、且经过电子线路的滤除谐波干扰等处理、其波形幅值与一次电流成比例的正弦波形 信号，也称被测正弦电流波形信号，通过电路使被测正弦电流波形信号过零时和到达比较 电压时产生的时间计数启动脉冲和时间截获脉冲对一个时间数据应用模块进行控制、获 取该正弦电流波形信号经过零点后、在Hus内该正弦电流波形信号幅值所能到达的某一个 比较电压时的采样时间t值并以该采样时间t值作为存储器地址直接读取时间数据应用模 块中连接的存储器的相应地址存储单元中的数据来取得被测电流每一个周波的测量值，可 实现连续测量和小数点的自动转换，从lmv到lOOOOmv及以上范围内的信号均可测量，是一 款形式新颖、原理简单、测量快速、量程宽广、精确度高的新型电力测量装置，可灵活应用于 不同需求、不同场合，其装置输出的数字量信号可作为量值显示，可参与功率计算或电能计 量，可传送到其他需要应用这种数字化量值的设备，还可作为一种简便的电流后备保护，同 时这种方法还可以应用于对工频电压的测量。本实用新型具有明显的技术优势和显著的社 会经济效果。
【附图说明】
[0040] 以下结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步详细说明；
[0041] 图1本实用新型时间t与正弦波形的幅值^的关系示意图；
[0042] 图2本实用新型一种工频电流的测量装置的电路框图；
[0043] 图3本实用新型一种工频电流的测量装置的电路接线示意图之一；
[0044] 图4本实用新型一种工频电流的测量装置的电路接线示意图之二；
[0045] 图5本实用新型一种工频电流的测量装置的电路接线示意图之三；
[0046] 图6本实用新型一种工频电流的测量装置的电路接线示意图之四；
[0047] 图7本实用新型一种工频电流的测量装置的电路接线示意图之五；
[0048] 图8本实用新型一种工频电流的测量装置的电路接线示意图之六；
[0049] 图9本实用新型一种工频电流的测量装置的电路接线示意图之七。
【具体实施方式】
[0050] 如图1至9之一所示，本实用新型的测量装置应用了一种工频电流测量方法，应用 于测量装置，且该测量装置的输入信号为测量用电流互感器的二次电流经过电阻转换成 的、且经过电子线路的滤除谐波干扰等处理、其波形幅值与一次电流成比例的正弦波形信 号，也称被测正弦电流波形信号，所述电流测量方法包括一个电流测量公式，通过该公式计 算得到数据以及把这些数据编制成转换表、存入存储器的方法。其应用该方法的电流测量 装置包括一个前置的电压跟随器;一个正弦电流波形过零时产生时间计数启动脉冲的时间 启动模块;一个正弦电流波形到达比较电压时产生时间截获脉冲的时间截获模块;一个受 时间启动脉冲和时间截获脉冲控制的时间数据应用模块，且该时间数据应用模块中连接有 已存入转换表数据的存储器。为了加深理解，以下结合电力系统频率为50HZ的实例作进一 步具体说明。
[0051] -种工频电流的测量方法包括一个电流测量公式、通过该公式计算得到数据以及 把这些数据编制成转换表、存入存储器的方法;其步骤：
[0052] (1)根据正弦电流的数学表达式，当正弦电流波形的初始值为零或者说它的初相 位为零时，其数学表达式为：i = Imsin 〇 t，式中，i表示正弦电流的瞬时值；Im表示正弦电流 瞬时值中最大的值称为幅值=2iif，在本实施例中的电力系统频率为每秒50HZ，把2JI以 360°表示;把每秒时间改为以微秒表示，t也以微秒来表示50HZ的正弦电流波形过零以后到 达该电流瞬时值i的时间；进一步的，把I m表示为一个被测正弦电流的幅值，把i表示为被测 正弦电流的瞬时值或者说是一个设定的瞬时值、或者说是一个比较值Iw，t表示被测的正弦 电流波形信号过零后到达比较电压I bj时的时间值，那么，上述的数学表达式演变成一个 50HZ的工频电流测量公式：
[0054]依据该电流测量公式，只要已知Ibj的值且获得被测的正弦电流波形信号过零后到 达比较电压IW时的时间t值、即采样时间t值，就可以得知被测正弦电流波形幅值Im，从而完 成对一个被测电流的测量。如图1所示，图中，随着被测正弦电流波形信号与比较电压1^产 生的交点、即采样时间t的变化，正弦波形信号幅值也随着相应的变化。
