零序电流采集录波装置的制作方法

本实用新型涉及信号采集技术领域，特别是涉及一种零序电流采集录波装置。

背景技术：

目前，零序电流互感器的输出信号一般都是直接通过导线接到零序保护装置，当电网系统发生故障，如单相接地故障时，各馈线会产生零序电流，保护装置通过检测零序互感器的输出信号是否超过自身设定的整定值来找出故障支路或跳闸断开故障支路。一方面，由于保护装置一般距离互感器都比较远，所以零序互感器器的二次输出线都比较长，造成信号衰减严重，影响测量精度；另一方面，保护装置一般只比较互感器输出信号的有效值是否超过门限，而不会记录故障时的零序电流波形图，造成波形数据无法存储，无法利用波形数据再现故障现象，以便分析；而且也无法将波形数据进行远传。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种零序电流采集录波装置。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种零序电流采集录波装置，包括，

信号采集调理模块，其包括多个不同变比且并接至所述的零序互感器输出的调理电路；

录波模块，其包括连接至所述的调理电路输出的AD转换芯片，用以存储AD 转换芯片转换后数字数据的存储芯片以及与所述的AD转换芯片和存储芯片可控连接的控制器；

通讯模块，用以将存储芯片内的波形数据远传；

电源模块，用以给所述的信号采集调理模块、录波模块和通讯模块供电。

所述的控制器为单片机，所述的通讯模块为CAN收发器，所述的存储芯片为EEPROM。

所述的信号采集调理模块包括三段并联的调理电路。

所述的三段并联的调理电路的信号输入范围1-15mA、10-150mA和0.1A-1.5A，三段调理电路统一转换成0.45-6.75V电压信号，同时输入所述的 AD转换芯片。

所述的电源模块为具有多种直流电压输出的AC/DC模块。

一种零序电流采集录波装置，包括用于与零序互感器固定连接的壳体，以及设置在所述的壳体内的信号电路板和主电路板，

所述的信号电路板上设置有信号采集调理模块，其包括多个不同变比且并接至所述的零序互感器的输出的调理电路，所述的调理电路将输入的电流信号转换为电压信号；

所述的主电路板上设置有录波模块、通讯模块和电源模块，所述的录波模块包括连接至所述的调理电路输出的AD转换芯片，用以存储AD转换芯片转换后数字数据的存储芯片以及与所述的AD转换芯片和存储芯片可控连接的控制器，所述的通讯模块用以将存储芯片内的波形数据远传；所述的电源模块用以给所述的信号采集调理模块、录波模块和通讯模块供电。

所述的控制器为单片机，所述的通讯模块为CAN收发器，所述的存储芯片为EEPROM，所述的电源模块为具有多种直流电压输出的AC/DC模块。

所述的信号采集调理模块包括三段并联的调理电路，所述的三段并联的调理电路的信号输入范围1-15mA、10-150mA和0.1A-1.5A，三段调理电路统一转换成0.45-6.75V电压信号，同时输入所述的AD转换芯片。

所述的壳体为“7”字型结构，所述的主电路板和信号电路板垂直设置且通过插针信号连接。

所述的壳体为塑料材质，所述的壳体的上表面开有两个贯通的安装孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供一种智能零序采集录波装置，具有结构简单、接线方便，该装置通过对零序电流进行采样录波，不仅解决了互感器信号衰减问题，也解决了传统零序互感器不能存储零序电流波形并实现波形数据的远传功能，具有接线方便，信号失真度小，可实时记录零序电流波形并实现波形数据远传的优点。

附图说明

图1所示为本实用新型的零序电流采集录波装置的结构示意图。

图2所示为本实用新型的壳体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。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。

如图所示，本实用新型的零序电流采集录波装置，包括，

信号采集调理模块，其包括多个不同变比且并接至所述的零序互感器的输出的调理电路，所述的调理电路将输入的零序电流采集信号转换为有效电压信号；

录波模块，其包括连接至所述的调理电路输出的AD转换芯片，用以存储AD 转换芯片转换后数字数据的存储芯片以及与所述的AD转换芯片和存储芯片可控连接的控制器，优选地，所述的控制器为单片机，如DSPIC33EP512GP502，所述的存储芯片为EEPROM，如24LC256EEPROM，所述的AD转换芯片，型号TLC2574，该芯片具有高达200KSPS的转换速率，支持最高25M频率的输入时钟，具有12 位字长，四路转换通道，完全满足本实用新型的多通道式波形采样的需求；单片机主要作用是控制AD转换芯片TLC2574对经过调理电路处理后的信号进行模数转换，并对转换的结果进行判别，选择变比最合适的转换结果作为原始数据，然后把数据写入EEPROM，并且通过运算把AD转换的数据转化为浮点数作为最终的波形数据，通过通信模块进行远传。

