一种电力变压器检测装置的直流电流采集电路的制作方法

1.本实用新型涉及变压器领域，尤其涉及高压直流输电系统、高压交流输电、变电系统等的变压器技术领域。


背景技术：

2.当今世界经济社会的发展以及国民的日常生活已经和电力系统建立起密切的关联，电力系统的安全和稳定对于保证经济发展和社会有序具有重要的现实意义。现代化的变电站管理对于设备绝缘老化问题极为重视，一旦因为老化失修而导致电力设备的绝缘性能下降，就极有可能产生火灾，随之而来的安全隐患以及经济损失将不可估量。因此变压器的良好运行有助于保障整个电力系统的安全和稳定。
3.变压器检测装置能够通过及时、准确的参数分析，评估变压器的实际运行状态，可以有效的诊断出设备故障并及时处理，从而变压器得以安全可靠的运行，毫无疑问变压器检测装置对于保证变压器正常工作具有重要的意义。变压器检测装置的直流电流采集电路是检测装置的核心部件，其主要功能是准确获取检测装置中的直流电流数据，用于检测装置分析。通常电流采集的主要方式包括霍尔电流传感器和分流器，分流器通常是由锰铜合金金属材料制成，实际上是一个阻值很小的精密电阻，在测量直流电流时，将其串联在被测电路中，当电流流过分流器时，检测电阻两端的压降，利用欧姆定律来测量电路中的电流值，分流器电流采样的方式的优势在于成本控制和高精度，但由于变压器检测装置的输出有时电流较大，分流器在大电流测量过程中存在较大发热，大电流的发热会导致较大的测量误差，因此使用分流器在电流采集时采样电阻的选择、电阻的发热控制等方面都面临较大的挑战。针对上述问题，本发明设计了电力变压器检测装置的直流电流采集电路。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型旨在解决上面描述的问题。本实用新型的一个目的是提供一种解决以上问题的电力变压器检测装置的直流电流采集电路。具体地，本实用新型是一种精度高、性能好、实时性的直流电流采集电路。
5.本实用新型技术方案是：一种电力变压器检测装置的直流电流采集电路，包括开环霍尔传感器、接线端子p27、电容c112、c113、c114、c115、电阻r225、r226、r227、r219、运算放大器u34a；所述开环霍尔传感器的霍尔元件与接线端子p27连接，接线端子p27的端子1分别与电容c112的第一端和+5v电源连接，电容c112的第二端接地，接线端子p27的端子2分别接电容c113的第一端、电容r227的第一端、电阻r219的第一端，电阻r219的第二端分别接电容c114的第一端、运算放大器u34a的输入接口3，电容c113的第二端、电容r227的第二端、电容c114的第二端接地，运算放大器u34a的输入接口2连接运算放大器u34a的输出接口1及电阻r225的第一端，电阻r225的第二端分别与电阻r226的第一端、电容c115的第一端连接，且电阻r225的第二端作为直流电流采集电路的输出端，电阻r226的第二端、电容c115的第二端接地，运算放大器u34a的接口8接+5v，运算放大器u34a的接口4接地。
6.进一步地，还包括电容c116、c117、c118、c119、电阻r234、r240、r241、r233、运算放大器u34b；
7.所述接线端子p27的端子3分别接电容c117的第一端、电容r241的第一端、电阻r233的第一端，电阻r233的第二端分别接电容c118的第一端、运算放大器u34b的输入接口5，电容c117的第二端、电容r241的第二端、电容c118的第二端接地，运算放大器u34b的输入接口6连接运算放大器u34b的输出接口7及电阻r234的第一端，电阻r234的第二端分别与电阻r240的第一端、电容c119的第一端连接，且电阻r234的第二端作为直流电流采集电路的输出端，电阻r240的第二端、电容c119的第二端接地，运算放大器u34b的接口8接+5v及与电容c116的第一端连接，c116的第二端接地，运算放大器u34b的接口4接地。
8.本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种精度高、性能好、实时性的种电力变压器检测装置的直流电流采集电路，本实用新型采用的两个测量通道能在不同的电流范围使用不同的通道，提高电流的测量精度，选用的lmc662cmos双路运算放大器，保证了信号的实时性和高精度。
9.参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本实用新型的其他特性特征和优点将变得清晰。
附图说明
10.图1示例性地示出了本实用新型的电力变压器检测装置的直流电流采集电路的结构示意图。
具体实施方式
11.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
