专利名称：用于电网信号采集的信号调理器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于电网信号采集的信号调理器。
背景技术：
现有的类似的信号调理电路，有电流信号调理电路，或电压信号调理电路，往往为 自动化系统的信号采集部分的一个环节，其对电压电流信号的准确度要求不是太高，并且 一般设计为仅仅采集电压或电流信号，与整个系统安装在一起，无法独立使用。同时现有的 调理电路往往是针对一种很具体的应用场合而设计，其应用也往往是与一个系统安装在一 起，因此测量范围的适应性不强。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种能适用于变电站高压侧，用户配电变压器侧，低 压用户等电网中各种计量点的电信号采集，使用方便，接线灵活的用于电网信号采集的信 号调理器。本实用新型提供的这种用于电网信号采集的信号调理器，包括微型电压互感器、 电流互感器和运放电路，还包括量程切换电路、增益回路、保护电路；所述电流互感器采用 电流钳，将大电流信号转变为与之成比例的小电压信号；所述运放电路能通过量程切换电 路与增益回路连接，根据电网输入信号选择合适的增益，转换成与A/D转换模块匹配的范 围；保护电路对整机起保护作用，防止浪涌或短路等故障造成元器件损伤，调理后的信号通 过BNC接头输出。所述电压信号输入端连有带接线夹的导线，用于获取电压信号。运放电路采用精 密仪用运放INA114芯片。微型电压互感器采用的是PT28型高精度电压互感器。本实用新型涉及的信号调理器主要为电网中计量点现场录波使用，包括变电站， 用户配电变压器侧，低压用户等各种场合。本实用新型由于增加了增益回路和量程切换电 路，可以分别实现10倍或者100倍的增益。因此在量程方面，完全能满足电压测量要适应 57. 7V，100V，220V，380V等电压等级的应用要求；电流要适应于额定电流(或基本电流)为 0. 3A，1. 5A，5A，20A等的情况，且在轻负载与满负载等各种运行工况下均要准确测量。另外， 本实用新型接线方式很灵活，在现场使用非常方便，系统与计量点处的连接非常简便，电流 信号通过钳式电流表采集，不需要拆开现有线路(这在现场时非常麻烦的事情，不仅操作复 杂，而且会停止现有表计的运行，而大多情况下这是不允许的)，电压信号通过接线夹很容 易获取。本实用新型作为调理电路，与后面环节的虚拟仪器组合而成的测试系统能构成精 度达到士0. 2%的录波仪。
图1是本实用新型的电路原理框图。图2-1是本实用新型的电路原理图中的电源电路部分。[0009]图2-2是本实用新型的电路原理图中的电流通道电路部分。图2-3是本实用新型的电路原理图中的电压通道电路部分。
具体实施方式
图1是本实用新型的原理框图，从该图可以看出本实用新型调理器包括电压信号 处理通道、电流信号处理通道、电源供给电路与保护电路，电压信号处理通道以微型电压互 感器为主体，电压输入信号通过带接线夹的导线与现场表计的电压接线端子并接即可取 得。电流信号处理通道包括电流互感器、运放电路、增益回路、量程切换电路，电流互感器 采集的电流信号通过运放电路，再通过量程切换电路和增益回路来决定电流信号的放大倍 数。电流互感器采用宽频高精度电流钳，电流信号的获取通过电流钳取得，现场接线不需 要拆解现有线路，非常方便快捷。对于三相四线的情况，各线对号依次接好即可；对于三相 三线的情况，把电压输入端的B相与G线短接，电流的A相，C相分别与线路的A相与C相 连接，B相短接输入；对于单相线路的情况，电压电流通道B相与C相不接如即可。输入的 电压信号经过微型电压互感器变换后，成为适合A/D转换器的输入范围的小电压信号；输 入的电流信号经过放大电路，成为适合A/D转换器输入范围的电压信号，为了适应各种现 场情况与电力系统的各种负载状态，电流信号通道设置了量程切换电路，可以选择放大100 倍或10倍；电源电路通过变压器将市电变换成较低的电压，经过整流滤波后，在通过线性 电压调节器给整个电路供电；保护电路平常不工作，在浪涌，过流，短路等情况发生时动作， 保护电路中的元器件不受损伤。