一种基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及电力测量【技术领域】，具体地说是涉及电力系统现场试验二次侧的直流信号测量检测的基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置。本实用新型一种基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置包括设置了模块化功能硬件的下位机、上位机和应用软件，下位机机箱内部采用插卡式连接，所述的下位机的直流隔离电路设置线性光耦电路。本实用新型一种基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置的优点：1．本实用新型便携式电量分析仪，其内部直流隔离技术采用了线性光耦隔离技术。2．所采用线性光耦隔离技术所测量的信号为交直流通用信号。3．所采用的线性光耦隔离电路采用原边将信号抬高，副边再将信号降低的方法，可以测量交流信号。
【专利说明】一种基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力测量【技术领域】，具体地说是涉及电力系统现场试验二次侧的直流信号测量检测的基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置。
【背景技术】
[0002]要实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能，就要把现场的压力、温度、湿度、流量、速度、液位、位移等传感器感应的信号进行采集、隔离转换处理。而不同的传感器由于工作方式、配电、输出信号类型等方面的差异，对隔离放大器产品的功能选择和匹配上也不相同。
[0003]直流信号隔离测量技术在电力系统需求广泛，从4_20mA直流电流信号到发电机励磁电压励磁电流的二次变比直流电压信号，这些信号有的甚至高达2000V。而且这些信号在实验中不像传统的压力、温度、湿度、流量、速度、液位、位移等信号变化缓慢，对响应速度要求不高。这些信号要求相应速度在0.1ms以上，这就需要对信号的隔离技术提出了更高的要求。而常规典型的线性光耦电路仅可以输入直流信号，不能输入交流信号。
【发明内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置。
[0005]本实用新型一种基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置通过下述技术方案予以实现:一种基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置包括设置了模块化功能硬件的下位机、上位机和应用软件，下位机机箱内部采用插卡式连接，所述的下位机的直流隔离电路设置线性光耦电路。
[0006]本实用新型一种基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置与现有技术相比较有如下有益效果:本实用新型测量装置采用了线性光耦电路，可以输入交直流信号，可实现对现场发电机励磁电压励磁电流信号、交流电压电流信号、4-20mA信号以及±20V交直流通用信号的测量。本实用新型还使用了光电直流隔离电路，隔离器件通过光电隔离电路实现直流隔离测量，本实用新型的优点是耐压高、零漂小、精度好、响应速度快、线性度好，增加了直流的测量精度和可靠性。本实用新型一种基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置使直流信号测量更精确、方便，免去了用户使用传统的霍尔传感器校零的麻烦；且使整套装置体积更小、重量更轻，操作简便。
[0007]本实用新型一种基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置有如下的优点:1.本实用新型涉及一种电力系统现场试验二次侧的测量检测及实验室的测量用便携式电量分析仪，其内部直流隔离技术采用了线性光耦隔离技术。
[0008]2.本实用新型所采用线性光耦隔离技术，其所测量的信号为交直流通用信号。
[0009]3.本实用新型所采用的线性光耦隔离电路采用原边将信号抬高，副边再将信号降低的方法，可以测量交流信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]本实用新型一种基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置有如下附图:
[0011]图1是本实用新型一种基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置外形结构示意图；
[0012]图2是本实用新型一种基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置电压抬闻电路结构不意图；
[0013]图3是本实用新型一种基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置光耦和降压电路结构示意图。
[0014]其中:1、下位机；2、上位机；3、应用软件；4、直流隔离电路；5、线性光耦电路；6、
信号卡插口。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本实用新型一种基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置技术方案作进一步描述。
[0016]如图1 一图3所示，一种基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置包括设置了模块化功能硬件的下位机1、上位机2和应用软件3，下位机I机箱内部采用插卡式连接，所述的下位机I的直流隔离电路4设置线性光耦电路5。
[0017]所述的线性光耦电路5为HCNR201高精度线性光耦电路。
[0018]所述的下位机I设置的线性光耦电路5设置如下板卡:
[0019]a)信号卡I —励磁电压、电流调理卡:
[0020]一路高压隔离交流、直流混用高电压通道，有5个端子，使用时可通过信号卡插口6将测量信号与下位机I连接，插口 6设置为5V、500V、1000V、2000V四档；使用时可根据实际情况选用适当的量程，此路输入信号主要测量发电机转子电压、调节器输出电压。一路高压隔离交流、直流混用弱电压通道，量程为±100mV，用于测量发电机转子电流、励磁机励磁电流。
