一种基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路，包括交流信号获取单元及内置有模数转换器和高通滤波器的计量单元，所述交流信号获取单元包括连接于剩余电流互感器二次电流输出端的两个信号获取端，两个信号获取端连接于采样电路，所述采样电路连接有测量/检测功能切换电路，所述采样电路的输出端具有两个采样输出端，两个采样输出端分别连接于计量单元的差分计量通道，所述计量单元连接于MCU。本实用新型专利技术提供测量/检测功能切换电路，采用同一电路通过切换的方式实现正常测量与异常检测两种功能，具有电路简单，成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路
本技术涉及剩余电流测量
，具体涉及一种基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路。
技术介绍
在电力计量技术中，通常需要对剩余电流互感器进行测量和短路/开路异常检测，现有技术中，对电流互感器进行正常测量的电路包括交流信号获取单元、模拟电路、模数转换器和计算模块，交流信号获取单元获取交流信号，通过模拟电路进行模拟滤波和模拟放大，转换为直流信号再通过模数转换器进行模数转换，最后将转换后的数据传送至计算模块(通常计算模块内嵌在计量芯片中)进行计算处理以得到最终的电流测量值。前述用于正常测量的电路只能进行测量，无法进行短路/开路的异常检测，所以在进行短路/开路的异常检测时，需要另一单独的电路实现。也就是说现有技术需要采用两个电路对电流互感器分别进行正常测量和异常检测，存在电路复杂，成本高等缺点。另外，现有技术的模拟电路和模数转换电路均采用单独的外部电路，这些外部复杂的模拟电路随着时间的推移，不稳定性也会逐渐增高，为长期性的准确测量埋下了隐患。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述问题，提供一种基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路。为达到上述目的，本技术采用了下列技术方案：一种基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路，包括交流信号获取单元及内置有模数转换器和高通滤波器的计量单元，所述交流信号获取单元包括连接于剩余电流互感器二次电流输出端的两个信号获取端，两个信号获取端连接于采样电路，所述采样电路连接有测量/检测功能切换电路，所述采样电路的输出端具有两个采样输出端，两个采样输出端分别连接于计量单元的差分计量通道，所述计量单元连接于MCU。在上述的基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路中，所述采样电路包括并联在两个采样输出端之间及两个信号获取端之间的负载电阻组，所述负载电阻组的一端连接于所述测量/检测功能切换电路。在上述的基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路中，所述测量/检测功能切换电路包括限流电阻，所述限流电阻的一端连接于MCU的IO口，另一端连接于所述负载电阻组。在上述的基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路中，所述负载电阻组包括相互串联的第一负载电阻和第二负载电阻，且一个信号获取端和一个采样输出端连接在第一负载电阻的一端，另一信号获取端和另一采样输出端连接在第二负载电阻远离第一负载电阻的一端，且第一负载电阻与第二负载电阻的公共端连接于地端。在上述的基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路中，所述采样电路还包括保护二极管组，所述保护二极管组包括相互串联的第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极连接于限流电阻与第一负载电阻的公共端，所述第二二极管的负极连接于地端，且第一二极管与第二二极管的公共端连接于第二负载电阻远离第一负载电阻的一端。在上述的基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路中，所述采样电路还包括并联在两个采样输出端和两个信号获取端之间的电容组。在上述的基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路中，所述电容组包括相互串联的第一电容和第二电容，所述第一电容远离第二电容的一端连接于其中一个采样输出端，第二电容远离第一电容的一端连接于另一个采样输出端，且第一电容与第二电容的公共端连接于地端。在上述的基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路中，所述第一负载电阻远离第二负载电阻的一端与第一电容远离第二电容的一端连接有第一保护电阻，第二负载电阻远离第一负载电阻的一端与第二电容远离第一电容的一端连接有第二保护电阻。在上述的基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路中，所述的计量单元为ADE7758、ADE7759或ADE7169计量芯片，所述的MCU为STM系列或STC系列的MCU芯片。在上述的基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路中，所述MCU包括SOC计量芯片，且所述计量单元集成于所述SOC计量芯片中。本技术的优点在于：1、剩余电流采用差分电路采样，提供了更好的线性度和SNR性能；2、使用计量单元，保证了测量的高精度，同时数字高通滤波器的存在，使得低频干扰信号能够得到很好的滤除；3、使用可控直流偏置信号，实现了正常测量与异常检测的高效切换，且2种状态互不干扰，确保测量的准确性；4、本方案原理简单，仅需比较低频信号AD值即可方便地判断正常/开路/短路的状态，易于实现。附图说明图1为本技术基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路的电路结构图；图2为本技术基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路的电路结构图；图3为本技术剩余电流互感器接线正常的等效电路图；图4为本技术剩余电流互感器开路等效电路图；图5为本技术剩余电流互感器接线短路等效电路图。图中：交流信号获取单元1；计量单元2；模数转换器21；高通滤波器22；采样电路3；测量/检测功能切换电路4；负载电阻组RL；第一负载电阻RL1；第二负载电阻RL2；地端GND；保护二极管组D1；第一电容C45；第二电容C51；第一保护电阻R2；第二保护电阻R3；限流电阻R1。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步详细的说明。下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。如图1所示，本实施例基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路，包括交流信号获取单元1和内置有模数转换器21和高通滤波器22的计量单元2。具体地，如图2所示，交流信号获取单元1包括连接于剩余电流互感器二次电流输出端的两个信号获取端JS1，即图2中JS1处的1端和2端。交流信号获取单元1的两个信号获取端JS1连接于采样电路3，采样电路3连接有测量/检测功能切换电路4，采样电路3的输出端具有两个采样输出端V1P、V1N，两个采样输出端V1P、V1N分别连接于计量单元2的差分计量通道以使计量单元2能够获取两个采样输出端V1P、V1N输出的差分信号，这里的采样电路3采用差分采样电路，并以差分信号的形势提供给计量芯片，提供了更好的线性度和SNR性能。同时使用内置有模数转换器21和高通滤波器22的计量芯片，避免了外部复杂的模拟电路容易随着时间的推移不稳定性也逐渐增高的问题，从长远角度保证了电路的测量稳定性和准确性。最后计量单元2连接于MCU以将检测功能下的采样电压经过模数转换后传输给MCU。此外，用于根据转换后数据计算剩余电流测量值的计算模块可以内置于MCU中，也可以内置于计量单元2中，计算模块根据采样信号计算剩余电流值的方式采用现有技术的方法即可，在此不进行赘述。并且，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路，包括交流信号获取单元(1)，其特征在于，还包括内置有模数转换器(21)和高通滤波器(22)的计量单元(2)，所述交流信号获取单元(1)包括连接于剩余电流互感器二次电流输出端的两个信号获取端，两个信号获取端连接于采样电路(3)，所述采样电路(3)连接有测量/检测功能切换电路(4)，所述采样电路(3)的输出端具有两个采样输出端，两个采样输出端分别连接于计量单元(2)的差分计量通道，所述计量单元(2)连接于MCU。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路，包括交流信号获取单元(1)，其特征在于，还包括内置有模数转换器(21)和高通滤波器(22)的计量单元(2)，所述交流信号获取单元(1)包括连接于剩余电流互感器二次电流输出端的两个信号获取端，两个信号获取端连接于采样电路(3)，所述采样电路(3)连接有测量/检测功能切换电路(4)，所述采样电路(3)的输出端具有两个采样输出端，两个采样输出端分别连接于计量单元(2)的差分计量通道，所述计量单元(2)连接于MCU。


