电压传感器2通过低通滤波电路3连接A/D转换器4,电压传感器2采集信号 后输出母线电压的一次微分信号，该一次微分信号经过低通滤波电路3消除高频干扰后， 输送至A/D转换器4。
[0030] A/D转换器4连接溫度传感器6。溫度传感器6测量溫度后在微处理器5中对信 号进行有关溫度的误差补偿。使用了溫度传感器6来监测溫度，根据溫度变化进行实时补 偿，从而在最大程度上避免溫度干扰，因此适宜于户外使用。
[0031] 所述A/D转换器4连接微处理器5,微处理器5连接合并单元7,合并单元7连接 PC机8。A/D转换器4用于把模拟信号转为数字信号，经过光纤送至微处理器5中，微处理 器5用于调整信号大小，根据溫度传感器6进行误差补偿，最后送至合并单元7,由合并单元 7送至PC机8使用。
[0032] 空屯、线圈1和电压传感器2作为一次侧传感头，测量并输出母线L中电压电流的 一次微分信号。空屯、线圈1测量后输出的是母线电流的一次微分信号，电压传感器2测量 后输出的是母线电压的一次微分信号，两个微分信号在微处理器5中按比例调节大小，并 实现对溫度变化的误差补偿。
[0033] 所述微处理器5由合并单元7控制，微处理器5连接一根同步光纤9,用于接收同 步信号；微处理器5连接一根数据光纤10,用于送出采集到的电压电流微分信号；微处理器 5连接一根电缆11，由合并单元7提供工作电源。合并单元7控制微处理器5发出同步信 号，控制2路A/D转换器4进行同步采样。微处理器5需要对2路采集的数字信号按照比 例调整，W保证输出信号为所需的电压电流微分值。
[0034] 所述空屯、线圈1为Rogowski线圈，具有测量范围宽，频率带宽高，体积小等优点， 设母线L中的电流信号为i(t)，空屯、线圈互感器系数为M，则输出的信号为：
[0035]
(1)
[0036] 所述电压传感器2等效电路为：电容。串联电阻R接地。设母线L中的电压为 u(t)，则电阻R的阻值大小相对于电容。可W忽略，电容C1中流过的电流相当于电压的一 次微分信号，所W电阻R上的电压输出为：
[0037]
(2)
[0038] 所述低通滤波电路3的带宽设计为400Hz，在输入信号上叠加了直流电平，在滤波 网络前加衰减网络，增加了A/D转换器4的输入范围，电路图如图2所示。
[0039] 所述溫度传感器6使用TI系列中的TMP006,通过测量外部溫度变化在微处理器5 中对信号进行误差补偿，从而有效抵抗因外界溫度变化带来的误差干扰。
[0040] 所述A/D转换器4选用A/D7685,精度为16位，接收到微处理器5传来的控制信号 后将2路模拟信号转换为数字信号输送给微处理器5。
[0041] 所述微处理器5为DSP56200,微处理器5用于接收由合并单元7传来的采样脉冲 信号，捕捉到采样脉冲上升沿之后，控制A/D转换器4进行采样，将A/D转换器4传来的2 路数据按比例放大后组成规定的帖格式，然后通过电光变换模块，再传给合并单元7,微处 理器5由合并单元7经过电缆11供电，从数据光纤10直接发送采集到的信号。电光变换 模块采用HFBR1414元件，实现电光变换。所述微处理器5需要将两路数据按比例调整，由 公式（1)、（2)可知，所输出的微分信号均需按比例调整。电流一次微分信号需缩小的比例 系数为空屯、线圈1的互感系数M，电压一次微分信号需缩小的比例系数为RCi。
[0042] 所述合并单元7通过发送采样脉冲信号来控制微处理器5,使其发出同步信号给 A/D转换器4,同时将收到的信号发送给PC机8。合并单元7起到连接传感头与后续PC机 8的作用，供电和发送同步信号给微处理器5,同步光纤9发送同步信号，数据光纤10接收 转换来的信号。
[0043] 本实用新型装置主要用于测量前端信号，用于故障测距、求解过渡电阻等用途，所 W可W统一在PC机8中另外编写程序进行后续运算。
[0044] 一种电压电流微分信号在线测量方法，空屯、线圈1和电压传感器2作为一次侧传 感头，测量并输出母线L中电压和电流的一次微分信号，低通滤波电路3消除高频干扰信 号，溫度传感器6将电流一次微分信号再次微分并输出，A/D转换器4接收同步采集信号将 两路模拟信号转换为数字信号后，输送到微处理器5中进行比例调整、溫度误差补偿，微处 理器5调整信号后，经过数据光纤10送至合并单元7,合并单元7再进一步送给PC机8。由 于A/D转换器4直接采集一次传感头输出的微分信号，不含有积分等环节，所W输出信号具 有高精度，可W运用在W微分方程为基础的多种继电保护算法中，有效简化各种保护算法， 也可W直接作为继电保护或者故障测距装置的一部分使用。溫度传感器测量并在微处理器 5中进行误差补偿，可W让装置一定程度上抵抗溫度干扰，因此本实用新型装置适宜于户外 使用。