[0021]b)信号卡2 —通用交直流电压信号调理卡:
[0022]四路普通交直流混用通道，量程为±20V，信号卡插口 6共有U1-U4四组信号端子，隔离电压3000V。
[0023]c)信号卡3 - 4-20mA调理卡:
[0024]信号卡插口 6共有8路4_20mA信号输入，线性度可以达到0.2%，隔离电压为5000V。
[0025]所述的上位机2为便携式笔记本，应用软件3安装在笔记本上，可以方便用户携带进行现场作业。其主要功能是显示、记录、分析、处理并输出数据，是与操作人员进行信息沟通的主要界面。应用软件接收下位机的数据，并将数据加以处理使其通过图形、数据、电子仪表、电子表格等表现方式直观并实时的显示现场的各种测量信号的信息。
[0026]实施例1。
[0027]分析仪主要由下位机(模块化功能硬件)、上位机(计算机)和应用软件三大部分组成。下位机硬件采用3U高度，19*2/3英寸宽度的机箱。机箱内部采用插卡式设计，其主要功能是隔离变换现场的高电压、大电流等模拟信号，并将其转换成为数字信号，通过高速串口通讯将这些测量量送入计算机；同时下位机也通过高速串口通讯接受计算机发出的各种命令，来驱动自身的继电器控制现场的报警信号等开关量信号。下位机硬件需要测量现场发电机励磁电压励磁电流信号、交流电压电流信号、4-20mA信号以及± 20V交直流通用信号等。这些信号调理就用到了本次提到的直流隔离技术。这些信号调理板还可以根据不同用户的需求进行定制。由于采用了插卡式设计，用户只需要更换信号调理板即可。
[0028]本技术采用了安捷伦公司提供的HCNR201高精度线性光耦。
[0029]HCNR201高线性模拟光电耦合器内含一个高性能AlGaAs LED和两个高度匹配的光二极管。输入光二极管可以用来监测并稳定LED的光度输出，因此LED的非线性和漂移特性几乎被消除，输出光二极管会产生线性对应LED光输出的光电流，光二极管间的紧密匹配和先进的封装设计可以确保光电耦合器的高线性度和稳定增益。
[0030]HCNR201可以用来提供需要良好稳定性、线性度、带宽和低成本等各种广泛应用的模拟信号隔离、HCNR201具备高灵活度，并可通过应用电路的适当设计带来许多不同工作模式，包括单极/双极、AC/DC以及反相和同相，HCNR201为许多模拟隔离问题的卓越解决方案。它具有如下特点:
[0031].0.01%超低非线性度
[0032].K3 (IPD2/IPD1)转换增益 +/-5%
[0033].-65 ppm/° C低增益温度系数
[0034].DC 至Ij > IMHz 高带宽
[0035].通过全球安全规范认证:
[0036]- UL1577、5kVrms/lmin - CSA -1EC/EN/DIN EN 60747-5-2、V1rm = 1414Vpeak 。
[0037]通过本实用新型图2、图3所示的电路可以方便的输入交流电压信号，并且实现5000V/lmin的耐压隔离。通过此电路配以前端的分压电阻可以测量高达2000V的发电机励磁电压信号，并且具有高达IMHz的带宽。
[0038]本实用新型电路主要应用在分析仪的如下几块板卡上:
[0039]a)信号卡1-励磁电压、电流调理卡:
[0040]一路高压隔离交流、直流混用高电压通道，有5个端子，分为5V、500V、1000V、2000V四档；使用时可根据实际情况选用适当的量程，此路输入信号主要测量发电机转子电压、调节器输出电压。一路高压隔离交流、直流混用弱电压通道，量程为±100mV，用于测量发电机转子电流、励磁机励磁电流。
[0041]b)信号卡2 —通用交直流电压信号调理卡:
[0042]四路普通交直流混用通道，量程为±20V，共有U1-U4四组信号端子，隔离电压3000V。
[0043]c)信号卡3 - 4_20mA调理卡:
[0044]共有8路4_20mA信号输入，线性度可以达到0.2%，隔离电压为5000V。
[0045]上位机的硬件主要由便携式笔记本组成，是应用软件的主要载体，可以方便用户携带进行现场作业。
[0046]应用软件安装在笔记本上，其主要功能是显示、记录、分析、处理并输出数据，是与操作人员进行信息沟通的主要界面。应用软件接收下位机的数据，并将数据加以处理使其通过图形、数据、电子仪表、电子表格等表现方式直观并实时的显示现场的各种测量信号的信息。
[0047]以上所述仅为本实用新型的较佳具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置，包括设置了模块化功能硬件的下位机(I)、上位机(2)和应用软件(3)，下位机(I)机箱内部采用插卡式连接，其特征在于:所述的下位机(I)的直流隔离电路(4)设置线性光耦电路(5)。
2.根据权利要求1所述的基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置，其特征在于:所述的线性光耦电路(5)为安捷伦公司提供的HCNR201高精度线性光耦电路。
3.根据权利要求1所述的基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置，其特征在于:所述的下位机(I)设置的线性光耦电路(5)设置如下板卡: a)信号卡1-励磁电压、电流调理卡: 一路高压隔离交流、直流混用高电压通道，有5个端子，分为5V、500V、1000V、2000V四档；使用时可根据实际情况选用适当的量程，此路输入信号主要测量发电机转子电压、调节器输出电压；一路高压隔离交流、直流混用弱电压通道，量程为±100mV，用于测量发电机转子电流、励磁机励磁电流； b)信号卡2——通用交直流电压信号调理卡: 四路普通交直流混用通道，量程为±20V，共有U1-U4四组信号端子，隔离电压3000V ； c)信号卡3- 4-20mA调理卡: 共有8路4-20mA信号输入，线性度可以达到0.2%，隔离电压为5000V。
4.根据权利要求1所述的基于线性光耦的电力交流模拟量信号的测量装置，其特征在于:所述的上位机(2)为便携式笔记本，应用软件(3)安装在笔记本上。
【文档编号】G01R15/22GK204044239SQ201420395731
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】丛贵斌, 孟可风, 孔祥鹏, 薛俊茹, 王轩, 刘可, 马勇飞, 杨 嘉, 赵世昌, 肖明, 杨立滨, 李春来, 杨小库, 张海宁 申请人:国网青海省电力公司电力科学研究院