基于相位检测的高精度高压互感器采集系统技术方案

本发明专利技术提出了基于相位检测的高精度高压互感器采集系统，通过设置模拟开关电路，并选用模拟开关切换方式剪切尖峰脉冲，相比现有尖峰滤除方式，可以将叠加在直流上的带有尖峰脉冲滤除掉，进而提供系统检测精度；带通滤波器滤除模拟开关电路输出电压信号中的直流分量，并将滤除后的交流信号输出至处理器的第一数字输入端，处理器根据该数字信号得出交流分量；低通滤波器将模拟开关电路输出电压信号中的直流分量提取出来，并输入至处理器的第二数字输入端，处理器根据该数字信号得出直流分量，并将交流分量除以直流分量，可以消除直流分量对采集系统的影响，提高系统的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
基于相位检测的高精度高压互感器采集系统
本专利技术涉及电压互感器检测
，尤其涉及基于相位检测的高精度高压互感器采集系统。
技术介绍
电子式电流互感器因其无需铁芯、绝缘性能好、结构简单的特点被广泛应用在变电站中。电子式电流互感器可分为三类：光学型电流互感器(OCT)、空芯线圈型电流互感器(空芯OCT)、铁芯线圈电流互感器(低功耗型电流互感器LPTA)。其中，空芯OCT也被称为有源型电子电流互感器，通过一次转换器在高压侧进行采样传输，采样后的电信号通过电光转换器转换为光信号，经方波信号调制后输入至光纤中，通过光纤将高压侧信号传输给低压侧，光纤仅作为向低压侧传输的介质，然后在低压侧通过光电二极管进行光电转换，将光电流转换为电压信号，然后进行信号处理并在显示器上显示。由于高压侧光信号经过方波调制后，使得光电二极管输出电流信号中参杂了幅度远大于有用信号的尖峰脉冲以及直流信号，若不对尖峰脉冲进行处理，则尖峰脉冲会被后级放大电路展宽，直接影响检测精度；若不对直流信号进行处理，则难以将有用信号提取出来，也会直接影响检测精度。现有的方法都是采用直接滤除尖峰脉冲和直流信号的方法，若直接将直流信号滤除，仅对交流信号进行处理，则会影响高压互感器采集系统的稳定性，甚至影响检测结果的精确度。因此，为解决上述问题，本专利技术提供了基于相位检测的高精度高压互感器采集系统，采用新方案滤除尖峰脉冲和直流信号，提高系统的检测精度和稳定性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了基于相位检测的高精度高压互感器采集系统，采用新方案滤除尖峰脉冲和直流信号，提高系统的检测精度和稳定性。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供了基于相位检测的高精度高压互感器采集系统，其包括电子式电流互感器、高压侧信号处理电路、光纤、低压侧信号处理电路和处理器，低压侧信号处理电路包括：光电转换模块、模拟开关电路、带通滤波器、低通滤波器、自动增益控制电路和第一A/D转换器；电子式电流互感器采集母线上的电流信号并将其输入至高压侧信号处理电路，高压侧信号处理电路将输入的电流信号信号进行处理、电光转换和调制后变成光信号，将该光信号输入至光纤的一端，在光纤的另一端通过光电转换模块将光信号转换为电压信号，并将电压信号输出至模拟开关电路，模拟开关电路将输入的电压信号与预设电压幅值进行比较，当输入电压信号幅值大于预设电压值时，通过切换开关剪切尖峰脉冲信号，并将剪切后的电压信号分别输入至带通滤波器和低通滤波器；带通滤波器滤除模拟开关电路输出电压信号中的直流分量，并将滤除后的电压信号输出至自动增益控制电路进行放大，放大后的信号送入第一A/D转换器进行模数转换并将转换后的数字信号输入至处理器的第一数字输入端，处理器根据该数字信号得出交流分量；低通滤波器将模拟开关电路输出电压信号中的直流分量提取出来，并输入至第一A/D转换器进行模数转换并将转换后的数字信号输入至处理器的第二数字输入端，处理器根据该数字信号得出直流分量，并将交流分量除以直流分量，消除直流分量对采集系统的影响。在以上技术方案的基础上，优选的，低压侧信号处理电路还包括移相电路；带通滤波器滤除模拟开关电路输出电压信号中的直流分量，并将滤除后的电压信号输出至移相电路进行相位补偿，相位补充后电压信号输入至自动增益控制电路进行放大。在以上技术方案的基础上，优选的，光电转换模块包括光电二级管、I/V转换电路和放大电路；在光纤的另一端通过光电二极管将光信号转换为光电流信号，所述光电流信号经过I/V转换电路转换为电压信号，所述电压信号通过放大电路进行放大并输出至模拟开关电路。