一种宽电压的电力信号电压检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种宽电压的电力信号电压检测装置，包括信号衰减电路、交直流转换电路、自动分档控制电路和强电压信号检测电路，交流电压信号在经信号衰减电路和交直流转换电路衰减后转换成直流信号，自动分档控制电路包括N-1组放大/衰减装置和电压比较器，每个放大/衰减装置根据对应电压比较器的参考电压值和对应的电压范围得到放大/衰减倍数，每个放大/衰减装置均接收直流信号进行放大/衰减处理，电压比较器将衰减后的直流信号与参考电压信号比较，输出控制信号，实现分档，强电压信号检测电路根据控制信号来设置当前所处档位，对交流电压信号进行检测得到电压值。本发明专利技术可以实现宽电压的电压检测，采用纯硬件换档，换档速度快，可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种宽电压的电力信号电压检测装置
本专利技术属于电压检测
，更为具体地讲，涉及一种宽电压的电力信号电压检测装置。
技术介绍
在电力系统中，传统的高压检测装置采用油浸式电压互感器、气体绝缘电压互感器、电容式电压互感器等。该类电压互感器深受漏油、漏气、潮气渗入、铁芯饱和、铁磁谐振等影响而造成可靠性低、安全性差等特点。同时还会因环境温度的变化，运行时间的延长而使准确性下降。随着技术发展，出现了用电子式电压互感器和霍尔电压传感器来测量电压的装置。现列举两种主流产品的参数。某种型号为TV19E的电流式电压互感器参数如下：(1)工作频率20-20KHz；(2)最高检测电压2000V；(3)输入电流0-5mA；(4)相移小于25度。某种型号为HV62-400的霍尔电压传感器的参数如下：(1)工作频率0-20KHz；(2)检测电压0-500V。可见，上述两种装置均不能用来测量高压中的尖峰电压，且测量电压的动态范围较小，电子式电压互感器还存在相移较大的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种宽电压的电力信号电压检测装置，采用纯硬件实现分档控制，可以实现大动态范围的电压检测。为实现上述专利技术目的，本专利技术宽电压的电力信号电压检测装置，包括信号衰减电路、交直流转换电路、自动分档控制电路和强电压信号检测电路，其中：信号衰减电路接收交流电压信号对其进行衰减，使交流电压信号幅值满足交直流转换电路的输入电压范围，将其衰减倍数记为X；交直流转换电路将经信号衰减电路衰减处理的交流电压信号转换成直流电压信号，输出至自动分档控制电路；自动分档控制电路包括N-1组放大/衰减装置和电压比较器，N表示电压检测装置的电压分档数量，将分档电压范围按升序排列，第i档对应的电压范围为(Ui-1,Ui]，i的取值范围为i＝1,2,…,N，计算得到自动分档控制电路中第i档对应的电压范围为(Ui-1/X,Ui/X]，记为(ui-1,ui]；记第j组放大/衰减装置和电压比较器中电压比较器的参考电压信号的电压值为j的取值范围为j＝1,2,…,N-1，计算对应放大/衰减装置的放大/衰减倍数每个放大/衰减装置均接收交直流转换电路输出的直流信号，进行放大/衰减处理后输出至对应的电压比较器，电压比较器将衰减后的直流信号与参考电压信号比较后输出控制信号，当直流信号电压值小于等于参考电压值控制信号的值为0，当直流信号电压值大于参考电压值控制信号的值为1，将第j个电压比较器的控制信号值记为mj，输出所有控制信号至强电压信号检测电路；强电压信号检测电路包括反向衰减器、单端转差分转换器、谐波滤波器、ADC((AnalogtoDigitalConverter，模数变换器)采样模块和电压计算模块，交流电压信号自反向衰减器中运算放大器的反向输入端输入，交流电压信号输入端与运算放大器的反向输入端之间串联N个电阻，第2至第N个电阻分别并联一个继电器，共计N-1个继电器，第j个继电器由控制信号mj控制，当mj＝1，继电器断开，当mj＝0，继电器闭合，令对应电阻短路；单端转差分转换器接收经反向衰减器衰减后的交流电压信号，将其转化差分信号；谐波滤波器对差分信号进行谐波滤波；ADC采样模块对滤波后的差分信号进行采样，得到衰减后的电压值；电压值计算模块中预先存储各档电压的衰减系数，根据自动分档控制电路输出的控制信号得到强电压信号检测电路当前所处的档位，查找得到对应的衰减系数，再根据衰减后的电压值计算得到交流电压信号的电压值。