[實用新型]電子式電流互感器的模擬信號處理裝置

無效

• 申請號: 200920307032.0
• 申請日: 2009-07-29
• 公開（公告）號: CN201498355U
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 賈春榮;張慶凌;邸志剛;侯國強;郭威娜
• 申請（專利權）人: 河北理工大學
• 主分類號: H01F38/32
• 分類號: H01F38/32;G01R15/18
• 代理公司: 唐山順誠專利事務所 13106
• 代理人: 于文順

所屬技術領域：

本實用新型涉及一種測量小電流的電子式電流互感器，特別是電子式電流互感器的模擬信號處理裝置，屬于電力系統的測量技術領域。

背景技術：

目前電力系統利用的電流互感器多采用電磁式電流互感器。隨著電力系統的額定電壓等級和傳輸容量的大幅度提高，電磁式電流互感器明顯存在不足，難以適應現代電力系統發展的需要。隨著光電子技術、數字信號處理、光纖通信和智能傳感器的高速發展，電子式電流互感器已成為電磁式的理想替代品。電子式電流互感器一般采用Rogowski(羅氏)線圈作為傳感頭，當被測電流通過線圈初級繞線時，由于電磁感應效應，將會在次級繞線感應出相應的電壓信號，通過測量感應出的電壓信號，就可以得到被測電流的大小。由Rogowski線圈作為傳感頭的電子式電流互感器一般由以下幾部分組成：傳感頭Rogowski線圈、高壓信號處理電路、高壓供電電源、光纖傳輸部分、低壓信號處理等。高壓信號處理電路主要完成放大、積分、濾波及調相等功能，由于測量過程中要加以過載保護措施，而背景技術都是采用兩個回路來完成測量和過載保護，因此高壓端的功耗很大，尤其測量小電流時，高壓端的供電問題很是突出。由于電路中存在著傳輸延遲、濾波環節和積分環節，則輸出信號必然相對于輸入信號產生相位移動，因此為了滿足標準，必須要采取一定的相位補償措施。目前常用的相位校正方案的調相范圍都是在0度--180度之間，當調節度數在90度左右時，很容易實現，但如果在調節度數比較小的時候，就很難實現。

實用新型內容：

本實用新型目的是提供一種電子式電流互感器的模擬信號處理裝置，利用程控放大技術采用一條回路來完成測量和過載保護兩種功能，從而大大降低了高壓端信號處理的功耗本實用新型的目的是提出一種適用于小電流測量的電子式電流互感器信號處理器，以有效地降低功耗，減小高壓供電電源的壓力，解決背景技術存在的上述問題。

本實用新型目的是通過下面的技術方案實現的：

電子式電流互感器的模擬信號處理裝置包含采樣線圈、電壓跟隨電路、程控放大電路、積分環節、濾波環節、調相環節、電壓輸出電路，采樣線圈的輸出連接電壓跟隨電路，電壓跟隨電路的輸出連接程控放大電路，程控放大電路的輸出連接積分環節，積分環節的輸出連接濾波環節，濾波環節的輸出連接調相環節，調相環節的輸出連接電壓輸出電路。

所說的程控放大電路包含取有效值電路、電壓比較電路、反相器及程控放大器，電壓跟隨電路的輸出信號分為兩路，一路連接程控放大器，另一路連接取有效值電路，該電路輸出與電壓比較電路連接，電壓比較電路的輸出與反相器連接，反向器的輸出連接程控放大器的控制端。

電壓跟隨電路具有電壓跟隨作用，接收來自傳感頭感應出的電壓信號并對其進行放大，得到較強的電壓信號；程控放大電路用于對信號進行進一步放大，但是放大倍數由被測電流的大小決定，即當被測電流在正常范圍內，進行20倍放大，如果被測電流過載，則對其進行1倍放大，此電路主要由程控放大器PGA102構成；積分電路用來把感應電壓信號進行積分實現感應電壓與被測電流的線性關系；低通濾波電路采用二階壓控電壓源低通濾波電路，以消除高頻干擾信號，取出所需的工頻13次諧波以下的信號；相位補償電路采用兩個一階全通濾波電路構成，以實現對被測信號的相位補償。

本實用新型調相環節主要用于補償Rogowski線圈、積分環節、濾波環節帶來的相位差，由分析計算可知，相位補償環節的調節范圍應該在2度--10度之間。因此本實用新型的調相電路包含兩個由高精度運算放大器Max420構成一階全通濾波電路，兩個一階全通濾波電路串聯連接，來進行相位補償。

本實用新型的有益效果：由于采用程控放大技術對系統的功耗問題及測量精度問題進行了改進，使其具備了低功耗、高穩定性、高精度等特點；本實用新型可應用于電子式電流互感器，也可用于其他一些微弱信號測量系統的信號處理部分，因此具有很高的使用價值；由于電子式電流互感器相對于電磁式電流互感器而言具有很多獨特的優點，是電磁式電流互感器的理想替代品，預計在未來5到10年電子式電流互感器會在各種電壓等級得點網中大量安裝和使用。此外，除了在電網中安裝使用，還可以用于便攜式電流測量，高頻電流測量、電網中零序電流測量和確定電網中的故障地點等等，因此，該實用新型專利具有廣泛的應用前景。

附圖說明：

圖1為本實用新型的信號處理器框圖。

圖中：采樣線圈101、電壓跟隨電路102、程控放大電路103、積分環節104、濾波環節105、調相環節106、電壓輸出電路107。