12.下面结合附图，对根据本实用新型所提供的电力变压器检测装置的直流电流采集电路进行详细描述。
13.实施例1：如图1所示，一种电力变压器检测装置的直流电流采集电路，包括开环霍尔传感器、接线端子p27、电容c112、c113、c114、c115、电阻r225、r226、r227、r219、运算放大器u34a；所述开环霍尔传感器的霍尔元件与接线端子p27连接，接线端子p27的端子1分别与电容c112的第一端和+5v电源连接，电容c112的第二端接地，接线端子p27的端子2分别接电容c113的第一端、电容r227的第一端、电阻r219的第一端，电阻r219的第二端分别接电容c114的第一端、运算放大器u34a的输入接口3，电容c113的第二端、电容r227的第二端、电容c114的第二端接地，运算放大器u34a的输入接口2连接运算放大器u34a的输出接口1及电阻r225的第一端，电阻r225的第二端分别与电阻r226的第一端、电容c115的第一端连接，且电阻r225的第二端作为直流电流采集电路的输出端，电阻r226的第二端、电容c115的第二端接地，运算放大器u34a的接口8接+5v，运算放大器u34a的接口4接地。
14.进一步地，还包括电容c116、c117、c118、c119、电阻r234、r240、r241、r233、运算放大器u34b；
15.所述接线端子p27的端子3分别接电容c117的第一端、电容r241的第一端、电阻r233的第一端，电阻r233的第二端分别接电容c118的第一端、运算放大器u34b的输入接口5，电容c117的第二端、电容r241的第二端、电容c118的第二端接地，运算放大器u34b的输入接口6连接运算放大器u34b的输出接口7及电阻r234的第一端，电阻r234的第二端分别与电阻r240的第一端、电容c119的第一端连接，且电阻r234的第二端作为直流电流采集电路的输出端，电阻r240的第二端、电容c119的第二端接地，运算放大器u34b的接口8接+5v及与电容c116的第一端连接，c116的第二端接地，运算放大器u34b的接口4接地。
16.本实用新型的工作原理是：
17.本实用新型直流电流采集技术方案是基于霍尔效应的开环霍尔电流传感器来实现的，其工作原理是原边电流ip产生与电流大小成正比的磁场，磁芯将磁力线集聚至气隙处，处于气隙中的霍尔元件输出与气隙处磁感应强度成正比的电压信号，放大电路将该信号放大输出，此电压信号能精确反映原边电流的变化。基于安装方式、成本控制、测量精度等综合考虑，本采集电路用于直流功率回路的电流采集，其供电电源为5v，电流正向时输出范围为2.5v~4.5v，零点(即原边电流为零)时输出电压为2.5v，工作温度范围为-40
°
c~125
°
c，该电流传感器有两个测量通道，其中测试通道1的量程范围为-3a~3a，测量通道2的量程范围为-35a~35a，在不同的电流范围使用不同的通道，提高电流的测量精度。
18.电流传感器的输出电压与原边电流的关系可用公式(1)表示。ip为待测电流，uc为供电电压，正常情况下为5v(误差尽可能小)，vout为霍尔电流传感器输出信号电压，g为灵敏度系数，通道1的灵敏度系数为0.667v/a，通道2的灵敏度系数为0.057v/a，vo为失调电压2.5v。电流传感器校准时，在充电桩输出电流为0时，给电流传感器供电，检测输出电压是否为2.5v，若无输出或偏差较大，则判定功能异常。
[0019] （1）
[0020]
电流传感器输出信号可直接与主控芯片的adc电路相连，应保证电流传感器的输出信号小于3.3v，满足主控芯片的信号输入要求。r227和r241负载电阻值22千欧，用于信号线诊断，c113、c117负载电容值10nf，用于电磁兼容保护，后端10千欧电阻和10nf电容构成低通滤波器。为保证信号的实时性和高精度，在电路中选用lmc662cmos双路运算放大器，其精度和性能完全满足系统设计需求，图中放大倍数为1，该部分电路可看作一个同向电压跟随器，实现传感器信号的电压跟随、隔离缓冲等功能，同时降低电路输出阻抗，再经过1/2的分压电路，将传感器采集到的电压信号送至主控芯片。图1为设计的电流采集电路原理图。
[0021]
上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本实用新型的保护范围之内。
[0022]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有
明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0023]
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。