一种可调电压电流采集装置及系统的制作方法

1.本发明实施例涉及电气测量技术领域，尤其涉及一种可调电压电流采集装置及系统。


背景技术：

2.国内电网建设日新月异，因此电网建设对计量测量的要求越来越高，小型化高可靠性的重要性不言而喻，其中电子式电压电流传感器的应用技术也已趋近成熟，从国网一二次融合专检新规范的要求中可以看出，从以往的常规一二次融合增加了深度一二次融合的内容。电压互感器的用途由以往的提供线电压测量、零序电压测量等，逐渐朝仅供电的方向发展，可以降低电压互感器的体积和容量，降低电网发生谐振的风险。
3.现有电子式电压传感器多采用双高压容芯的采样方式，每一相回路上两只高压容芯并联，一只用于采集相电压，一只用于采集零序电压。该电压采集方式的缺点是体积大，成本高，重量高，两只高压容芯任何一只出现绝缘问题均会导致出现单相接地故障，风险高。
4.现有电子式电流传感器多采用双铁芯的采样方式，每一相回路中串有两只电流线圈，一只用于采集相电流，一只用于采集零序电流，该电流采集方式的缺点是体积大，重量高，成本高，绝缘性能风险较高。


技术实现要素：

5.基于现有技术的上述情况，本发明实施例的目的在于提供一种可调电压电流采集装置及系统，采用单容芯高压电容采集回路采集三相电压，以及单线圈电流采集回路采集三相电流，故障风险低并且检测精度高。
6.为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种可调电压电流采集装置，包括三相电压采集模块和三相电流采集模块；
7.所述三相电压采集模块通过单容芯高压电容采集回路采集三相电压，并通过隔离变压器输出三相采集电压；
8.所述三相电流采集模块通过单线圈电流采集回路采集三相电流，并通过电流互感器输出三相采集电流。
9.进一步的，所述三相电压采集模块包括第一隔离变压器、第二隔离变压器和第三隔离变压器；
10.所述第一隔离变压器、第二隔离变压器和第三隔离变压器的第一输入端分别连接第一采样电容、第二采样电容和第三采样电容的低压端；第二输入端分别通过第一调节电阻、第二调节电阻和第三调节电阻相互连接，相互连接的连接点通过调节电容接地；
11.所述第一采样电容、第二采样电容和第三采样电容的高压端分别连接三相待测线路；
12.所述第一隔离变压器、第二隔离变压器和第三隔离变压器的第一输出端与第二输
出端之间分别输出三相采集电压，所述连接点与接地端输出零序电压。
13.进一步的，所述三相电压采集模块还包括多个第一调节电容、第二调节电容和第三调节电容；
14.多个所述第一调节电容、第二调节电容和第三调节电容分别连接于第一隔离变压器、第二隔离变压器和第三隔离变压器的第一输入端和第二输入端之间。
15.进一步的，所述第一输入端为隔离变压器的同名端，第二输入端为隔离变压器的异名端。
16.进一步的，通过所述调节电阻和调节电容调节所述隔离变压器的比差和角差调节。
17.进一步的，所述三相电流采集模块包括第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器；
18.所述第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器的线圈分别串联于三相待测线路上。
19.进一步的，所述第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器线圈的二次引脚，一端分别通过第一采样电阻、第二采样电阻和第三采样电阻连接至中性点，另一端通过第四采样电阻连接至该中性点。
20.进一步的，所述第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器线圈的二次引脚的一端至中性点分别输出三相采集电流。
21.进一步的，所述第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器线圈的二次引脚的另一端至中性点输出零序采集电流。
22.根据本发明的另一个方面，提供了一种可调电压电流采集系统，包括三相待测线路和可调电压电流采集装置，所述可调电压电流采集装置包括如本发明第一个方面所述的可调电压电流采集装置；
23.所述可调电压电流采集装置通过三相电压采集模块连接所述三相待测线路，以采集三相待测线路的电压；
24.所述可调电压电流采集装置通过三相电流采集模块连接所述三相待测线路，以采集三相待测线路的电流。
25.综上所述，本发明实施例提供了一种可调电压电流采集装置及系统，该采集装置包括三相电压采集模块和三相电流采集模块；所述三相电压采集模块通过单容芯高压电容采集回路采集三相电压，并通过隔离变压器输出三相采集电压；所述三相电流采集模块通过单线圈电流采集回路采集三相电流，并通过电流互感器输出三相采集电流。本发明实施例提供的可调电压电流采集装置及系统，采用单容芯高压电容采集回路采集三相电压，其中二次相电压与二次零序电压采样回路隔离，避免信号干扰，二次相、零序电压比差和角差均可调节，满足0.2级计量要求；采用单线圈电流采集回路采集三相电流，采样电阻采用千分之一级的高精度电阻，计量等级满足0.5s级要求。具有体积小，成本低，重量轻，故障风险低，检测精度高的特点。
附图说明
26.图1是本发明实施例提供的可调电压电流采集装置的构成框图；
27.图2是可调电压电流采集装置中三相电压采集模块的电路结构示意图；
28.图3是可调电压电流采集装置中三相电流采集模块的电路结构示意图。
具体实施方式
29.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