本实用新型的电路原理图由图2-1至2-3组成。图2-1是电源部分J1是电源线插座，通过电源线与市电连接；Rvl为压敏电阻， 用于抑制电网的浪涌电压；Rtl为热敏电阻，用于电路的意外短路保护；TR1变压器把市电 电压变换为两路较低的电压，D1-D4接成桥式整流电路，经C2，C3滤波后，再经W1电源芯片 7812转换成12V直流电压；D5-D8接成桥式整流电路，经C4，C5滤波后，经W2电源芯片7912 转换成-12V直流电压。其中D9为电源指示灯。图2-2是电流通道部分图中电流钳未画出，其输出信号通过BNC接头与调理器相 连。日置9694电流钳线长3米，初级电流率AC 5A，输出电压AC 10mV/A,在45 66Hz 范围内，幅值误差为士0. 3% rdg. 士0. 02%f. s.，相位误差在士2°内，频率特性66 5kHz 时在士 1. 0%内。INA114是一款低成本，通用目的的高精度仪用运算放大器。通过外部精密电阻的 调节，可以设置其增益为1到10000.内部输入保护电路使得其输入范围达到正负40伏。 INA114具有非常低的偏置电压(50uV),低漂移(0. 25uV/°C )，高共模抑制比(115dB, G=1000 时)。电流通道为了适应各种规格的一次电流互感器与电网的各种负载情况，设置了量 程切换电路。其中S2为切换开关，通过控制继电器的动作，决定R6，R8，R10是否接入增益 控制回路，从而控制放大器的放大倍数。图2-3为电压通道部分电路。为了防止电压通道的过电压损坏电压互感器，在输 入端配置了压敏电阻Rv2，Rv3, Rv4 ；电压信号通过微型电压互感器后经[0019]BNC接头输出。PT28尺寸小，重量轻，采用ABS阻燃塑料外壳，环氧树脂浇注封装，绝缘隔离能力 强，防潮抗震，输入输出电压规格100V/1. 5V，比差值小于等于正负0. 1%，相角差小于等于 正负10'。为了增强电路的抗干扰能力，在电路布局上强电与弱电分开布局与走线，电流输 入信号采用差分走线，并进行了大面积的敷铜处理，整体机箱结构采用铝合金金属板，所有 输入输入信号接头采用BNC接头。
权利要求一种用于电网信号采集的信号调理器，包括微型电压互感器、电流互感器和运放电路，其特征在于还包括量程切换电路、增益回路、保护电路；所述电流互感器采用电流钳，将大电流信号转变为与之成比例的小电压信号；所述运放电路能通过量程切换电路与增益回路连接，根据电网输入信号选择合适的增益，转换成与A/D转换模块匹配的范围；保护电路对整机起保护作用，防止浪涌或短路等故障造成元器件损伤，调理后的信号通过BNC接头输出。
2.根据权利要求1所述用于电网信号采集的信号调理器，其特征在于电压信号输入端 连有带接线夹的导线，用于获取电压信号。
3.根据权利要求1或2所述用于电网信号采集的信号调理器，其特征在于运放电路采 用精密仪用运放INA114芯片。
4.根据权利要求1或2所述用于电网信号采集的信号调理器，其特征在于微型电压互 感器采用的是PT28型高精度电压互感器。
专利摘要本实用新型公开了一种用于电网信号采集的信号调理器，包括微型电压互感器、电流互感器和运放电路，还包括量程切换电路、增益回路、保护电路；所述电流互感器采用电流钳，将大电流信号转变为与之成比例的小电压信号；所述运放电路能通过量程切换电路与增益回路连接，根据电网输入信号选择合适的增益，转换成与A/D转换模块匹配的范围；保护电路对整机起保护作用，防止浪涌或短路等故障造成元器件损伤，调理后的信号通过BNC接头输出。本实用新型接线方式灵活，现场使用方便，系统与计量点处的连接非常简便，电流信号通过钳式电流表采集，不需要拆开现有线路，电压信号通过接线夹很容易获取。本实用新型可与后面环节的虚拟仪器组合能形成精度达到±0.2%的录波仪。
文档编号G01R15/08GK201765271SQ20102028860
公开日2011年3月16日 申请日期2010年8月12日 优先权日2010年8月12日
发明者吴先强, 罗孝龙, 陈金玲 申请人:威胜集团有限公司