一种去除AD转换偏置电流的电路及AD转换装置的制作方法

本实用新型属于电力系统变电站自动化技术领域，特别涉及一种去除AD转换偏置电流的电路及AD转换装置。

背景技术：

随着满足IEC61850标准的智能变电站的推广应用，以常规互感器接入采集器、或接入模拟量输入式合并单元、或接入模拟量输入式就地化保护为主要模式，其中实现模拟量信号的采集、模拟量信号的转换以及其相关的可靠性电路非常重要，尤其在异常工况下，例如二次侧CT断线情况，由于AD采样回路产生的偏置电流变大最终导致零漂偏大，导致后端数据异常，以至于导致保护误动的问题。

在当前的硬件电路设计中，均是考虑正在工况下的信号处理，如图1所示，未考虑二次侧CT断线后，回路中产生的偏置电流会导致零漂的偏大问题。

因此，提出一种AD转换去除偏置电流的电路，既可以足正常工况下将采样电路信号源的稳定可靠性，又可以解决二次侧CT开路时产生的偏置电流，避免后端信号误判。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种去除AD转换偏置电流的电路及AD转换装置，用于解决二次侧CT断线后，回路中产生的偏置电流使零漂偏大导致数据异常的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种去除AD转换偏置电流的电路，包括采样电阻和用于引流的偏置电阻，所述采样电阻用于与AD芯片连接，所述采样电阻的用于与信号源正极连接的一端与低电位端之间串联所述偏置电阻。

进一步地，所述采样电阻通过RC滤波模块连接AD芯片。

进一步地，所述RC滤波模块是二级对称的滤波模块。

本实用新型还提供了一种AD转换装置，包括采样电阻、用于引流的偏置电阻和AD芯片，所述采样电阻与AD芯片连接，所述采样电阻的用于与信号源正极连接的一端与低电位端之间串联所述偏置电阻。

进一步地，所述采样电阻通过RC滤波模块连接AD芯片。

进一步地，所述RC滤波模块是二级对称的滤波模块。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型在现有技术的AD转换电路上增加偏置电阻，同时通过增加的偏置电阻向低电位引流，避免了AD芯片产生的偏置电流产生较大的零漂，解决了智能变电站二次侧CT断线时零漂过大的问题，避免后端设备对信号的误判、误动，并满足了正常工况下对智能变电站二次模拟量信号的采集。

附图说明

图1为现有技术中AD转换电路原理图；

图2为本实用新型的去除AD转换偏置电流的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明：

本实用新型的一种AD转换装置的实施例：

本实用新型的一种AD转换装置，包括采样电阻R0、用于引流的偏置电阻Rx和AD芯片，采样电阻R0与AD芯片连接，采样电阻的用于与信号源正极连接的一端与低电位端之间串联偏置电阻，且采样电阻通过RC滤波模块与AD芯片连接。该滤波模块具有RC二级滤波功能，滤波后的信号连接到AD芯片上，通过可编程芯片对AD芯片的控制，完成信号源正常情况下的AD转换。

为解决U(t)开路时，AD芯片通过信号转换电路产生偏置电流，通过采样电阻阻值的增大，使调理后的信号偏大，造成较大的零漂，特在采样电阻的正端增加对低电压的电势差，通过偏置电阻进行引流，最终效果达到将由AD芯片产生的偏置电流在采样电阻上流过的电流忽略不计，达到调理后的信号源趋向于零的目的，通过可编程芯片FPGA控制AD芯片的采集，达到了U(t)断线后的数据真实反映异常工况的效果，从而避免后端设备对信号的误判。

利用本实用新型的AD转换装置对偏置电流处理的具体过程为：

如图2所示，正常工况下的AD转换电路包含模拟量信号源U(t)，指电力系统二次回路电流变换器产生的电压信号，在模拟量信号U(t)转换成数字信号的过程中，需要RC调理电路对模拟量信号U(t)进行调理生成u(t)。具体的为，信号源正负两端连接采样电阻R0，用于信号源电压取样，后端连接二级滤波电路，即将信号源进行调理，确保采样信号源u(t)的可靠性和准确性，二级滤波网络的属于对称电路，其中4个电阻R的阻值宜为1kΩ，2个滤波电容的容值宜为10nF，通过RC参数的调整使准确的u(t)信号上送到AD芯片采样输入端，此种情况根据电路等效原理，U(t)＝u(t)，此种情况不存在偏置电流导致信号源电压信号变化。

二次回路CT断线异常工况下的去除偏置电流的过程：

如图2所示，在二次回路CT断线异常工况下，即U(t)开路情况下，AD芯片采集回路会形成偏置电流，R0阻值越大，AD芯片源端电压越大，对小信号影响越小；R0阻值越小，AD芯片源端电压越小，对小信号影响越大，其典型值为51kΩ，AD芯片可以等效为一个恒流源，电流的大小一般在μA级别，形成I2和I3的偏置电流，进而形成R0两端的偏置电压u(t)＝I2*R0，该偏置电压呈现到后端回路即为一种直流零漂，可能会引起后端设备的误判、误动。

对于公式u(t)＝I2*R0，因为硬件回路已经决定了R0不可改变，故只有减少I2值，使之趋向于零，即通过偏置电阻Rx对产生电势差的低电位-nV的电流I3的引流，将I2的电流变小，即产生的u(t)＝R0*I2比较小，通过AD芯片采样值比较小，从而对后端的数字信号影响较小，此时的u(t)即趋向于零，偏置电流形成的采样零漂才会趋向于零，贴近U(t)开路的真实情况，通过参数的调整，此时，n的典型值宜为15，Rx的典型值宜为8.8MΩ，此时的n和Rx有一定的配合关系，这里只给出典型参考值，作为其他实施方式，可以根据n和Rx的配合关系，需要具体调节n和Rx的大小。

给出计算偏置电阻的计算方法，假设通过测量得到偏置电流为Ix，通过硬件设计使n值偏大，即可计算出单回路偏置电阻：Rx＝(n/Ix)，其中Ix为流入偏置电阻Rx的电流，即上述的I3。

通过以上的过程实现了对偏置电流的引流处理，达到了去除直流零漂的目的。

经过调理后的模拟量电压信号传递到AD芯片，然后通过可编程芯片FPGA对AD芯片的控制，完成u(t)信号的采集，根据产品的需求及其AD的采样性能可以设置不同的采样频率，同时将采样数据按照一定的协议进行打包上送或者本地处理。

本实用新型的去除AD转换偏置电流的电路，可以满足正常工况下将信号源U(t)转换成稳定的可采样信号源u(t)，又可以解决在U(t)开路时，由于AD采样回路产生的偏置电流引起u(t)变大最终导致零漂偏大，导致后端数据异常，以至于导致保护误动的问题。

本实施例中的模拟量信号U(t)既可以是交流量信号，也可以是直流量信号。

本实用新型还提供了一种去除AD转换偏置电流的电路，包括采样电阻和用于引流的偏置电阻，采样电阻用于与AD芯片连接，采样电阻的用于与信号源正极连接的一端与低电位端之间串联所述偏置电阻。

该电路的具体实施方式已经在上述实施例中进行了详细的说明，在这里不再赘述。

以上给出了本实用新型涉及的具体实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。在本实用新型给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本实用新型中的相应技术手段基本相同、实现的实用新型目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本实用新型的保护范围内。