[0045] 合并单元7Merging化it,简称MU。对一次互感器传输过来的电气量进行合并 和同步处理，并将处理后的数字信号按照特定格式转发给间隔层设备使用的装置。合并单 元7是电子式电流、电压互感器的接口装置。合并单元7在一定程度上实现了过程层数据 的共享和数字化，它作为遵循IEC61850标准的数字化变电站间隔层、站控层设备的数据来 源。具体型号有：南瑞继保PCS-221和南自PSMU602等。
【主权项】
1. 一种电压电流微分信号在线测量装置，包括空心线圈（1)、电压传感器（2)，其特征 在于，所述空心线圈（1)通过低通滤波电路（3)连接A/D转换器（4)，空心线圈（1)采集信 号后输出母线电流的一次微分信号，该一次微分信号经过低通滤波电路（3)，输送至A/D转 换器⑷；所述电压传感器⑵通过低通滤波电路⑶连接A/D转换器（4)，电压传感器（2) 采集信号后输出母线电压的一次微分信号，该一次微分信号经过低通滤波电路（3)消除高 频干扰后，输送至A/D转换器（4) ;A/D转换器（4)连接温度传感器（6);所述A/D转换器 (4) 连接微处理器（5)，微处理器（5)连接合并单元（7)，合并单元（7)连接PC机（8) ;A/D转换器（4)用于把模拟信号转为数字信号，送至微处理器（5)中，微处理器（5)用于调整信 号大小，根据温度传感器（6)进行误差补偿，最后送至合并单元（7)，由合并单元（7)送至 PC机⑶使用。2. 根据权利要求1所述一种电压电流微分信号在线测量装置，其特征在于，所述微处 理器（5)由合并单元（7)控制，微处理器（5)连接一根同步光纤（9)，用于接收同步信号； 微处理器（5)连接一根数据光纤（10)，用于送出采集到的电压电流微分信号； 微处理器（5)连接一根电缆（11)，由合并单元（7)提供工作电源。3. 根据权利要求1所述一种电压电流微分信号在线测量装置，其特征在于，所述空心 线圈（1)为Rogowski线圈。4. 根据权利要求1所述一种电压电流微分信号在线测量装置，其特征在于，所述电压 传感器（2)等效电路为：电容Cl串联电阻R接地。5. 根据权利要求1所述一种电压电流微分信号在线测量装置，其特征在于，所述低通 滤波电路（3)的带宽设计为400Hz，在输入信号上叠加了直流电平，在滤波网络前加衰减网 络。6. 根据权利要求1所述一种电压电流微分信号在线测量装置，其特征在于，所述温度 传感器（6)为TI系列中的TMP006,温度传感器（6)用于通过测量外部温度变化在微处理器 (5) 中对信号进行误差补偿。7. 根据权利要求1所述一种电压电流微分信号在线测量装置，其特征在于，所述微处 理器（5)为DSP56200,微处理器（5)用于接收由合并单元（7)传来的采样脉冲信号，捕捉 到采样脉冲上升沿之后，控制A/D转换器（4)进行采样，将A/D转换器（4)传来的2路数据 按比例放大后组成规定的帧格式，然后通过电光变换模块，再传给合并单元（7)，微处理器 (5)由合并单元（7)经过电缆（11)供电，从数据光纤（10)直接发送采集到的信号。
【专利摘要】一种电压电流微分信号在线测量装置，包括空心线圈、电压传感器，所述空心线圈通过低通滤波电路连接A/D转换器，空心线圈采集信号后输出母线电流的一次微分信号，该一次微分信号经过低通滤波电路消除高频干扰后，输送至A/D转换器。所述电压传感器通过低通滤波电路连接A/D转换器，电压传感器采集信号后输出母线电压的一次微分信号，该一次微分信号经过低通滤波电路消除高频干扰后，输送至A/D转换器。A/D转换器连接温度传感器。所述A/D转换器连接微处理器，微处理器连接合并单元，合并单元连接PC机。本实用新型测量后输出电路中的电压电流的一次微分信号，供给PC机进行故障测距或者计算过渡电阻，比传统的差值做商求微分的方法的准确度要高。
【IPC分类】G01R19/25
【公开号】CN204945237
【申请号】CN201520769088
【发明人】李振华, 胡蔚中, 邹家惠, 郑雯慧, 金永盛, 李振兴
【申请人】三峡大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月30日