本发明具体涉及一种新型电子式电压传感器电路、检测方法及其电能表。
背景技术：
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。
电压传感器广泛应用于电力系统的计量当中，用于将高压电信号转换为低压电信号并供系统采样，从而辅助完成电能的计量。目前，随着行业的发展，电压传感器逐渐小型化。特别是近几年，电压传感器逐步发展为电子式电压传感器，该电子式电压传感器采用电阻或电容分压，将一次高压信号变成低压模拟信号，并供系统采样。
虽然电子式电压传感器有着变压器的结构，能够将一次和二次设备进行隔离，但是目前传统的电子式电压传感器的一次侧和二次侧还是通过电阻或者电容等间接连接，从而在电子式电压传感器故障时，一次侧电能有可能耦合到二次侧，从而造成安全隐患。此外，由于电子式电压传感器的小型化，使得其带载能力较弱，不能够直接被系统进行模拟采样，从而增加了系统采样的难度，而且也使得精度相对较差。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于提供一种能够实现可靠隔离且带载能力较好的新型电子式电压传感器电路。
本发明的目的之二在于提供一种所述新型电子式电压传感器电路的检测方法。
本发明的目的之三在于提供一种包括了所述新型电子式电压传感器电路和检测方法的电能表。
本发明提供的这种新型电子式电压传感器电路，包括输入保护电路、信号放大电路、信号转换电路、电压互感器、输出保护电路和输出采样电路；输入保护电路、信号放大电路、信号转换电路、电压互感器、输出保护电路和输出采样电路依次串接；待测线路通过输入保护电路进行输入保护后，通过信号放大电路进行信号放大，然后通过信号转换电路将电压信号转换为电流信号并通过电压互感器进行隔离，隔离后的信号通过输出保护电路进行二次保护后，再通过输出采样电路转换为电压信号并供后级的ad芯片进行采样。
所述的新型电子式电压传感器电路还包括输出滤波电路；输出滤波电路串接在信号放大电路和信号转换电路之间，用于对信号放大电路输出的信号进行滤波。
所述的输出滤波电路为由电阻和电容构成的rc低通滤波电路。
所述的输入保护电路为雷击浪涌保护电路。
所述的信号放大电路为由运算放大器构成的电压跟随器电路。
所述的信号转换电路为由电阻构成的电压转电流电路。
所述的输出保护电路为由齐纳二极管构成的输出保护电路。
所述的输出采样电路为由采样电阻构成的输出采样电路。
本发明还提供了一种所述新型电子式电压传感器电路的检测方法，包括如下步骤：
s1.采用雷击浪涌保护电路对输入的电压信号进行保护和箝位；
s2.采用电压跟随器电路对箝位信号进行驱动能力放大；
s3.采用电阻将输入的电压信号转换为电流信号；
s4.采用电压互感器实现一次信号和二次信号之间的隔离，并将一次信号传递到二次信号；
s5.将输出的二次信号进行保护箝位；
s6.采用电阻采样电路对输出的电流信号转换为电压信号，并供后级ad芯片采样。
本发明还提供了一种电能表，所述电能表包括了所述的新型电子式电压传感器电路和检测方法。
本发明提供的这种新型电子式电压传感器电路和检测方法，通过雷击浪涌保护电路对一次信号进行保护，采用电压跟随器提高电路的带载能力，同时采用电压互感器实现一次信号和二次信号之间的隔离；因此本发明提供的这种电路和检测方法，不仅电路简单可靠，而且成本低廉，能够实现可靠隔离且带载能力好。
附图说明
图1为本发明的功能模块图。
图2为本发明的电路原理示意图。
图3为本发明的检测方法的方法流程示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的功能模块图：本发明提供的这种新型电子式电压传感器电路，包括输入保护电路、信号放大电路、输出滤波电路、信号转换电路、电压互感器、输出保护电路和输出采样电路；输入保护电路、信号放大电路、输出滤波电路、信号转换电路、电压互感器、输出保护电路和输出采样电路依次串接；待测线路通过输入保护电路进行输入保护后，通过信号放大电路进行信号放大，然后通过输出滤波电路进行滤波并输出滤波后的电压信号，信号转换电路将电压信号转换为电流信号并通过电压互感器进行隔离，隔离后的信号通过输出保护电路进行二次保护后，再通过输出采样电路转换为电压信号并供后级的ad芯片进行采样。
在具体实施时，输入保护电路可以采用雷击浪涌保护电路；输出滤波电路可以采用由电阻和电容构成的rc低通滤波电路；信号放大电路可以采用由运算放大器构成的电压跟随器电路；信号转换电路可以采用由电阻构成的电压转电流电路；输出保护电路可以采用由齐纳二极管构成的输出保护电路；输出采样电路可以采用由采样电阻构成的输出采样电路。
如图2所示为本发明的电路原理示意图：从图中可以看出，输入保护电路包括压敏电阻rv4、电阻r105、r111和tvs管z6构成；信号放大电路则包括运放芯片u15、运放输入电阻r106和运放偏置电阻r103；输出滤波电路则由电阻r107和电容c109构成；信号转换电路则由电阻r108构成；电压互感器由型号为spt204ad构成电压互感器构成；输出保护电路包括两个串接的齐纳二极管v7和v8；输出采样电路包括电阻r109和r238；最末端的输出滤波电路则采用的rc低通滤波电路(电阻r104和c108，电阻r112和c110)。
图中，u0+和u0-连接待采样的电力线，输入的高压信号通过压敏rv4(参数14k510)保护后，电路后级残压约为1000v，然后再通过线绕电阻r105、r111和tvs管z6将电压钳位约至6v，该部分电路完成前端模拟信号保护；然后信号通过由运放u15、电阻r106和r103构成的电压跟随器进行放大(放大为带载能力放大)，电压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低。信号进入u15组成的跟随器，我们选用的运放op07输入阻抗(偏置电流4na)非常大，可以满足电子式电压传感器的带负载能力。r103为抵消运放两个输入端的偏置电流所产生的互相影响。输出信号在经过r107和c109低通滤波后，输出信号给信号转换电路。r108将电压信号变为合适的电流信号，供电压互感器t6工作的在合适的范围。电压互感器t6为参数为2ma:2ma，t6后级通过保护电路(v7和v8构成)进行电压箝位，然后再通过采样电阻r109和r238，将电流信号转换为电压信号，最后通过输出的低通rc滤波器(电阻r104和c108，电阻r112和c110)供ad芯片采样处理。
如图3所示为本发明的检测方法的方法流程示意图：本发明提供的这种所述新型电子式电压传感器电路的检测方法，包括如下步骤：
s1.采用雷击浪涌保护电路对输入的电压信号进行保护和箝位；
s2.采用电压跟随器电路对箝位信号进行驱动能力放大；
s3.采用电阻将输入的电压信号转换为电流信号；
s4.采用电压互感器实现一次信号和二次信号之间的隔离，并将一次信号传递到二次信号；
s5.将输出的二次信号进行保护箝位；
s6.采用电阻采样电路对输出的电流信号转换为电压信号，并供后级ad芯片采样。
本申请提供的这种新型电子式电压传感器电路及其检测方法，可用于其他任何需要进行电压采样的电子设备，包括各类型的计量仪表(比如电能表、水表、燃气表、热量表等)、电能管理终端、配电终端、电能质量监控设备、电网自动化终端、采集终端、集中器、数据采集器、计量仪表、手抄器、故障指示器等。