一种带有数字式校正功能的交流电压传感器信号调理电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种带有数字式校正功能的交流电压传感器信号调理电路，依次包括电压传感器、积分电路、调幅电路、调相电路和A/D回路，调幅电路和调相电路中均设有数字电位器，调幅电路、调相电路和A/D回路均与CPU系统相连。通过积分电路、调幅电路、调相电路等，能够完整还原一次高压信号特征；该调理电路和电压传感器配合，提高了暂态响应速度，不仅满足传感器的稳态误差，而且满足传感器要求的全部暂态误差；通过数字式电位器，直接用硬件方式实现对传感器输出信号幅值、相移的校正。

【技术实现步骤摘要】
一种带有数字式校正功能的交流电压传感器信号调理电路
本技术涉及配电自动化
，尤其涉及一种带有数字式校正功能的交流电压传感器信号调理电路。
技术介绍
传统铁磁式电压互感器占整个配电系统用量的绝大多数，但也是较易出故障的主回路主要元件之一，80％故障原因是由铁磁谐振引起的。但电子式电压互感器不会发生谐振，还有低功耗、体积更小、重量轻、绝缘性能好、驱动能力强、抗电磁干扰能力强等优点。本专利技术所涉及的电容分压形式的电子式电压互感器作为交流电压传感器的一种，可覆盖测量与保护量程、能满足其额定一次电压测量级与保护级的全部误差要求的非传统电压互感器，继承了电子式电压互感器的全部优点。然而，对于采用纯电容分压器的电压传感器，目前存在的突出问题分别是：1)由电力线路“陷阱电荷”现象和一次侧短路造成的暂态特性问题；2)由于电容器的一致性无法保证，需要对传感器信号调理电路的幅值和相移进行校正。
技术实现思路
本技术提供了一种带有数字式校正功能的交流电压传感器信号调理电路设计，能够提高电容式电压互感器的暂态响应速度，满足技术规范的全部误差要求；并采用硬件方式，通过数字电位器对电压传感器的输出信号的幅值、相移等进行校正。本技术具体内容如下：一种带有数字式校正功能的交流电压传感器信号调理电路，依次包括电压传感器、积分电路、调幅电路、调相电路和A/D回路，调幅电路和调相电路中均设有数字电位器，调幅电路、调相电路和A/D回路均与CPU系统相连。进一步的，所述电压传感器的电压信号传输到积分电路中，积分电路还原原始电压信号，调幅电路放大积分电路输出的信号以匹配A/D回路的输入电压范围，调相电路调整前序电路产生的相移。进一步的，所述电压传感器包括高压臂电容CH、低压臂电容CL、压敏电阻RV和电阻R，压敏电阻RV和电阻R一端接地，一端连接在高压臂电容CH与低压臂电容CL之间，电压传感器的输出电压UA进入积分电路。进一步的，所述积分电路包括运算放大器D2A、电容C3～C4，电阻R4～R7，电阻R4一端接电压传感器输出信号UA，另一端与R5串联；电阻R5一端与R4串联，另一端接至运算放大器D2A的同相输入端3脚；电容C3一端分别与电阻R4、R5连接，另一端接至运算放大器D2A的输出端1脚；电容C4一端与运算放大器D2A的同相输入端3脚，另一端接地；电阻R6一端接地，另一端同时与运算放大器D2A反相输入端2脚和电阻R7连接；电阻R7一端与运算放大器D2A反相输入端2脚连接，另一端接至运算放大器D2A输出端1脚；运算放大器D2A的输出信号UA1进入调幅电路。进一步的，所述调幅电路包括运算放大器D1A、电阻R1～R3、电容C1～C2和I2C接口数字电位器RD1，电阻R1一端接积分电路输出的电压信号UA1，另一端接至运算放大器D1A及电容C1的一端；电容C1一端同时接电阻R1和运算放大器D1A的同相输入端3脚，另一端接地；电阻R2一端接地，另一端接运算放大器D1A的反相输入端2脚，以及电容C2和电阻R3的一端；电容C2两端分别接运算放大器D1A的反相输入端2脚和输出端1脚；电阻R3一端接运算放大器D1A的反相输入端2脚，以及电阻R2和电容C2的一端；电阻R3的另一端接I2C接口数字电位器RD1；I2C接口数字电位器RD1一端接电阻R3，另一端接运算放大器D1A的输出端1脚；运算放大器D1A的输出信号UA2进入调相电路。进一步的，所述调相电路包括电阻R8～R11、电容C5～C6、运算放大器D3A和I2C接口数字电位器RD2，电阻R10一端接前述调幅电路输出的UA2信号，另一端与电容C5、C6连接在一起；电阻R8一端接前述调幅电路输出的UA2信号，并与电阻R10的一端连接在一起；另一端接至运算放大器D3A的同相输入端3脚，并与电阻R9的一端连接；电阻R9的一端与电阻R8连接，并接至运算放大器D3A的同相输入端3脚；电阻R9另一端接地；电容C6一端与电阻R10连接，另一端与电阻R11和运算放大器D3A反相输入端2脚连接；电容C5一端与电阻R10和电容C6连接，另一端与I2C接口数字式电位器RD2及运算放大器D3A的输出端1脚连接；电阻R11一端接运算放大器D3A反相输入端2脚，另一端和I2C接口数字式电位器RD2连接；I2C接口数字式电位器RD2一端与电阻R11连接，另一端与电容C5、运算放大器D3A输出端1脚连接。本技术的有益效果：本技术的带有数字式校正功能的交流电压传感器信号调理电路，包括积分电路、调幅电路、调相电路等，能够完整还原一次高压信号特征；该调理电路和电压传感器配合，提高了暂态响应速度，不仅满足传感器的稳态误差，而且满足传感器要求的全部暂态误差；通过数字式电位器，直接用硬件方式实现对传感器输出信号幅值、相移的校正。附图说明下面结合附图对本技术的具体实施方式做进一步阐明。图1为本技术的电压传感器的等效电路；图2为本技术的交流电压传感器信号调理电路的模块结构图；图3为本技术的积分电路示意图；图4为本技术的调幅电路示意图；图5为本技术的调相电路示意图。具体实施方式如图1所示，本实施例的电压传感器包括高压臂电容CH、低压臂电容CL、压敏电阻RV和电阻R，其中，压敏电阻RV和电阻R均一端接地，另一端连接在高压臂电容CH和低压臂电容CL之间，即压敏电阻RV和电阻R并接在低压臂电容CL的一端，另一端均接地。压敏电阻RV和电阻R并联，电压传感器等效电路为微分器。电压传感器通过高压臂电容CH、低压臂电容CL对一次设备电压HV进行分压。其中高压臂电容CH、低压臂电容CL构成电容分压器，压敏电阻RV作为防护电路，对电阻R以及积分电路等后续二次侧硬件电路提供保护。当采用纯电容分压电压互感器，当电力线路出现断路或者短路故障，回路电压发生突变时，电荷可能滞留在线路上，如果线路未进行接地或通过所接低阻抗装置放电，则电荷可保持数日，这些电荷最终将按确定的时间常数作指数衰减，叠加在正弦信号上，造成非常大的误差。本实施例中低压臂电容CL并联的电阻R恰当选型可以显著提高电容式电压互感器的暂态性能，能够快速地将存储在分压电容器上的容量快速释放，从而实现对线路电压变化快速响应与跟踪测量。此时电压传感器从电路形式上等效为微分器，将高压一次信号微分后传递到二次侧，因此需要在二次侧增加积分与移相补偿环节，也就是本专利技术信号调理电路中的积分、调幅、调相电路。如图2所示为交流电压传感器信号调理电路的模块结构图。本实施例中，交流电压传感器信号调理电路依次包括电压传感器、积分电路、调幅电路、调相电路和A/D回路，调幅电路和调相电路中至少一个设有数字电位器，调幅电路、调相电路和A/D回路均与CPU系统相连。为了还原一次原始电压信号特征，在调理电路增加积分电路、调幅电路、调相电路等模块，调理后的信号进入A/D采样回路。CPU系统将模数转换回路生成的数字量实现继电保护、测量等应用功能。如图3所示为积分电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有数字式校正功能的交流电压传感器信号调理电路，其特征在于：依次包括电压传感器、积分电路、调幅电路、调相电路和A/D回路，调幅电路和调相电路中均设有数字电位器，调幅电路、调相电路和A/D回路均与CPU系统相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种带有数字式校正功能的交流电压传感器信号调理电路，其特征在于：依次包括电压传感器、积分电路、调幅电路、调相电路和A/D回路，调幅电路和调相电路中均设有数字电位器，调幅电路、调相电路和A/D回路均与CPU系统相连。


