引脚和第二引脚之间，所述第二电阻(R2)的一端与电流互感器(CTl)的输出端第一引脚连接，另一端与第一运算放大器(Ul)的输入同相端连接，第一运算放大器(Ul)的输入反相端与其输出端连接；所述第三电阻(R3)连接于第一运算放大器(Ul)的输出端和电子开关电路(20)之间；所述第四电阻(R4)连接于第一运算放大器(Ul)的输入反相端与第二运算放大器(U2)的输入同相端之间，所述第五电阻(R5)和第六电阻(R6)的一端均与第二运算放大器(U2)的输入反相端连接，所述第六电阻(R6)另一端与第二运算放大器(U2)的输出端连接；所述第七电阻(R7)连接于第二运算放大器(U2)的输出端和电子开关电路(20)之间。
2.根据权利要求1所述的应用于配电终端中高精度测量的信号采集装置，其特征在于:还包括电容(Cl)，所述电容(Cl)的一端与第一运算放大器(Ul)的输入同相端连接，另一端接地。
3.根据权利要求2所述的应用于配电终端中高精度测量的信号采集装置，其特征在于:所述电子开关电路包括第一电子开关(U305)和第二电子开关(U306)，所述第一电子开关(U305)与第三电阻(R3)连接，所述第二电子开关(U306)与第七电阻(R7)连接。
4.根据权利要求2所述的应用于配电终端中高精度测量的信号采集装置，其特征在于:所述A/D转换电路(30)是型号为MAX125的A/D芯片。
【文档编号】G01R31/00GK203616406SQ201320754620
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】王世松, 陈堂, 钟邦义 申请人:南京金智远维配用电自动化有限公司