[0055] (2)额定频率f为50HZ的正弦电流波形其一个周波的时间为20ms，在一个半波内由 过零点开始到达其幅值所需的时间为Hus，是1/4个T的时间，即5000US。在实际的电流测量 应用中，电流测量、计量在每个周波中测量一次就已足够、且涉及的精确度为千分之二以上 时已能满足计量需求，所以本实用新型装置中只设置正的比较电压值且时间t的变量设定 在正弦电流波形信号由负到正过零时开始到5000US为止的范围内，并且表格中每一个U直 取一个四位十进制数就可以满足使用要求。设定I bj = lmv，把时间t作为一个变量，且由lus 开始、按每次递增lus，一直到5000us为止，按照时间t由小到大的顺序分别一一代入电流测 量公式中的t计算得到5000个I m的值，Im的值是7位以上的十进制数;按照时间t值由小到大 的顺序把5000个1"的值编制成表格(参考附表），该表格称为"时间t值与正弦波形幅值U直 转换表"，简称"转换表"。把表格中的每个时间t值以16位二进制数表示、按照时间t值由小 到大的顺序依次作为存储器的地址把表格中与时间t相对应的^数值的前4位十进制数采 用四位二-十进制BCD码表示一个十进制数的形式存入存储器的存储单元中，存入4位十进 制的数值时都无须考虑到小数点的位置;一个字节存储单元可以存放二个四位二-十进制 BCD码也就是2个十进制数，只需二个字节的存储单元即可存入4个十进制数，因此使用两个 8KX 8的存储器。其中，第（1)个存储器U57的一个存储地址的存储单元内存放一个4位十进制 数Im数值的前两位的数字，存储单元的前半字节存放该4位十进制数前两位中的第一位数 字的BCD码，且存储器的I/Oo、I/U、1/0 2、1/03依次连接BCD-七段译码器/驱动器U59的7、1、2、 6脚，存储单元的后半字节存放该4位十进制数前两位中的第二位数字的BCD码，且存储器的 1/〇4、1/0 5、1/06、I/O?依次连接BCD-七段译码器/驱动器U6Q的7、1、2、6脚;第⑵个存储器U 58 的一个存储地址的存储单元内存放一个4位十进制数Im数值的后两位的数字，存储单元的 前半字节存放该4位十进制数后两位中的第一位数字的BCD码，且存储器的1/0〇、1/0^1/02、 1/〇 3依次连接BCD-七段译码器/驱动器U61的7、1、2、6脚，存储单元的后半字节存放该4位十 进制数后两位中的第二位数字的BCD码，且存储器的1/〇4、1/〇5、1/〇6、1/〇7依次连接队〇-七 段译码器/驱动器U62的7、1、2、6脚；
[0056]从图1和附表中可以看出，当时间t值大于318us时，每一个相邻的7位及7位以上的 1逍之间的值都相差较少、其分辨率都逐次升高，当时间t值小于318us时，每一个相邻的7 位及7位以上的U直之间的值都相差较多、其分辨率都逐次降低，并且当采样时间t值为 318us时其波形幅值近似等于比较电压值的10.0264倍，因此318us是一个标志性的分界点； 当采样时间t小于318us时就会影响测量的精确度，使该表格只能用在比较电压值lmv的1~ 10倍的测量范围内，超过该范围则误差逐步增大;根据采样时间t为318us时其波形幅值近 似等于比较电压值10倍的这一特点，在第一比较电压lmv以上再设置一个10mv的第二比较 电压，当被测的正弦电流波形信号幅值Im超过l〇mv以上时，其正弦波形信号与第二比较电 压lOmv的交点即明显地处在其幅值的附近、即时间t值明显大于318us而略小于5000us的位 置，从而使获得的Im的值依然能够保持高分辨率和高精确度。假设第一比较电压IbjiSlmv， 对应的被测的正弦电流波形信号幅值用1^表示;第二比较电压I bj2为1 Omv，对应的被测的正 弦电流波形信号幅值用Im2表示;则：
[0059] 当上式(1)、（2)中的t为同一个时间数值时，将式(2)除以式(1)，得到：
[0060] Im2= 10 X Iml--(3)
