一种高压设备测量回路共模干扰抑制系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种高压设备测量回路共模干扰抑制系统，属于输变电技术领域。


背景技术：

2.输变电领域中，工作电压高、电磁场强大，同时雷电冲击、操作冲击还会引发高频干扰。近年来，随着智能电网、电力物联网的建设推进，很多低压测量设备的安装位置从控制小室转移到高压一次设备本体上，对设备的抗干扰能力提出了更高的要求，其中地电位抬升引发的共模干扰会通过信号回路进入装置内部。如果不对该干扰进行有效的抑制，将会给装置运行带来影响，轻则造成信号采样错误、cpu重启，重则损坏芯片，造成永久性损害。
3.传统的共模干扰抑制方法更多是从电源角度开展工作，虽然可以降低芯片、器件的损坏概率，但由于未对信号回路进行有效的保护、防护，使得信号采样出错，出现采样异常、中断等现象。有的解决方案采用离散器件，虽然部分解决了抗干扰问题，但由于存在隐蔽的寄生回路，特定情况下会导致信号回路的正负极输入电阻不匹配，使得共模干扰转化为差模干扰，导致采样异常。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高压设备测量回路共模干扰抑制系统，能够对高频共模干扰进行有效的抑制。
5.为达到上述目的，本实用新型是采用下述技术方案实现的：
6.本实用新型提供了一种高压设备测量回路共模干扰抑制系统，包括：
7.共模扼流圈，接收第一输出信号后，对第一输出信号中的共模干扰进行遏制，输出第二输出信号；
8.高频电容滤波器，连接共模扼流圈的输出端，对第二输出信号中的高频干扰进行过滤，得到第三输出信号；
9.差分放大器，连接高频电容滤波器的输出端，对第三输出信号进行信号极性转换，得到单极性信号。
10.进一步的，气体放电管，输出端连接所述共模扼流圈的输入端，接收输入信号后，对输入信号中的干扰能量进行泄放，输出所述第一输出信号。
11.进一步的，模数转换器，连接所述差分放大器的输出端，将所述单极性信号转换为供cpu读取的数字信号。
12.进一步的，所述共模扼流圈为两个尺寸和匝数均相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上所形成一个四端器件。
13.进一步的，所述高频电容滤波器包括两个共模滤波电容和一个差模滤波电容，所述共模滤波电容用于滤除第二输出信号中的高频共模干扰，所述差模滤波电容用于滤除第
二输出信号中的高频差模干扰。
14.进一步的，所述差分放大器还用于放大第三输出信号中的差模电压，抑制第三输出信号中的共模电压。
15.与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：
16.本实用新型采用基于“共模扼流圈+差分放大器”的方案，可以对现场的共模干扰，尤其是高频共模干扰进行有效的抑制，采用该方法，可以避免雷电冲击、操作冲击下测量装置器件损坏，降低设备检修的次数，减少运行人员的工作量，保障电力持续稳定供应，降低系统停电概率。同时，可以避免干扰下的信号采样错误，进而给继电保护、在线监测等设备带来困扰，降低不必要的非计划停运次数，提高系统运行效率。
附图说明
17.图1是本实用新型实施例提供的高压设备测量回路共模干扰抑制系统的实现框图。
18.图2是本实用新型实施例提供的共模扼流圈的原理图；
19.图3是本实用新型实施例提供的高频电容滤波器示意图；
20.图4是本实用新型实施例提供的差分放大器示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
22.实施例：
23.一种高压设备测量回路共模干扰抑制系统，请参见图1，包括：气体放电管、共模扼流圈、电容高频滤波器和差分放大器，其中采用共模扼流圈、电容高频滤波器、差分放大器是本方案的核心内容。
24.共模扼流圈以往多用于电源回路，本实用新型将之用于信号回路，可以有效的阻断共模干扰的传播，请参见图2，扼流线圈是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件，它由两个尺寸相同，匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上，形成一个四端器件。共模干扰电流i
c1
流经两个线圈产生的磁场互相抵消，因此可以有效的进行抑制，而对于差模信号i
d1
呈现出很小的漏电感几乎不起作用。请参见图3，共模扼流圈输出之后，接入高频电容滤波器，其中c1、c2为共模滤波电容，滤除残存的高频共模干扰；c3为差模滤波电容，滤除信号线上的高频差模干扰。
25.浮地系统设计可以增强抗共模干扰性能。对于信号回路上的共模干扰，有个基本前提信号两端的输入阻抗要匹配，否则会出现共模干扰转换为差模干扰，出现信号采样出现异常数据的情况。双极性输入信号转换为单极性信号的电路是薄弱环节，设计不当就容易产生寄生回路，导致阻抗不匹配，本设计采用差分放大器可以有效地解决这一问题。差分放大器由两个完全对称的共射极放大电路构成，如图4所示，q1、q2为特性一致的三极管，rc1、rc2为阻值相等的集电极电阻，re为射极公共电阻，+v、-v为工作电源，v
in+
、v
in-为双极性信号输入端，v
out
为输出信号。相比普通运算放大器，差分放大器的共模抑制比指标要高许多，表1为两个典型运放的对比，均来自美国adi公司。
26.运放差分放大器ad8476单端放大器op117710m赫兹下的共模抑制比110分贝50分贝
27.表1运放对比表
28.两者共模抑制比相差60分贝，折算到共模电压幅值的抑制效果，差分放大器是单端放大器的1000倍。差分放大器可以有效的放大差模电压、抑制共模电压，实现双极性信号与单极性信号的相互转换，此外，差分放大器的抑制效果与干扰信号的频率密切相关，输入的干扰频段越低，抑制效果越好。差分放大器前面的共模滤波电容c1、c2可以有效的滤除干扰的高频部分。
29.本专利采用的技术方案为基于“共模扼流圈+差分放大器”的高压设备测量回路共模干扰抑制方法中，信号传感器采用双极性输出，测量装置基于浮地设计；信号输入经过气体放电管等一级防护器件之后，对干扰能量进行有效的泄放；信号进入共模扼流圈，对共模干扰进行有效的遏制；共模扼流圈输出后信号，经过差模、共模电容后，过滤掉残存的高频干扰；信号进入差分放大器，输出转换为单极性信号；单极性信号进入模数转换器，转换为数字信号，供cpu读取。
30.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
31.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
32.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
33.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
34.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。