专利名称：电子式电流互感器自动量程切换装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电力测量及继电器保护装置技术领域，涉及一种适用于现代电子式电 流互感器的数字化测量保护装置。
背景技术：
电子式电流互感器除须满足额定范围的测量应用外，还必须满足更大的保护范围 的应用，其保护范围往往是额定测量范围的5 50倍。新一代电子式电流互感器采用数字 化输出，由于A/D转换芯片的模拟输入范围较小，一般在2. 5Vpp以内，所以电流传感器的二 次输出必须限制在2. 5Vpp以内。存在的问题是当A/D转换芯片的模拟输入范围包含了 较大的保护测量范围情况下，在额定范围内运行时，电流传感器的保护输出电压仅有几十 毫伏，由于电站现场的空间电磁干扰通常在20 50mV数量级，所以保护信号将被埋没在电 磁噪声中，这很容易引起电站保护系统的误判、误动。由于目前国内新近研制的各种电子式 电流互感器执行的均为《IEC60044-8-2002》工业标准或《GB/T20840. 8-2006》工业标准，为 了保证器件具有足够大的保护范围，其额定测量范围的保护信号就只能设定在数毫伏数量 级，因而上述电流互感器产品在实际应用中普遍存在有小信号时干扰大、保护系统易误判、 误动等缺点。
发明内容
本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种结构合理、使用方 便、可使电子式电流互感器既有效回避了小信号时的电磁干扰，又保证其具有较大的保护 测量范围且测量准确性好的电子式电流互感器自动量程切换装置。为实现上述发明目的的技术解决方案是这样的所提供的电子式电流互感器自动 量程切换装置由电流传感器、“二选一”电子切换开关、A/D转换器和微处理器组成，其中， 电流传感器具有大小两个不同变比的输出端Vt和Vp，它们分别与电子切换开关中的一个 输入端联接，电子切换开关的输出端经A/D转换器转换为数字量后由微处理器的输入端读 入，微处理器的量程控制输出端接至电子切换开关的切换控制输入端，用以控制A/D转换 器选择Vt或Vp输入。本发明电流传感器两个变比输出端中的Vt端为额定输出端，Vp端为保护输出，且 有Vt = kVp (k为5 50的正整数)，即在同一电流Ip值下，电流传感器的Vt输出电压是 Vp的k倍。本发明技术解决方案中，由于数字采样间隔为250 μ S，所以微处理器可在两次采 样间隙完成量程判断和切换操作。微处理器将A/D转换器的采样数据整理为两组数据输 出，其中一组是测量数据，即由Vt端直接采样的数据；另一组是保护数据，包含由Vt端采样 的数据除以k得到的数据序列以及由Vp端直接采样的数据序列，这样测量和保护输出的数 字序列完整连续，既有效回避了小信号时的电磁干扰，又保证了较大的保护测量范围。具体 实施结构中，微处理器按预设的大、小量程的界值，判定当前信号的A/D值是否跨越了预设的量程范围，并据此反馈输出控制信号控制“二选一”电子切换开关作出相应的切换，当判 定A/D值由小量程跨入大量程时，微处理器控制电子切换开关由Vt端切换至Vp端，当判定 A/D值由大量程跨入小量程时，控制电子切换开关由Vp端切换至Vt端。采用本发明所述的自动量程切换装置，可使电子式电流互感器根据信号变化幅度 自动切换变比，实际工作中，当电子式电流互感器一次电流在额定范围(小电流)内运行 时，A/D转换器输入的信号选用信号Vt，即通过微处理器控制“二选一”电子切换开关接通 Vt端，因Vt信号电压相对较高，可提高信燥比，从而有效地摆脱背景电磁干扰，经A/D转换 器转换为数字量后，再按比例缩小还原为原有的保护量值；当一次电流远大于额定测量范 围(大电流)时，传感器的保护输出信号Vp已经增强，则通过微处理器控制电子切换开关 切换接通保护信号Vp端，以确保A/D转换覆盖较大的保护范围。如此即可使电子式电流互 感器得以利用同一 A/D通道而同时实现了高精度和大量程测量的作用，增强了小信号时的 抗干扰能力。
图1是本发明的原理框图。图2是实现本发明的一个典型实施例的电路原理图。图3是本发明的程序控制框图。