30.下面对结合附图对本发明实施例的技术方案进行详细说明。本发明的实施例，提供了一种可调电压电流采集装置，该装置的构成框图如图1所示，包括三相电压采集模块和三相电流采集模块。
31.所述三相电压采集模块通过单容芯高压电容采集回路采集三相电压，并通过隔离变压器输出三相采集电压。
32.所述三相电流采集模块通过单线圈电流采集回路采集三相电流，并通过电流互感器输出三相采集电流。
33.图2中示出了该可调电压电流采集装置中三相电压采集模块的电路结构示意图，如图2所示，该三相电压采集模块包括第一隔离变压器pta1、第二隔离变压器pta2和第三隔离变压器pta3。第一隔离变压器pta1、第二隔离变压器pta2和第三隔离变压器pta3的第一输入端in
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分别连接第一采样电容、第二采样电容和第三采样电容(图2中未示出)的低压端；第二输入端in分别通过第一调节电阻ral、第二调节电阻rbl和第三调节电阻rcl相互连接，相互连接的连接点u01通过调节电容接地gnd，调节电容可以为一个或者多个，图2中示出了具有第一调节电容c1和第二调节电容c01的示意图。
34.第一采样电容、第二采样电容和第三采样电容的高压端分别连接三相待测线路；第二输出端out分别接地gnd。第一隔离变压器pta1、第二隔离变压器pta2和第三隔离变压器pta3的第一输出端out
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和第二输出端out之间分别输出三相采集电压ua-1、ub-1和uc-1，所述连接点与接地gnd之间输出零序电压。
35.该三相电压采集模块还包括多个第一调节电容、第二调节电容和第三调节电容，图2中示出了分别具有6个第一调节电容、第二调节电容和第三调节电容的示意图，其中，第一调节电容包括电容ca2、ca3、ca4、ca5、ca6和ca7，第二调节电容包括电容cb2、cb3、cb4、cb5、cb6和cb7，第三调节电容包括电容cc2、cc3、cc4、cc5、cc6和cc7。多个所述第一调节电容、第二调节电容和第三调节电容分别连接于第一隔离变压器、第二隔离变压器和第三隔离变压器的第一输入端in
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和第二输入端in之间。如图2所示，所述第一输入端in
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例如为隔离变压器的同名端，第二输入端in例如为隔离变压器的异名端。可以通过所述调节电阻和调节电容调节所述隔离变压器的比差和角差调节，误差可调至0.2级。各隔离变压器的gnd可以接至pcb的安装固定位置的焊盘处，在安装至产品上时，可以与产品的金属外壳导通，实现接地。
36.图3中示出了该可调电压电流采集装置中三相电流采集模块的电路结构示意图，如图3所示，所述三相电流采集模块包括第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器.所述第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器的线圈分别串联于三相待测
线路上。所述第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器线圈的二次引脚分别为as1、as2、bs1、bs2、cs1和cs2，as1通过第一采样电阻ra、bs1通过第二采样电阻rb、cs1通过第三采样电阻rc连接至中性点icom，另一端as2、bs2和cs2通过第四采样电阻r0连接至该中性点icom。第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器线圈的二次引脚的一端至中性点as1-icom、bs1-icom、cs1-icom、分别输出a相、b相和c相的采集电流。第一电流互感器、第二电流互感器和第三电流互感器线圈的二次引脚的另一端至中性点as2/bs2/cs2-icom输出零序采集电流。其中，第一采样电阻ra、第二采样电阻rb、第三采样电阻rc、和第四采样电阻r0均为高精度采样电阻，免精度调节即可满足0.5s级要求。
37.本发明的实施例还提供了一种可调电压电流采集系统，包括三相待测线路和可调电压电流采集装置，所述可调电压电流采集装置包括如上述实施例中所述的可调电压电流采集装置；
38.所述可调电压电流采集装置通过三相电压采集模块连接所述三相待测线路，以采集三相待测线路的电压；
39.所述可调电压电流采集装置通过三相电流采集模块连接所述三相待测线路，以采集三相待测线路的电流。
40.综上所述，本发明实施例涉及一种可调电压电流采集装置及系统，该采集装置包括三相电压采集模块和三相电流采集模块；所述三相电压采集模块通过单容芯高压电容采集回路采集三相电压，并通过隔离变压器输出三相采集电压；所述三相电流采集模块通过单线圈电流采集回路采集三相电流，并通过电流互感器输出三相采集电流。本发明实施例提供的可调电压电流采集装置及系统，采用单容芯高压电容采集回路采集三相电压，其中二次相电压与二次零序电压采样回路隔离，避免信号干扰，二次相、零序电压比差和角差均可调节，满足0.2级计量要求；采用单线圈电流采集回路采集三相电流，采样电阻采用千分之一级的高精度电阻，计量等级满足0.5s级要求。具有体积小，成本低，重量轻，故障风险低，检测精度高的特点。
41.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。