[0061] 从（1)、（2)、（3)式可知，当第二比较电压Ibj2为第一比较电压Ibjl的10倍、且在相同 的时间t时，幅值1^等于幅值1^的10倍，即幅值I ml和幅值1^的有效数字相同，只要把幅值 Iml的小数点向右移动一位就是幅值Im2的值。同样的道理，可以再设置第三比较电压lOOmv、 第四比较电压lv和第五比较电压l〇v，当被测的正弦电流波形信号的幅值超过lOOmv、lv、 l〇v时，其相应的正弦波形信号的幅值与幅值Iml也是100、1000、10000倍的关系，其有效数字 完全相同，把幅值I ml的小数点依据其相应的倍数关系依次向右移动二、三、四位就可以了。 这表明，以Ibji = lmv时用时间t值作为变量所计算出来的"时间t值与正弦波形幅值Im值转 换表"也完全适用于被测正弦电流波形幅值超过10mv、100mv、lv、10v时的测量应用。在土 15v的电源系统中比较电压的设置最多只能是五个，最低的是lmv，最高的是10v，分别是 lmv、lOmv、lOOmv、lOOOmv即 lv、lOOOOmv即 10v，后一个值是前一个值的 10倍。
[0062] 如图2所示，一个应用本实用新型方法的测量装置，其包括一个前置的电压跟随 器，一个正弦波形信号过零时产生时间计数启动脉冲的时间启动模块，一个正弦波形信号 依次到达多个设置的比较电压时产生时间截获脉冲的时间截获模块以及一个受时间启动 脉冲和时间截获脉冲控制的、用来获取被测正弦电流波形信号过零后到达比较电压值时的 采样时间t值并把该采样时间t值作为与该模块连接的存储器的地址直接读取该存储器相 应地址中的存储数据的时间数据应用模块；
[0063] 如图3至9之一所示，其中，前置电压跟随器山由一个运放0P-07构成，一个由测量 用电流互感器的二次电流经过电阻转换成的、且经过滤除谐波干扰等处理、其波形幅值与 一次电流成比例的正弦波形信号、也称被测正弦电流波形信号，输入到山的同相输入端V IN， Ui的反相输入端与其输出端Vi相连接，其输出端Vi输出的信号分成六路，分别输出到第一、 四、五、六、七、八电路单兀中的运放U9、Ul3、Ul2、Ull、UlQ、UlQl的同相输入端；
[0064] 时间启动模块包括第一、二、三电路单元；
[0065] 第一电路单元是由一个运放0P-37构成具有开环增益的电压比较电路并后接TTL 电平转换接口电路再把高电平的矩形波微分且输出的电路单元，0P-37作为电压比较器U9， 其接法是，电压跟随器Ui的输出端％和电阻R 12的一端相连接，电阻R12的另一端和U9的同相 输入端相连接，电阻Rl3的另一端和U9的反相输入端相连接，U9的输出端和电阻R23的一端相 连接，R23的另一端和R24的一端相连接，R24的另一端连接模拟地，电容&和办4并联，&和办4并 联接入使用能增强电路的滤波能力，R23的另一端还和有施密特触发器的与非门U 14的两个 输入端相连接，二极管口:的输入端和U14的两个输入端相连接，其输出端连接+5v，二极管D2 的输出端连接Di的输入端，D2的输入端连接数字地，U14的输出端和与非门U15的两个输入端 相连接，第一电路单元有两个输出端，U 15的输出端V15是第一电路单元的第一个输出端，其 输出的高电平的矩形波脉冲分成两路，一路作为时间启动脉冲输出到第二十电路单元中的 依次连接的四个计数器的@端和第二十一电路单元中的依次连接的四个寄存器的既端， 另一路输出到电容C7的一端，C7的另一端和电阻R34的一端相连接，R34的另一端连接数字 地，C 7的另一端还和二极管Dn的输入端相连接，Dn的输出端V25是第一电路单元第二个输出 端，其把高电平矩形波脉冲微分，Dn输出端V 25和第三电路单元中U25的同相输入端相连接； 第三电路单元输出的是用于小数点的位置复位的复位脉冲；
[0066]第二电路单元是一个零点电压调整电路单元，运放0P-07作为该电路中的电压跟 随器U2，U2的输出端￥2作为电路单元的输出端;其接法是，可调电阻心的一端连接+15 V，另一 端连接_15v，可调整端连接电阻R2的一端，R2的另一端连接电阻R 3的一端，R3的另一端连接 模拟地，R2的另一端还和U2的同相输入端相连接，其反相输入端和输出端V 2相连接，其输出 端％和电阻R13的一端相连接；
