一种光电混合式电网高压电测量仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种光电混合式电网高压电测量仪，属于电力信号检测及分析装置技术领域。技术方案是：高压侧数据采集装置通过光纤传输装置将采集的信号输送至低压侧信号处理装置，高压侧供能电源为高压侧数据采集装置供电，高压侧供能电源（32）的功率输出受低压侧信号处理装置控制，激光器输出功率自动调节反馈回路、激光器输出功率检测模块产生激光器功率反馈信号，微机系统通过该反馈信号实时控制激光器的功率。本实用新型专利技术的有益效果是：降低了系统电路的复杂度，使整个测量系统具有重量轻、体积小、成本低、精度高、维护费用低、安全性能高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种光电混合式电网高压电测量仪
本技术涉及一种光电混合式电网高压电测量仪，属于电力信号检测及分析

技术介绍
电力系统的日益发展给高压电信号测量分析系统带来了更高的挑战，电流互感器作为电力系统中最重要的测量设备之一，为电力系统测量、继电保护、以及其健康状况的评估等提供必需的信息。随着我国电网规模的迅速扩大以及电网智能化进程的推进，传统的电磁式电流互感器越来越多的暴露出了其不可忽略的缺点，很难再满足现代化变电站的要求。相比之下，光电式电流互感器具有重量轻、体积小、低成本、高精度、维护费用低、安全性能高等一系列优点，基于光电式电流互感器的电网高压电信号的测量也成为一个研发方向。
技术实现思路
本技术目的是提供一种光电混合式电网高压电测量仪，整个测量系统具有重量轻、体积小、成本低、精度高、维护费用低、安全性能高的特点，有效地解决了
技术介绍
中存在的上述问题。本技术的技术方案是：一种光电混合式电网高压电测量仪，包含高压侧数据采集装置、光纤传输装置、高压侧供能电源、低压侧信号处理装置和电信号质量分析系统，所述高压侧数据采集装置通过光纤传输装置将采集的信号输送至低压侧信号处理装置，高压侧供能电源为高压侧数据采集装置供电，高压侧供能电源的功率输出受低压侧信号处理装置控制，电信号质量分析系统与低压侧信号处理装置连接；高压侧数据采集装置包含Rogowski线圈传感器、信号调理电路和ADS8325模数转换器，Rogowski线圈传感器是将导线均匀绕制在非磁性骨架上的空心线圈，Rogowski线圈传感器采集到的信号输出到信号调理电路进行信号调理，信号调理电路包含基于低通滤波的积分器、放大电路、二阶巴特沃兹低通滤波器和全通恒时延滤波器，四者依次连接，全通恒时延滤波器的输出端与ADS8325模数转换器连接；光纤传输装置包含LED驱动电路和下行光纤，LED驱动电路包含光发送装置和光接收装置，下行光纤为100um/140um的多模光纤，光发送装置和光接收装置分别设置在下行光纤的两端；低压侧信号处理装置包含微机系统；高压侧供能电源包含激光器、激光器驱动电路、激光器过流保护电路、激光器自动控温电路、激光器输出功率自动调节反馈回路、上行光纤、光电池和DC-DC稳压电路，激光器驱动电路、激光器过流保护电路、激光器自动控温电路的输入端与微机系统连接，输出端控制激光器的输出，激光器的输出端通过上行光纤与光电池和DC-DC稳压电路依次连接，DC-DC稳压电路的输出为高压侧数据采集装置供电；激光器输出功率自动调节反馈回路包含分光镜和激光器输出功率检测装置，分光镜在激光器光路输出端的上行光纤前端45度角设置，其在激光中心波长范围内透射率为99%，分光镜的反射光进入激光器输出功率检测装置，激光器输出功率检测装置包含探测器、AD626差分放大器和模数转换器，探测器采用GT102型光电二极管，分光镜的反射光进入探测器，再依次经AD626差分放大器和模数转换器处理传送至微机系统，控制激光器的功率输出；激光器自动控温电路包含热电制冷片和大功率场效应管。所述Rogowski线圈传感器、基于低通滤波的积分器、放大电路、二阶巴特沃兹低通滤波器、全通恒时延滤波器、ADS8325模数转换器、光发送装置、光电池和DC-DC稳压电路安装在高压侧；光接收装置、微机系统、激光器、激光器驱动电路、激光器过流保护电路、激光器自动控温电路和激光器输出功率自动调节反馈回路安装在低压侧；下行光纤和上行光纤连接高压侧和低压侧进行信息和能量的传输。