[發明專利]電力系統內寬范圍電流的高精度快速測量電路及測量方法

有效

• 申請號: 201310403590.8
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103543319A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 黃振華;張大海;田質廣;魏恒勝;鄭玉實;張剛;趙秉聰
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網山東省電力公司臨沂供電公司;山東大學;臨沂大學
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.電力系統內寬范圍電流的高精度快速測量電路，其特征是，包括：電流互感器，所述電流互感器將電力電流變換成小電流信號后傳輸給信號調理電路，信號調理電路將電流信號調理轉換為電壓信號后傳輸給限幅器，所述限幅器將信號傳輸給A/D轉換器，所述A/D轉換器對電流進行模數轉換后將數據傳輸給CPU；

所述信號調理電路包括：前置放大器，所述前置放大器將電流信號轉換成電壓信號并送入主放大器，主放大器將信號進一步放大后送入自適應放大器，自適應放大器的信號會傳輸給限幅器，同時主放大器進一步放大的信號還會經過三個平均值提取電路，通過三個平均值提取電路后得到的電壓平均值分別傳輸給三個電壓比較器，通過三個電壓比較器比較后，三個電壓比較器分別輸出高/低電平，并均分別將高/低電平傳輸給兩個電平轉換器，其中第一電平轉換器將轉換后的信號傳輸給多路轉換開關，所述多路轉換開關還接收自適應放大器的輸出，為自適應放大器自動調整放大倍數，第二電平轉換器將轉換后的信號傳輸給CPU。

2.如權利要求1所述的測量電路，其特征是，所述平均值提取電路包括三條并聯的支路，第一條支路和第二條支路上均設有兩個串聯的二極管，第三條支路上設有電容C，所述第一條支路上的第一二極管D1的正極接輸入端，所述第一二極管D1的正極還連接第三二極管的負極，所述第一二極管D1的負極連接輸出端，所述第三二極管D3的正極接地，所述第二條支路上的第二二極管D2的正極接輸入端，所述第二二極管D2的正極還連接第四二極管D4的負極，所述第二二極管D2的負極連接輸出端，所述第四二極管D4的正極接地，所述電容C的兩端分別接地和輸出端。

3.如權利要求1所述的測量電路，其特征是，所述電平轉換器包括三條相同的電平轉換電路，每條電平轉換電路設有三極管，所述三極管的基極通過第一電阻與輸入端連接，所述三極管的發射極接地，所述三極管的集電極通過第二電阻連接電源，所述三極管的集電極與輸出端連接。

4.如上述任一權利要求所述的測量電路所采用的測量方法，其特征是，主要分為如下步驟：

步驟一：將電力系統中的電流信號I1變換為小電流信號I2，送入信號調理電路；

步驟二：將電流信號I2轉換為電壓信號Vo1并送入主放大器，主放大器負責將Vo1進一步放大為電壓信號Vo2并將其送入自適應放大器；同時，電壓信號Vo2經過處理，得到電壓信號Vo2對應的電壓平均值|Vo2|后送入三個電壓比較器，經過三個電壓比較器的比較之后生成三位數字編碼；

步驟三：所述三位數字編碼轉換為適合多路轉換開關的電平后，被送入多路轉換開關的三個選通端；這樣就能夠根據三個電壓比較器的輸出結果自動為自適應放大器選擇合適的反饋電阻，同時也就選擇了合適的電壓放大倍數，使自適應放大器輸出電壓信號Vo3；

步驟四：自適應放大器輸出的電壓信號Vo3經過限幅器送入A/D轉換器，A/D轉換器將模擬量轉換為數字量，數字量送入CPU；同時，三個電壓比較器輸出的三位數字編碼轉換為適合CPU的電平后，送入CPU的三個數字量輸入端，得到CPU當前自適應放大器連接的反饋電阻和放大倍數，從而CPU計算出準確的電流值。

5.如權利要求4所述的方法，其特征是，所述步驟（2）中，電壓比較器的具體工作步驟如下：這三個電壓比較器分別具有不同的閾值電壓Vd1，Vd2，和Vd3；

通過將電壓平均值|Vo2|送入第一電壓比較器與閾值電壓Vd1進行比較，如果|Vo2|>Vd1，則第一電壓比較器輸出高電平；否則其輸出低電平；

將|Vo2|分別送入第二電壓比較器與閾值電壓Vd2比較，如果|Vo2|>Vd2，則第二電壓比較器輸出高電平；否則其輸出低電平；

將|Vo2|分別送入第三電壓比較器與閾值電壓Vd3比較，如果|Vo2|>Vd3，則第三電壓比較器輸出高電平；否則其輸出低電平；

這樣三個電壓比較器輸出的3個電平形成三位數字編碼。

6.如權利要求4所述的方法，其特征是，所述步驟一中的電流信號I1經過電流互感器變換為小電流信號I2。

7.如權利要求4所述的方法，其特征是，所述步驟二中的信號調理電路中前置運算放大器將電流信號I2轉換為電壓信號Vo1。

8.如權利要求4所述的方法，其特征是，所述步驟二中電壓信號Vo2經過平均值提取電路處理，得到電壓信號Vo2對應的電壓平均值|Vo2|后送入三個電壓比較器。