一种分合闸线圈动作电流在线监测硬件设计方案制造技术

本实用新型专利技术涉及一种分合闸线圈动作电流在线监测硬件设计方案，包括取电及信号采集电路、信号隔离传输电路，取电及信号采集电路对分合闸线圈动作电流信号进行采集，将采集到的信号通过信号隔离电路实现隔离传送，隔离后的模拟信号V

【技术实现步骤摘要】
一种分合闸线圈动作电流在线监测硬件设计方案
本技术涉及配电自动化领域，尤其涉及一种分合闸线圈动作电流在线监测硬件设计方案。
技术介绍
柱上开关设备是中压配电系统中的重要设备，其运行工况直接关系到电力系统的可靠运行。开关设备分、合闸线圈动作电流蕴含着开关内部二次控制回路及机械操动机构状况，通过对这些电流信号的在线监测，可以诊断和预警开关故障，保障电力系统安全运行。目前一般利用霍尔电流传感器测量操动线圈处的电流信号，但由于罩式馈线终端结构紧凑、空间有限，体积相对较大的霍尔传感器安装困难，因此需要其他既满足隔离传输、精确测量的性能，又方便安装的解决方案。
技术实现思路
为解决现有的技术问题，本技术提供了一种分合闸线圈动作电流在线监测硬件设计方案。本技术具体内容如下：一种分合闸线圈动作电流在线监测硬件设计方案，包括取电及信号采集电路、信号隔离传输电路，取电及信号采集电路对分合闸线圈动作电流信号进行采集，将采集到的信号通过信号隔离电路实现隔离传送，隔离后的模拟信号Vout送入MCU内部的模拟数字转换器；取电及信号采集电路包括取电电路、分合闸线圈、采样电阻R1和减法电路，取电电路产生的电压VCC分别与采样电阻和分合闸线圈相串联，减法电路采集采样电阻R1两端的电压并输出差分电压Vdiff至信号隔离传输电路。进一步的，所述取电电路包括电源V3、限流电阻R25、稳压管D1，稳压管D1的负极性端连接限流电阻R25，正极性端连接接地端VSS1，限流电阻的另一端连接电源V3的正极；电源V3正极还依次连接继电器S1、采样电阻R1和分合闸线圈H/FQ，电源V3的负极、分合闸线圈H/FQ均连接到接地端VSS1。进一步的，所述减法电路包括运放器U1、电阻R18、电阻R19、电阻R20和电阻R21，采样电阻R1靠近继电器的一端通过电阻R20连接到运放器U1的同相输入端，采样电阻R1靠近分合闸线圈H/FQ的一端通过电阻R18连接到运放器U1的反相输入端，运放器的正相输入端还连接电阻R21的一端，电阻R21另一端连接接地端VSS1，运放器U1的反相输入端和输出端之间设置电阻R19，运放器U1的输出端输出差分电压Vdiff。进一步的，电阻R18阻值与电阻R20阻值相同，电阻R21阻值与电阻R19阻值相同。进一步的，在采样电阻R1靠近继电器的一端和电阻R20之间还设有电阻R2，电阻R2与电阻R1阻值相同，实现减法电路两输入端的阻抗平衡。进一步的，所述信号隔离传输电路包括运放器U9、运放器U8、光电耦合器U4、光电耦合器U7、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17和电容C2，差分电压Vdiff经过电阻R14后连接到运放器U9的反相输入端，运放器U9的反相输入端与输出端之间设置电容C2，运放器U9的正相输入端和光电耦合器U4的输出端集电极均通过电阻R13连接到电压VCC；运放器U9的输出端通过电阻R15连接到光电耦合器U7的输入端阳极，光电耦合器U7的输入端阴极连接光电耦合器U4的输入端阳极，光电耦合器U4的输入端阴极和输出端发射级均连接接地端VSS1；光电耦合器U7的输出端集电极和运放器U8的正相输入端均通过电阻R16连接到电源VDD2，光电耦合器U7的输出端发射级连接接地端VSS2，运放器U8的反相输入端和输出端之间设置电阻R17，运放器U8输出信号Vout进入MCU内部的模拟数字转换器。进一步的，光电耦合器U4和光电耦合器U7额输出特性和传输特性一致。本技术的有益效果：本技术所描述的电路设计方案，同时满足精确测量、隔离传输、方便安装等要求，完全适用于罩式馈线终端的应用场景。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为本技术的分合闸线圈动作电流在线监测硬件设计方案的硬件方案框图；图2为本技术的取电及信号采集电路的示意图；图3为本技术的信号隔离传输电路的示意图；图4为本技术的仿真效果图。具体实施方式如图1-图3所示，本实施例公开了一种分合闸线圈动作电流在线监测硬件设计方案，包括取电及信号采集电路、信号隔离传输电路，取电及信号采集电路对柱上开关设备分、合闸线圈的动作电流信号进行采集，采集后的信号通过信号隔离传输电路实现隔离，隔离后的模拟信号送入MCU内部的模拟数字转换器，实现模数转换及其他高级应用功能；取电及信号采集电路包括取电电路、分合闸线圈、采样电阻R1和减法电路，取电电路产生的电压VCC分别与采样电阻和分合闸线圈相串联，减法电路采集采样电阻R1两端的电压并输出差分电压Vdiff至信号隔离传输电路。如图2所示，取电及信号采集回路是指隔离前端有源器件所需电源的生成及分合闸电流信号采集。结构如下：取电电路包括电源V3、限流电阻R25、稳压管D1，稳压管D1的负极性端连接限流电阻R25，正极性端连接接地端VSS1，限流电阻的另一端连接电源V3的正极；电源V3正极还依次连接继电器S1、采样电阻R1和分合闸线圈H/FQ，电源V3的负极、分合闸线圈H/FQ均连接到接地端VSS1。减法电路包括运放器U1、电阻R18、电阻R19、电阻R20和电阻R21，采样电阻R1靠近继电器的一端通过电阻R20连接到运放器U1的同相输入端，采样电阻R1靠近分合闸线圈H/FQ的一端通过电阻R18连接到运放器U1的反相输入端，运放器的正相输入端还连接电阻R21的一端，电阻R21另一端连接接地端VSS1，运放器U1的反相输入端和输出端之间设置电阻R19，运放器U1的输出端输出差分电压Vdiff。在采样电阻R1靠近继电器的一端和电阻R20之间还设有电阻R2，电阻R2与电阻R1阻值相同。如图3所示，信号隔离传输电路包括运放器U9、运放器U8、光电耦合器U4、光电耦合器U7、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17和电容C2，差分电压Vdiff经过电阻R14后连接到运放器U9的反相输入端，运放器U9的反相输入端与输出端之间设置电容C2，运放器U9的正相输入端和光电耦合器U4的输出端集电极均通过电阻R13连接到电压VCC；运放器U9的输出端通过电阻R15连接到光电耦合器U7的输入端阳极，光电耦合器U7的输入端阴极连接光电耦合器U4的输入端阳极，光电耦合器U4的输入端阴极和输出端发射级均连接接地端VSS1；光电耦合器U7的输出端集电极和运放器U8的正相输入端均通过电阻R16连接到电源VDD2，光电耦合器U7的输出端发射级连接接地端VSS2，运放器U8的反相输入端和输出端之间设置电阻R17，运放器U8输出信号Vout进入MCU内部的模拟数字转换器。光电耦合器U4和光电耦合器U7的性能一致。本实施例中为隔离前端光电耦合器U4、运放器U1等提供的电源电压通过稳压管供电的方式实现，电压V3为24V，稳压管D1选择BZV55-B15型号，其击穿电压15V，产生15V左右的压差，形成VCC_+15V/VSS1电源。为了保证后续运放器U1、U9和光电耦合器U7、U4工作消耗的电流，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分合闸线圈动作电流在线监测硬件设计方案，其特征在于：包括取电及信号采集电路、信号隔离传输电路，取电及信号采集电路对分合闸线圈动作电流信号进行采集，将采集到的信号通过信号隔离电路实现隔离传送，隔离后的模拟信号V