[0067]第三电路单元是把第一电路单元的第二个输出端、即二极管Dn输出的已经经过微 分的复位脉冲再次和u25的反相输入端上的调整电压进行比较，从而在U25的输出端获得高 电平的更尖、窄的脉冲，这个脉冲经过第三电路单元的输出端、即反相器U27的反相输出后成 为低电平的尖、窄的用于小数点的位置复位的复位脉冲，其接法是，Dn的输出端V 25和电阻 R35的一端相连接，R35的另一端连接数字地，电容C8和R35并联，C 8和R35并联接入使用能增强 电路的滤波能力，Dn的输出端V25还和U 25的同相输入端相连接，U25是一个运放0P-37,电压基 准集成电路U7输出的用于调整脉冲宽度的调整电压通过电压跟随器U 24及电阻R33和U25的反 相输入端相连接，U25的输出端和电容Cl4的一端相连接，Cl4的另一端和电阻R41的一端相连 接，1? 41的另一端连接数字地，C14的另一端还和反相器U27的输入端相连接，U 27的输出端V27作 为第三电路单元的输出端和第二十四电路单元中的第一个四S-R锁存器U 4Q的四个瓦端、即 1、5、10、14脚和第二个四3-1?锁存器1]93的一个互端、8卩1脚相连接；
[0068]时间截获模块包括第四、五、六、七、八、九、十、十一、十二、十三、十四、十五、十六 电路单元；
[0069]第四、五、六、七、八电路单元是电路结构、所使用的元器件型号、参数完全一样的 五个电压比较电路单元，分别由运放0P-37构成具有开环增益的电压比较电路并后接TTL电 平转换接口电路再把高电平的矩形波微分且输出的电路单元，并且五个电路单元的每一个 电路单元都有两个输出端，电路单元的第一个输出端分别是所在电路单元中的第一个有施 密特触发器的与非门的输出端，其输出的低电平矩形波脉冲分成两路，一路用作确定小数 点位置的信号，被分别连接到第二十四电路单元中的两个74LS279四S-R锁存器U4〇和U 93中 的对应的五个歹端、即置位端，另一路连接到下一个与非门的两个输入端；电路单元的第二 个输出端分别是所在电路单元中最后一个二极管的输出端，其输出的是高电平的时间截获 尖脉冲，且都和第十六电路单元中运放的同相输入端相连接；电路中的有施密特触发器的 与非门是 74LS132,其包括Ul4、Ul5、Ul6、Ul7、Ul8、Ul9、U2Q、U21、U22、U23、UlQ2、Ul()3。第四电路单兀 的接法是，电压跟随器山的输出端％和电阻R 2Q的一端相连接，电阻R2Q的另一端和U13的同相 输入端相连接，电阻R21的另一端和Ul3的反相输入端相连接，Ul3的输出端和电阻R31的一端相 连接，R31的另一端和R32的一端相连接，R32的另一端连接模拟地，电容C#PR 32并联，C#PR32并 联接入使用能增强电路的滤波能力，类似的电容和电阻的并联在第五、六、七、八电路单元 中也有，作用相同，不再说明，R31的另一端还和U 22的两个输入端相连接，二极管D9的输入端 和U22的两个输入端相连接，其输出端连接+5v电源，二极管D 1Q的输出端连接D9的输入端，D10 的输入端连接数字地，U22的输出端V22是第四电路单元的第一个输出端，其输出的低电平矩 形波脉冲分成两路，一路用作确定小数点位置的信号，被连接到U 4Q中的2、3脚，另一路连接 到U23的两个输入端;U23的输出端和电容Cl3的一端相连接，Cl3的另一端和电阻R4Q的一端相 连接，R40的另一端连接数字地，C 13的另一端还和二极管D15的输入端相连接，D15的输出端V26 是第四电路单元的第二个输出端，其输出的是高电平的时间截获尖脉冲，其和第十六电路 单元中U26的同相输入端相连接;第五电路单元的接法是，电压跟随器山的输出端乂:和电阻 Rl8的一端相连接，电阻Rl8的另一端和Ul2的同相输入端相连接，电阻Rl9的另一端和Ul2的反 相输入端相连接，Ul2的输出端和电阻R29的一端相连接，R29的另一端和R3Q的一端相连接，R30 的另一端连接模拟地，电容C4和R3Q并联，R29的另一端还和U2Q的两个输入端相连接，二极管D7 的输入端和U 2Q的两个输入端相连接，其输出端连接+5v电源，二极管D8的输出端连接D7的输 入端，D 8的输入端连接数字地，U2Q的输出端V2Q是第五电路单元的第一个输出端，其输出的低 电平矩形波脉冲分成两路，一路用作确定小数点位置的信号，被连接到U40中的6脚，另一路 连接到U21的两个输入端;U21的输出端和电容Cl2的一端相连接，Cl2的另一端和电阻R39的一 端相连接，R39的另一端连接数字地，c 12的另一端还和二极管Dw的输入端相连接，Dw的输出 端V26是第五电路单元的第二个输