进一步优选的，模拟开关电路包括单刀双掷开关、基准电压电路、电压比较器和电压跟随器；放大电路输出的电压信号分别输入至电压比较器的反相输入端和电压跟随器的输入端，电压比较器的同相输入端与基准电压电路电性连接，电压跟随器的输出端与单刀双掷开关的常开触点电性连接，单刀双掷开关的常闭触点接地，电压比较器的输出端与单刀双掷开关的控制端电性连接。进一步优选的，基准电压电路包括：电阻R11、电阻R12和5V电源；5V电源通过电阻R12分别与电阻R11的一端和电压比较器的同相输入端电性连接，电阻R11的另一端接地。进一步优选的，单刀双掷开关包括：高速模拟开关TS5A3154；高速模拟开关TS5A3154的NC引脚接地，NO引脚与电压跟随器的输出端电性连接，高速模拟开关TS5A3154的IN引脚与电压比较器的输出端电性连接。在以上技术方案的基础上，优选的，高压侧信号处理电路包括：积分放大器、偏置电路、第二A/D转换器、驱动电路和电光转换模块；积分放大器对电子式电流互感器采集母线上的电流信号进行积分和放大处理，并输出交流信号至偏置电路，偏置电路将所述交流信号转换为单极性正电源信号，并将所述单极性正电源信号输出至第二A/D转换器进行模数转换，输出数字信号控制驱动电路驱动电光转换模块将电信号转换为光信号，并将光信号输出至光纤的一端。进一步优选的，积分器包括电阻R13-R17、电容C4、电容C5和运算放大器TLV2333；电子式电流互感器通过电阻R17与运算放大器TLV2333的反相输入端电性连接，运算放大器TLV2333的同相输入端通过电阻R13接地，电容C5并联在运算放大器TLV2333的反相输入端及其输出端电性连接，电阻R14和电阻R15串联后并联在运算放大器TLV2333的反相输入端及其输出端之间，电阻R16的一端与电阻R14和电阻R15的中间连接点电性连接，电阻R16的另一端通过电容C4接地。本专利技术的基于相位检测的高精度高压互感器采集系统相对于现有技术具有以下有益效果：(1)通过改进积分放大器的结构，可以减少输入低频分量造成数字积分器溢出的问题，使其对低频分量具有较高的抑制能力；(2)通过设置模拟开关电路，并选用模拟开关切换方式剪切尖峰脉冲，相比现有尖峰滤除方式，可以将叠加在直流上的带有尖峰脉冲滤除掉，进而提供系统检测精度；(3)带通滤波器滤除模拟开关电路输出电压信号中的直流分量，并将滤除后的交流信号输出至处理器的第一数字输入端，处理器根据该数字信号得出交流分量；低通滤波器将模拟开关电路输出电压信号中的直流分量提取出来，并输入至处理器的第二数字输入端，处理器根据该数字信号得出直流分量，并将交流分量除以直流分量，可以消除直流分量对采集系统的影响，提高系统的测量精度；(4)通过设置移相电路，对输入信号进行相位补偿，降低由于微分、积分及滤波等环节导致的相位差，提高系统的测量精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术基于相位检测的高精度高压互感器采集系统的结构图；图2为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于相位检测的高精度高压互感器采集系统，其包括电子式电流互感器、高压侧信号处理电路、光纤、低压侧信号处理电路和处理器，其特征在于：所述低压侧信号处理电路包括：光电转换模块、模拟开关电路、带通滤波器、低通滤波器、自动增益控制电路和第一A/D转换器；/n所述电子式电流互感器采集母线上的电流信号并将其输入至高压侧信号处理电路，高压侧信号处理电路将输入的电流信号信号进行处理、电光转换和调制后变成光信号，将该光信号输入至光纤的一端，在光纤的另一端通过光电转换模块将光信号转换为电压信号，并将所述电压信号输出至模拟开关电路，模拟开关电路将输入的电压信号与预设电压幅值进行比较，当输入电压信号幅值大于预设电压值时，通过切换开关剪切尖峰脉冲信号，并将剪切后的电压信号分别输入至带通滤波器和低通滤波器；/n所述带通滤波器滤除模拟开关电路输出电压信号中的直流分量，并将滤除后的电压信号输出至自动增益控制电路进行放大，放大后的信号送入第一A/D转换器进行模数转换并将转换后的数字信号输入至处理器的第一数字输入端，处理器根据该数字信号得出交流分量；/n所述低通滤波器将模拟开关电路输出电压信号中的直流分量提取出来，并输入至第一A/D转换器进行模数转换并将转换后的数字信号输入至处理器的第二数字输入端，处理器根据该数字信号得出直流分量，并将交流分量除以直流分量，消除直流分量对采集系统的影响。/n...