通讯模块，用以将存储芯片内的波形数据远传；如所述的通讯模块为CAN 收发器，如CAN收发器MCP2551，

具体来说，因为调理电路将零序电流信号按不同的变比分成三段同时输入 AD芯片，所以每一个采样周期，单片机会同时得到3组AD转换的数值，因为3 段变比不同，3组AD数据可能会出现有1组或2组数据超过AD芯片所能转换的最大电压而造成波形失真，单片机通过对3组数据的运算，自动选择变比最合适的一组数据作为原始数据进行存储。

原始数据为数字量，不可以直接使用，必须通过数据转换将其转换为同输入电流信号数值上相等的电压瞬时值即波形数据。通信模块传输的是经过转换后的电压瞬时值(即以浮点形式)，这样远方计算机接收到数据后，无需进行任何转换，直接在坐标轴上把这些瞬时值画出即可得到零序电流波形。

装置存储的是AD转换后的数字量，远传的是经过数据转换后的电流瞬时值 (浮点形式)。对于装置来说，存储AD转换后的数字量可以最大限度的节省存储空间，降低成本，提高读写效率；而远传经过数据转换后的电流瞬时值(浮点形式)，则方便远方计算机处理波形数据。

电源模块，用以给所述的信号采集调理模块、录波模块和通讯模块供电。所述的电源模块为具有多种直流电压输出的AC/DC模块，如LH05-10C0512-01 型AC/DC模块，它具备体积小，功率大，可输出+5V、±15V多种直流电压，+5V 主要供给数据运算及存储模块和通信模块使用，±15V主要供给信号调理及采样模块使用，电源模块采用了多种抗干扰措施并带有过流、过热保护电路，可有效的保证供电的安全可靠。

本实用新型通过信号采集调理模块将信号处理实现了对零序电流的采样，波形数据的存储、计算，以及具备将波形数据进行远传的功能。有效的解决了传统零序互感器二次输出信号衰减，以及无法对波形数据进行存储的问题，方便的实现了故障再现，便于对故障现象进行分析处理，结果简单，接线方便。

优选地，所述的信号采集调理模块包括三段并联的调理电路，所述的三段并联的调理电路的信号输入范围1-15mA、10-150mA和0.1A-1.5A，三段调理电路统一转换成0.45-6.75V电压信号，同时输入所述的AD转换芯片。然后同时进入AD芯片进行模数转换。本装置可对零序电流在1mA-1.5A(二次值)范围内进行采样，扩大了输入信号的范围。

同时，本发明公开了一种零序电流采集录波装置，包括用于与零序互感器固定连接的壳体，以及设置在所述的壳体内的信号电路板和主电路板，

所述的信号电路板上设置有信号采集调理模块，其包括多个不同变比且并接至所述的零序互感器的输出的调理电路，所述的调理电路将输入的电流信号转换为电压信号；

所述的主电路板上设置有录波模块、通讯模块和电源模块，所述的录波模块包括连接至所述的调理电路输出的AD转换芯片，用以存储AD转换芯片转换后数字数据的存储芯片以及与所述的AD转换芯片和存储芯片可控连接的控制器，所述的通讯模块用以将存储芯片内的波形数据远传；所述的电源模块用以给所述的信号采集调理模块、录波模块和通讯模块供电。

所述的主电路板和信号电路板上的具体模块设计与上述相同，在此不再赘述，所述的壳体为“7”字型结构，所述的主电路板和信号电路板垂直设置且通过插针信号连接，所述的壳体为塑料材质，所述的壳体的上表面开有两个贯通的安装孔。主电路板和信号电路板分别通过支撑柱固定在所述的壳体内部以保持较好的绝缘性，壳体1上表面上开有两个贯通的安装孔2，这两个安装孔正对着零序互感器二次输出线的两个接线螺纹孔。使用两个铜螺栓进行固定，这两个螺栓既起到固定作用又起到导体的作用，用于连通零序互感器上的二次输出线K1\K2与对应的调理电路，即调理电路的输入端也与所述的安装孔电连接，固定于电导通直接一步完成，减少电连接，使其安装固定更为便利。

所述电源模块、电源模块、信号调理及采样模块、数据存储模块、通信模块分别集成在两块电路板上，两块电路板通过插针呈90度连接，两块板全部安装在一个“7”形状的塑料壳内，塑料壳内有电路板安装支撑柱，塑料壳外有端子出孔，有安装孔用于把装置安装到零序互感器上，塑料壳盖安装卡扣。

本实用新型结构非常简单，安装方便、美观；而且体积小，绝缘性能好等特点，采用两块板的设计有效减少了体积的需要，能便捷的安装在零序电流互感器上。采用7字形结构，能很好地与零序互感器的形状匹配，减少空间占据。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。