还包含电压基准源，设置在高压侧，其输出作为ADS8325模数转换器的基准电压，电压基准源为4.096V基准电压源。所述激光器为加拿大i-teeh公司生产的型号为SPL2F81-2S的激光器。所述DC-DC稳压电路包含MAXIM中MAX639系列的DC-DC变换芯片。所述分光镜包含透射镜和反射镜。所述光发送装置为推荐使用的LED驱动电路。所述光发送装置为改进的LED驱动电路。所述光发送装置包含发送器HFBR1414，光接收装置包含接收器HFBR2412。还包含毛玻璃，设置在激光器输出功率检测装置中探测器的前端。本技术的有益效果是：采用光纤作为传输媒介，将高压侧转换后的光信号传输到低压侧进行信号处理，大大降低了电磁干扰，提高了绝缘性能，而且使测量装置简单化，减轻了质量、缩小了体积、降低了成本；采用激光器供能方式，实现了高低压侧的完全电气隔离，使其不受电磁干扰的影响，系统供电稳定可靠；加入激光器输出功率自动调节反馈回路，实时调整激光器输出功率，同时对激光器工作温度进行自动控制，把温度控制在一定的范围内，降低温度对激光器输出功率的影响。增强了激光器供能的稳定性，延长了激光器的使用寿命，节约了能源；采用基于低通滤波的积分器克服了一般积分器容易阻塞的缺点，并且使得积分器具备完成积分后再移相的功能；采用二阶巴特沃兹滤波器，减小了滤波器通带内信号失真，降低了阻带内幅频响应；使用全通恒时延滤波器，兼具了贝塞尔滤波器良好的恒时延特性和全通滤波器幅频特性恒定的优点，而且它的恒定幅频在延迟时间内能够保持的频率范围提高到了原来的来的的两倍以上；采用改进的LED驱动电路，降低了系统功耗，提高了电能利用率；降低了系统电路的复杂度，使整个测量系统具有重量轻、体积小、成本低、精度高、维护费用低、安全性能高的特点。附图说明图1是本技术的系统结构图；图2是本技术的工作原理图；图3是本技术的原理框图；图4是本技术的Rogowgki线圈结构图；图5是本技术的载流母线俯视图；图6是本技术的Rogowgki线圈与载流母线位置关系图；图7是本技术的基于低通滤波的积分器电路图；图8是本技术的放大电路直流偏置电路图；图9是本技术的二阶巴特沃兹滤波器电路图；图10是本技术的全通恒时滤波器电路图；图11是本技术的模数转换器ADS8325内部结构图；图12是本技术的4.096V基准电压源电压转换电路；图13是本技术的推荐使用的光发送装置电路图；图14是本技术的改进光发送装置电路图；图15是本技术的光接收装置电路图；图16是本技术的激光器驱动电路图；图17是本技术的激光器过流保护电路图；图18是本技术的激光器自动控温电路图；图19是本技术的激光器自动控温结构图；图20是本技术的激光器输出功率自动调节反馈回路系统图；图21是本技术的激光器输出功率自动调节反馈回路结构图；图22是本技术的激光器输出功率检测装置电路图；图23是本技术的反馈式激光器系统控制图；图24是本技术的DC-DC电气原理图；图中：Rogowski线圈传感器1、基于低通滤波的积分器2、放大电路3、二阶巴特沃兹低通滤波器4、全通恒时延滤波器5、ADS83本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电混合式电网高压电测量仪，其特征在于：包含高压侧数据采集装置、光纤传输装置、高压侧供能电源（32）、低压侧信号处理装置和电信号质量分析系统（22），所述高压侧数据采集装置通过光纤传输装置将采集的信号输送至低压侧信号处理装置，高压侧供能电源（32）为高压侧数据采集装置供电，高压侧供能电源（32）的功率输出受低压侧信号处理装置控制，电信号质量分析系统（22）与低压侧信号处理装置连接；高压侧数据采集装置包含Rogowski线圈传感器（1）、信号调理电路（25）和模数转换器ADS8325（6），Rogowski线圈传感器（1）是将导线均匀绕制在非磁性骨架上的空心线圈，Rogowski线圈传感器（1）采集到的信号输出到信号调理电路（25）进行信号调理，信号调