【技术特征摘要】
1.基于相位检测的高精度高压互感器采集系统，其包括电子式电流互感器、高压侧信号处理电路、光纤、低压侧信号处理电路和处理器，其特征在于：所述低压侧信号处理电路包括：光电转换模块、模拟开关电路、带通滤波器、低通滤波器、自动增益控制电路和第一A/D转换器；
所述电子式电流互感器采集母线上的电流信号并将其输入至高压侧信号处理电路，高压侧信号处理电路将输入的电流信号信号进行处理、电光转换和调制后变成光信号，将该光信号输入至光纤的一端，在光纤的另一端通过光电转换模块将光信号转换为电压信号，并将所述电压信号输出至模拟开关电路，模拟开关电路将输入的电压信号与预设电压幅值进行比较，当输入电压信号幅值大于预设电压值时，通过切换开关剪切尖峰脉冲信号，并将剪切后的电压信号分别输入至带通滤波器和低通滤波器；
所述带通滤波器滤除模拟开关电路输出电压信号中的直流分量，并将滤除后的电压信号输出至自动增益控制电路进行放大，放大后的信号送入第一A/D转换器进行模数转换并将转换后的数字信号输入至处理器的第一数字输入端，处理器根据该数字信号得出交流分量；
所述低通滤波器将模拟开关电路输出电压信号中的直流分量提取出来，并输入至第一A/D转换器进行模数转换并将转换后的数字信号输入至处理器的第二数字输入端，处理器根据该数字信号得出直流分量，并将交流分量除以直流分量，消除直流分量对采集系统的影响。


2.如权利要求1所述的基于相位检测的高精度高压互感器采集系统，其特征在于：所述低压侧信号处理电路还包括移相电路；
所述带通滤波器滤除模拟开关电路输出电压信号中的直流分量，并将滤除后的电压信号输出至移相电路进行相位补偿，相位补充后电压信号输入至自动增益控制电路进行放大。


3.如权利要求1所述的基于相位检测的高精度高压互感器采集系统，其特征在于：所述光电转换模块包括光电二级管、I/V转换电路和放大电路；
在光纤的另一端通过光电二极管将光信号转换为光电流信号，所述光电流信号经过I/V转换电路转换为电压信号，所述电压信号通过放大电路进行放大并输出至模拟开关电路。


4.如权利要求3所述的基于相位检测的高精度高压互感器采集系统，其特征在于：所述模拟开关电路包括单刀双掷开关、基准电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐登平，鄢烈奇，明东岳，姚鹏，李俊，石洪，李帆，夏天，王尚鹏，李君，朱文波，桂洲，李炎，任鹏，焦明宇，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司营销服务中心计量中心，武汉格蓝若智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42