【技术特征摘要】
1.一种分合闸线圈动作电流在线监测硬件设计方案，其特征在于：包括取电及信号采集电路、信号隔离传输电路，取电及信号采集电路对分合闸线圈动作电流信号进行采集，将采集到的信号通过信号隔离电路实现隔离传送，隔离后的模拟信号Vout送入MCU内部的模拟数字转换器；取电及信号采集电路包括取电电路、分合闸线圈、采样电阻R1和减法电路，取电电路产生的电压VCC分别与采样电阻和分合闸线圈相串联，减法电路采集采样电阻R1两端的电压并输出差分电压Vdiff至信号隔离传输电路。


2.根据权利要求1所述的分合闸线圈动作电流在线监测硬件设计方案，其特征在于：所述取电电路包括电源V3、限流电阻R25、稳压管D1，稳压管D1的负极性端连接限流电阻R25，正极性端连接接地端VSS1，限流电阻的另一端连接电源V3的正极；电源V3正极还依次连接继电器S1、采样电阻R1和分合闸线圈H/FQ，电源V3的负极、分合闸线圈H/FQ均连接到接地端VSS1。


3.根据权利要求2所述的分合闸线圈动作电流在线监测硬件设计方案，其特征在于：所述减法电路包括运放器U1、电阻R18、电阻R19、电阻R20和电阻R21，采样电阻R1靠近继电器的一端通过电阻R20连接到运放器U1的同相输入端，采样电阻R1靠近分合闸线圈H/FQ的一端通过电阻R18连接到运放器U1的反相输入端，运放器的正相输入端还连接电阻R21的一端，电阻R21另一端连接接地端VSS1，运放器U1的反相输入端和输出端之间设置电阻R19，运放器U1的输出端输出差分电压Vdiff。


4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈磊，曹俊岭，盛德刚，彭宁宾，周大谋，赵圣霖，刘立夫，
申请(专利权)人：南京大全电气研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32