具体实施例方式以下将结合附图对本发明内容做进一步说明，但本发明的实际制作结构并不仅限 于下述的实施例。参见附图1，本发明所述的电子式电流互感器自动量程切换装置由电流传感器 (CT) 1、“二选一”电子切换开关(SW)2、A/D转换器3和微处理器(MCU)4组成。电流传感器 1设有两个变比输出端Vt和Vp，其中Vt端为额定输出，Vp端为保护输出，且有Vt = kVp (k 为5 50的正整数)。两个变比输出端Vt和Vp分别与电子切换开关2中的一个输入端联 接，电子切换开关2的输出端接至A/D转换器3的输入端Vin，经A/D转换器3转换为数字 量后，由A/D转换器3的输出端Do将数字信号送至与微处理器4的输入端读入，微处理器 4作量程判定，并由SW CTL端输出控制信号至电子切换开关2，用以根据信号变化趋势控制 切换选择Vt或Vp输入端。本发明的一个基本型自动量程切换装置如图2所示。在该实施例结构中，电流传 感器1采用LPCT器件(低功率CT)，假定其一次电流Ip的额定值为lOOOAac，则经LPCT的 输出为0. 5A，两个分流电阻Rl和R2分别选1. 8 Ω和0. 2 Ω，功率均为5W ；R3 = R4 = IOK Ω， 由此可求得:Vt = 0. 5 (R1+R2) = 1. 00 (Vac), Vp = 0. 5R2 = 0. 1 (Vac)，k = 10。“二选一” 电子切换开关2采用MAX4544器件，其切换速度约为35nS，MAX4544的1脚和3脚分别与 LPCT的Vt端和Vp端联接，2脚为输出端，CTL(7脚)为切换控制输入端。A/D转换器3采 用型号为ADS8321的双极性16位A/D转换芯片。微处理器4采用型号为dsPIC-30F的可 编程控制芯片。本发明实现自动量程切换的程序框图见图3。微处理器4读入A/D数值后输出测 量数据，其后按预设的大、小量程的界值，判定当前信号的A/D值是否跨越了预设的额定量程范围，当一次电流超过额定值(大电流)时，CTL= 1，则控制电子切换开关切换接通保护 信号Vp端，以确保A/D转换覆盖较大的保护范围；当一次电流在额定范围(小电流)内运 行时，CTL = 0，则A/D转换器输入的信号选用信号Vt，A/D转换器采用较大的计量输入，以 提高信燥比，摆脱背景电磁干扰。
权利要求
1.一种电子式电流互感器自动量程切换装置，其特征在于由电流传感器(1)、“二选一” 电子切换开关(2)、A/D转换器(3)和微处理器(4)组成，电流传感器(1)具有大小两个不 同变比的输出端Vt和Vp，它们分别与电子切换开关⑵中的一个输入端联接，电子切换开 关(2)的输出端经A/D转换器(3)转换为数字量后由微处理器(4)的输入端读入，微处理 器(4)的量程控制输出端接至电子切换开关(2)的切换控制输入端。
2.根据权利要求1所述的电子式电流互感器自动量程切换装置，其特征是在同一电 流Ip值下，电流传感器(1)的Vt输出电压是Vp的k倍，k为5 50的正整数。
3.根据权利要求1所述的电子式电流互感器自动量程切换装置，其特征在于微处理 器(4)按预设的大、小量程的界值，判定当前信号的A/D值是否跨越了预设的量程范围，并 据此反馈控制电子切换开关(2)作出相应的切换，当判定A/D值由小量程跨入大量程时，控 制电子切换开关(2)由Vt端切换至Vp端，当判定A/D值由大量程跨入小量程时，控制电子 切换开关(2)由Vp端切换至Vt端。
全文摘要
本发明涉及一种电子式电流互感器自动量程切换装置，由电流传感器、“二选一”电子切换开关、A/D转换器和微处理器组成，电流传感器具有大小两个不同变比的输出，它们分别与电子切换开关中的一个输入端联接，电子切换开关的输出端经A/D转换器转换为数字量后由微处理器的输入端读入，微处理器的量程控制输出端接至电子切换开关的切换控制输入端。该自动量程切换装置可根据信号变化幅度自动切换变比，小电流时，A/D采用较大计量输入，以提高信噪比，大电流时，开关切换为保护信号输入，确保较大的A/D输入范围。采用本发明可使电子式电流互感器利用同一A/D通道而同时实现高精度和大量程测量的作用，增强了小信号的抗干扰能力。
文档编号H01F38/28GK102110518SQ20091025455
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日
发明者仵勋, 刘忠战 申请人:西安华伟光电技术有限公司