2.根据权利要求1所述的基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路，其特征在于，所述采样电路(3)包括并联在两个采样输出端之间及两个信号获取端之间的负载电阻组(RL)，所述负载电阻组(RL)的一端连接于所述测量/检测功能切换电路(4)。


3.根据权利要求2所述的基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路，其特征在于，所述测量/检测功能切换电路(4)包括限流电阻(R1)，所述限流电阻(R1)的一端连接于MCU的IO口，另一端连接于所述负载电阻组(RL)。


4.根据权利要求3所述的基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路，其特征在于，所述负载电阻组(RL)包括相互串联的第一负载电阻(RL1)和第二负载电阻(RL2)，且一个信号获取端和一个采样输出端连接在第一负载电阻(RL1)的一端，另一信号获取端和另一采样输出端连接在第二负载电阻(RL2)远离第一负载电阻(RL1)的一端，且第一负载电阻(RL1)与第二负载电阻(RL2)的公共端连接于地端(GND)。


5.根据权利要求4所述的基于计量单元的剩余电流互感器测量及异常检测电路，其特征在于，所述采样电路(3)还包括保护二极管组(D1)，所述保护二极管组(D1)包括相互串联的第一二极管和...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈东伟，蔡翼啸，
申请(专利权)人：浙江永泰隆电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33