本专利技术宽电压的电力信号电压检测装置，包括信号衰减电路、交直流转换电路、自动分档控制电路和强电压信号检测电路，交流电压信号在经信号衰减电路和交直流转换电路衰减后转换成直流信号，自动分档控制电路包括N-1组放大/衰减装置和电压比较器，每个放大/衰减装置根据对应电压比较器的参考电压值和对应的电压范围得到放大/衰减倍数，每个放大/衰减装置均接收直流信号进行放大/衰减处理，电压比较器将衰减后的直流信号与参考电压信号比较，输出控制信号，实现分档，强电压信号检测电路根据控制信号来设置当前所处档位，对交流电压信号进行检测得到电压值。本专利技术中的自动分档控制电路是采用纯硬件换档，换档速度快，可靠性高，可以根据需要配置放大/衰减装置和电压比较器的数量和对应的电压范围，实现对电压动态范围较大的电力信号的检测，即实现宽电压的电压检测。附图说明图1是本专利技术宽电压的电力信号电压检测装置的一种具体实施方式结构图；图2是本实施例的信号衰减电路的电路图；图3是本实施例中交直流转换电路结构图；图4是本实施例中绝对值整流电路的电路图；图5是本实施例中峰值检测电路的电路图；图6是自动分档控制电路结构图；图7是强电压信号检测电路结构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。实施例图1是本专利技术宽电压的电力信号电压检测装置的一种具体实施方式结构图。如图1所示，本专利技术宽电压的电力信号电压检测装置包括信号衰减电路1、交直流转换电路2、自动分档控制电路3和强电压信号检测电路4。下面分别对各个组成电路进行说明。信号衰减电路1，接收交流电压信号对其进行衰减，使交流电压信号幅值满足交直流转换电路2的输入电压范围，即将交流电压信号幅值衰减至小于等于交直流转换电路2的输入电压最大阈值，将其衰减倍数记为X。由于交流电压信号的电压通常会超过后续电路的处理范围，因此需要根据交流电压信号的电压最大值和交直流转换电路2的输入电压阈值来确定信号衰减电路1的衰减倍数。信号衰减电路1的具体电路可以根据实际需要选择。图2是本实施例的信号衰减电路的电路图。如图2所示，本实施例中，信号衰减电路1是一个反向衰减器，运算放大器105的反向输入端串联第一电阻101，电容102与第一电阻103和第二电阻104的串联电路并联，然后两端分别连接运算放大器105的反向输入端与输出端，运算放大器105的正向输入端串联第三电阻106后接地。交直流转换电路2，接收经信号衰减电路1衰减处理的交流电压信号，转换成直流电压信号，输出至自动分档控制电路3。同样地，交直流转换电路2也可以根据实际需要选择。图3是本实施例中交直流转换电路结构图。如图3所示，本实施例中，交直流转换电路2包括绝对值整流电路21和峰值检测电路22，其中，绝对值整流电路21将经信号衰减电路1衰减处理的交流电压信号转换成只有正峰值的脉动直流信号，峰值检测电路22对脉动直流信号进行峰值检测，得到直流信号。图4是本实施例中绝对值整流电路的电路图。如图4所示，本实施例的绝对值整流电路21中，衰减后的交流电压信号自第一运算放大器2105的反向输入端输入，信号输入口和第一运算放大器2105的反向输入端之间串联第一电阻2101；第一运算放大器2105的正向输入端接地；第一二极管2104的负极与第一运算放大器2105的反向输入端连接，正极与第一运算放大器2105的输出端连接；第一运算放大器2105的输出端连接第二二极管2106的负极，第二二极管2106的正极串联第二电阻2107后接入第二运算放大器2110的反向输入端；第三电阻210本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽电压的电力信号电压检测装置，其特征在于包括信号衰减电路、交直流转换电路、自动分档控制电路和强电压信号检测电路，其中：信号衰减电路接收交流电压信号对其进行衰减，使交流电压信号幅值满足交直流转换电路的输入电压范围，将其衰减倍数记为X；交直流转换电路将经信号衰减电路衰减处理的交流电压信号转换成直流电压信号，输出至自动分档控制电路；自动分档电路包括N‑1组放大/衰减装置和电压比较器，N表示电压检测装置的电压分档数量，将分档电压范围按升序排列，第i档对应的电压范围为(Ui‑1,Ui]，i的取值范围为i＝1,2,…,N，计算得到自动分档控制电路中第i档对应的电压范围为(Ui‑1/X,Ui/X]，记为(ui‑1,ui]；记第j组放大/衰减装置和电压比较器中电压比较器的参考电压信号的电压值为，j的取值范围为j＝1,2,…,N‑1，计算对应放大/衰减装置的放大/衰减倍数；每个放大/衰减装置均接收交直流转换电路输出的直流信号，进行放大/衰减处理后输出至对应的电压比较器，电压比较器将衰减后的直流信号与参考电压信号比较后输出控制信号，当直流信号电压值小于等于参考电压值，控制信号的值为0，当直流信号电压值大于参考电压值，控制信号的值为1，将第j个电压比较器的控制信号值记为mj，输出所有控制信号至强电压信号检测电路；强电压信号检测电路包括反向衰减器、单端转差分转换器、谐波滤波器、ADC采样模块和电压计算模块，交流电压信号自反向衰减器中运算放大器的反向输入端输入，交流电压信号输入端与运算放大器的反向输入端之间串联N个电阻，第2至第N个电阻分别并联一个继电器，共计N‑1个继电器，第j个继电器由控制信号mj控制，当mj＝1，继电器断开，当mj＝0，继电器闭合，令对应电阻短路；单端转差分转换器接收经反向衰减器衰减后的交流电压信号，将其转化差分信号；谐波滤波器对差分信号进行谐波滤波；ADC采样模块对滤波后的差分信号进行采样，得到衰减后的电压值；电压值计算模块中预先存储各档电压的衰减系数，根据自动分档控制电路输出的控制信号得到强电压信号检测电路当前所处的档位，查找得到对应的衰减系数，再根据衰减后的电压值计算得到交流电压信号的电压值。...

【技术特征摘要】
1.一种宽电压的电力信号电压检测装置，其特征在于包括信号衰减电路、交直流转换电路、自动分档控制电路和强电压信号检测电路，其中：信号衰减电路接收交流电压信号对其进行衰减，使交流电压信号幅值满足交直流转换电路的输入电压范围，将其衰减倍数记为X；交直流转换电路将经信号衰减电路衰减处理的交流电压信号转换成直流电压信号，输出至自动分档控制电路；自动分档控制电路包括N-1组放大/衰减装置和电压比较器，N表示电压检测装置的电压分档数量，将分档电压范围按升序排列，第i档对应的电压范围为(Ui-1,Ui]，i的取值范围为i＝1,2,…,N，计算得到自动分档控制电路中第i档对应的电压范围为(Ui-1/X,Ui/X]，记为(ui-1,ui]；记第j组放大/衰减装置和电压比较器中电压比较器的参考电压信号的电压值为j的取值范围为j＝1,2,…,N-1，计算对应放大/衰减装置的放大/衰减倍数每个放大/衰减装置均接收交直流转换电路输出的直流信号，进行放大/衰减处理后输出至对应的电压比较器，电压比较器将衰减后的直流信号与参考电压信号比较后输出控制信号，当直流信号电压值小于等于参考电压值控制信号的值为0，当直流信号电压值大于参考电压值控制信号的值为1，将第j个电压比较器的控制信号值记为mj，输出所有控制信号至强电压信号检测电路；强电压信号检测电路包括反向衰减器、单端转差分转换器、谐波滤波器、ADC采样模块和电压计算模块，交流电压信号自反向衰减器中运算放大器的反向输入端输入，交流电压信号输入端与运算放大器的反向输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：程玉华，陈凯，白利兵，殷春，郭晓刚，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51