[發明專利]微電流信號提取系統

無效

• 申請號: 201410290501.8
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104020346A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 陳炯;高亮;陳建杰;郝永晶
• 申請（專利權）人: 上海電力學院;國家電網公司
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種信號處理技術，特別涉及一種微電流信號提取系統。

背景技術

微電流信號提取在電力系統電氣設備在線監測中具有廣泛的需求。但是在電力系統中，電氣設備的運行環境復雜，存在則各種噪聲干擾，主要包括電力線噪聲、電氣設備噪聲、射頻噪聲、機械起源噪聲等。電力線噪聲主要是由工頻電磁場、大功率開關通斷引起的尖峰脈沖、電網電壓波動等產生的噪聲；電氣設備噪聲主要包括設備產生的工頻電磁場、電暈放電火花放電、弧光放電等引起的噪聲干擾；射頻噪聲主要是生活中的電視、雷達、無線通信等通信工具造成的干擾，調制電磁波居多；機械噪聲主要是機械振動轉換為電噪聲，如壓電效應噪聲、顫噪效應噪聲等。因此在微電流信號提取中對電流信號調理尤為重要，只有對信號進行必要合適的濾波處理，才能提取出所需要的信號，正確判斷設備的運行狀態。

目前，國內外對微弱電流采集系統的研究與開發的技術水平已日趨成熟，國外先進的恒電位儀的最高電流分辨率可以達到30fA，但其價格昂貴。國內的產品質量和技術指標與國外相比還有一段差距，有待繼續研究。針對于上述的情況，本專利設計了一種能夠實現對微小電流測量的電路，從而實現對電氣設備絕緣狀態的監測。

發明內容

本發明是針對微弱電流采集系統精度落后國外的問題，提出一種微電流信號提取系統，實現微電流的精確測量。

本發明的技術方案為：一種微電流信號提取系統，包括信號采集、模擬信號預調理電路和數字信號預調理電路，采用高精度電阻采樣信號，將電流信號轉化為電壓信號送模擬信號預調理電路，電壓信號依次經過一次放大電路、模擬濾波電路和二次放大電路，完成模擬信號預調理，模擬濾波采用五階巴特沃斯低通濾波，將高于3HZ的信號都濾除；將模擬信號預調理后的信號輸出到數字信號預調理電路，依次經過A/D轉換電路、量程轉換處理和數字濾波電路，完成數字信號調理后輸出為所需微電流信號。

所述信號采集輸出的電壓信號通過線性光耦隔離和并聯的瞬態抑制管后輸出到模擬信號預調理電路。

所述一次放大電路選用斬波穩零集成運算放大器ICL7650，ICL7650接成反向放大器，10K高精度采樣電阻兩端分別接ICL7650輸入端，兩輸入端與地之間分別接兩個正反接的二極管保護電路，ICL7650運算放大器輸入和輸出端并聯電容，抑制高頻振蕩。

所述模擬濾波電路選用五階巴特沃斯開關電容濾波器，可采用MAXIM公司的MAX7410濾波器。

所述A/D轉換電路選用能抑制50HZ工頻干擾的雙積分A/D芯片，可采用美信公司的MAX132-18位雙積分AD芯片。

本發明的有益效果在于：本發明微電流信號提取系統，模擬信號和數字信號調理相結合，系統的前置放大選擇高增益、?高輸入阻抗、高共模抑制比的ICL7650斬波穩零集成運算放大器，18位雙積分AD模數轉換芯片，抑制了50Hz的工頻干擾，同時MAX132的串行通信大大節省了I/O接口，高效、可靠的數據傳輸。實現對微電流的精確測量，可用于電氣設備的絕緣監測，如高壓電纜絕緣、護套的泄露電流測量，獲得了很好的效果。

附圖說明

圖1為本發明微電流信號提取系統框圖；

圖2為本發明微電流信號提取系統采樣及放大電路圖；

圖3為本發明微電流信號提取系統五階巴特沃斯模擬濾波電路圖；

圖4為本發明微電流信號提取系統18位AD轉換電路圖；

圖5為本發明微電流信號提取系統總流程圖。

具體實施方式