2.根据权利要求1所述的带有数字式校正功能的交流电压传感器信号调理电路，其特征在于：所述电压传感器的电压信号传输到积分电路中，积分电路还原原始电压信号，调幅电路放大积分电路输出的信号以匹配A/D回路的输入电压范围，调相电路调整前序电路产生的相移。


3.根据权利要求1所述的带有数字式校正功能的交流电压传感器信号调理电路，其特征在于：所述电压传感器包括高压臂电容CH、低压臂电容CL、压敏电阻RV和电阻R，压敏电阻RV和电阻R一端接地，一端连接在高压臂电容CH与低压臂电容CL之间，电压传感器的输出电压UA进入积分电路。


4.根据权利要求1所述的带有数字式校正功能的交流电压传感器信号调理电路，其特征在于：所述积分电路包括运算放大器D2A、电容C3～C4，电阻R4～R7，电阻R4一端接电压传感器输出信号UA，另一端与R5串联；电阻R5一端与R4串联，另一端接至运算放大器D2A的同相输入端3脚；电容C3一端分别与电阻R4、R5连接，另一端接至运算放大器D2A的输出端1脚；电容C4一端与运算放大器D2A的同相输入端3脚，另一端接地；电阻R6一端接地，另一端同时与运算放大器D2A反相输入端2脚和电阻R7连接；电阻R7一端与运算放大器D2A反相输入端2脚连接，另一端接至运算放大器D2A输出端1脚；运算放大器D2A的输出信号UA1进入调幅电路。


5.根据权利要求1所述的带有数字式校正功能的交流电压传感器信号调理电路，其特征在于：所述调幅电路包...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈磊，徐大可，曹俊岭，盛德刚，王鎏鎏，彭宁宾，邓吉祥，
申请(专利权)人：南京大全电气研究院有限公司，南京大全自动化科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32