理电路（25）包含基于低通滤波的积分器（2）、放大电路（3）、二阶巴特沃兹低通滤波器（4）和全通恒时延滤波器（5），四者依次连接，全通恒时延滤波器（5）的输出端与模数转换器ADS8325（6）连接；光纤传输装置包含LED驱动电路和下行光纤（9），LED驱动电路包含光发送装置（7）和光接收装置（8），下行光纤（9）为100um/140um的多模光纤，光发送装置（7）和光接收装置（8）分别设置在下行光纤（9）的两端；低压侧信号处理装置包含微机系统（11）；高压侧供能电源（32）包含激光器（12）、激光器驱动电路（13）、激光器过流保护电路（14）、激光器自动控温电路（15）、激光器输出功率自动调节反馈回路、上行光纤（18）、光电池（19）和DC-DC稳压电路（20），激光器驱动电路（13）、激光器过流保护电路（14）、激光器自动控温电路（15）的输入端与微机系统（11）连接，输出端控制激光器（12）的输出，激光器（12）的输出端通过上行光纤（18）与光电池（19）和DC-DC稳压电路（20）依次连接，DC-DC稳压电路（20）的输出为高压侧数据采集装置供电；激光器输出功率自动调节反馈回路包含分光镜（16）和激光器输出功率检测装置（17），分光镜（16）在激光器（12）光路输出端的上行光纤（18）前端45度角设置，其在激光中心波长范围内透射率为99%，分光镜（16）的反射光进入激光器输出功率检测装置（17），激光器输出功率检测装置（17）包含探测器（171）、AD626差分放大器（172）和模数转换器（173），探测器（171）采用GT102型光电二极管，分光镜（16）的反射光进入探测器（171），再依次经AD626差分放大器（172）和模数转换器（173）处理传送至微机系统（11），控制激光器（12）的功率输出；激光器自动控温电路（15）包含热电制冷片和大功率场效应管。/n...

【技术特征摘要】
1.一种光电混合式电网高压电测量仪，其特征在于：包含高压侧数据采集装置、光纤传输装置、高压侧供能电源（32）、低压侧信号处理装置和电信号质量分析系统（22），所述高压侧数据采集装置通过光纤传输装置将采集的信号输送至低压侧信号处理装置，高压侧供能电源（32）为高压侧数据采集装置供电，高压侧供能电源（32）的功率输出受低压侧信号处理装置控制，电信号质量分析系统（22）与低压侧信号处理装置连接；高压侧数据采集装置包含Rogowski线圈传感器（1）、信号调理电路（25）和模数转换器ADS8325（6），Rogowski线圈传感器（1）是将导线均匀绕制在非磁性骨架上的空心线圈，Rogowski线圈传感器（1）采集到的信号输出到信号调理电路（25）进行信号调理，信号调理电路（25）包含基于低通滤波的积分器（2）、放大电路（3）、二阶巴特沃兹低通滤波器（4）和全通恒时延滤波器（5），四者依次连接，全通恒时延滤波器（5）的输出端与模数转换器ADS8325（6）连接；光纤传输装置包含LED驱动电路和下行光纤（9），LED驱动电路包含光发送装置（7）和光接收装置（8），下行光纤（9）为100um/140um的多模光纤，光发送装置（7）和光接收装置（8）分别设置在下行光纤（9）的两端；低压侧信号处理装置包含微机系统（11）；高压侧供能电源（32）包含激光器（12）、激光器驱动电路（13）、激光器过流保护电路（14）、激光器自动控温电路（15）、激光器输出功率自动调节反馈回路、上行光纤（18）、光电池（19）和DC-DC稳压电路（20），激光器驱动电路（13）、激光器过流保护电路（14）、激光器自动控温电路（15）的输入端与微机系统（11）连接，输出端控制激光器（12）的输出，激光器（12）的输出端通过上行光纤（18）与光电池（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张淑清，姜安琦，姚家琛，刘勇，李华，穆勇，张立国，胡孟飞，杨振宁，董伟，段晓宁，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司唐山供电公司，燕山大学，
类型：新型
国别省市：河北;13