专利名称：电流/电压互感器就地数字化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力系统测量和保护用的互感器，特别涉及模拟量的互感器数字 化改造装置。
技术背景随着我国电力事业飞速发展，电力系统向大容量、高电压的方向发展，厂、站和系 统数字化测量、保护、调度和控制已成为发展的趋势。根据国家电网公司提出的将控制、保 护、测量、监测、安全、防误操作的功能结合，构成“机电一体化”新概念电力设备的发展需 求，全数字化变电站是必然的发展趋势。近年来，随着数字化技术的发展，电子式互感器 (也称为光电互感器)的研究也不断取得进展。电子式互感器采用光纤输出数字信号，该信 号在传输的过程中既不受外界电磁干扰、也不会发生明显的畸变和衰减。实现了低压设备 与高压设备之间的无金属线缆连接，从而为变电站数字化提供了最基本的物质条件。国内 大多数的变电站均装有电磁式电流/电压互感器，因此就需要利用就地数字化的方法将其 改造为电子式的互感器，使得传统电磁式电流/电压互感器能够适合数字化变电站建设的 需要，进而保证变电站的安全、可靠运行
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种电流/电压互感器就地数字化装 置，把传统电流/电压互感器输出的模拟量转换成适合光纤传输的数字光信号，采用该装 置可以使传统电流/电压互感器能够适应变电站数字化发展的需要，继续发挥作用；还可 以电气隔离一次设备和二次设备，提高变电站的安全性；及减少互感器的负载，可以提高传 统互感器的准确度。本实用新型所采取的技术方案是一种电流/电压互感器就地数字化装置，连接在传统互感器与二次设备之间，特 点是由顺次连接的光电转换装置、光纤和合并单元构成；光电转换装置将传统互感器处理 后的二次侧弱电模拟信号转换成数字信号，然后将数字信号变成光信号；光纤长距离双向 传输该光信号；合并单元将该信号进行处理，然后通过以太网接口输出给测量、继保等二 次设备。该装置向上在传统互感器就近承接其输出，向后以数字光信号按照一定通信格式 来传送采样数据，它将来自传统电流/电压互感器的模拟信号就地数字化，转换成适合于 光纤传输系统的光脉冲信号，通过光纤传输给合并单元，经合并单元解码、处理、合并、打包 后，按规约的报文格式，通过以太网接口直接输出给测量、继保等二次设备。合并单元可连接有GPS定时系统，通过高精度的秒脉冲同步采样，可将每个采样 点准确定时，并可打上时标，为以后的电网监控打下基础。光电转换装置由顺次连接的小型互感器、采样元件和一次转换器构成，小型互感 器采用超微晶合金的磁芯和密绕的绕制工艺，在额定电流范围内精度到达万分之五，保证 了其传变信息的准确性，通过采用屏蔽技术，很好的隔离了外界干扰对其工作的影响；采样元件采用的高精度采样电阻，保证了输入信号的精确性；一次转换器I对输入的模拟信号 进行数字化，最后以光脉冲信号的形式通过光纤传送给合并单元。一次转换器包括有与采样元件连接的两路信号调理电路，信号调理电路与控制电 路连接，控制电路一则通过电光转换电路与合并单元连接，二则将从光电转换电路得到的 同步采样信号处理后输送给其中的一路信号调理电路，信号调理电路对输入的两路信号进 行一系列处理后转变成数字信号，控制电路通过计算，对两路信号进行比较处理，选取其中 一路精度较高的信号输出，电光转换电路把控制电路输出的数字信号转变成光脉冲信号， 通过光纤传送给合并单元。信号调理电路包括有高精度模数转换芯片AD7667。本实用新型能达到的有益效果是1、本实用新型适应了变电站数字化发展的需求，实现了一次传感器模拟信号的数 字化，对传统互感器按照电子式电流互感器标准进行改造，并具有正规电子式电流/电压 互感器所有的功能，使传统互感器继续发挥作用，降低了变电站的更新成本。2、本实用新型从硬件平台、系统功能、网络结构等各个部分均采用了先进的技术 手段，确保了系统的先进性，也保证了系统的准确度和稳定性，更进一步推动了变电站的数 字化发展，提高变电站运行的安全性和可靠性。
图1为本实用新型结构原理示意图图2为本实用新型高精度小型互感器工作原理图。图3为本实用新型整体结构电路框图。图4为本实用新型信号调理电路的原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述如图1、图2、图3、图4所示，该该电流/电压互感器就地数字化装置连接在传统互 感器10与二次设备60之间，特点是由顺次连接的光电转换装置20、光纤30和合并单元40 构成；光电转换装置20将传统互感器10处理后的二次侧弱电模拟信号转换成数字信号， 然后将数字信号变成光信号；光纤30长距离双向传输该光信号；合并单元40将该信号进 行处理，然后通过以太网接口输出给测量、继保等二次设备60，合并单元连接有GPS定时系 统50，通过高精度的秒脉冲同步采样，可将每个采样点准确定时，并可打上时标，为以后的 电网监控打下基础。该装置向上在传统互感器10就近承接其输出，向后以数字光信号按照 一定通信格式来传送采样数据，它将来自传统电流/电压互感器的模拟信号就地数字化， 转换成适合于光纤传输系统的光脉冲信号，通过光纤30传输给合并单元40，经合并单元40 解码、处理、合并、打包后，按规约的报文格式，通过以太网接口直接输出给测量、继保等二 次设备60。其中光电转换装置20由顺次连接的小型互感器21、采样元件22和一次转换器 23构成，小型互感器21采用超微晶合金的磁芯和密绕的绕制工艺，在额定电流范围内精度 到达万分之五，保证了其传变信息的准确性，通过采用屏蔽技术，很好的隔离了外界干扰对 其工作的影响；采样元件22采用的高精度采样电阻，保证了输入信号的精确性；本方案中
4主要有1 6路小型互感器21，对应1 6个高精度采样电阻，每一个高精度小型互感器21 的输入端与传统互感器10的输出端相连，每一个高精度小型互感器21的输出端与每一个 高精度采样电阻相连构成一路光电转换单元；一次转换器23输入的模拟信号进行数字化， 最后以光脉冲信号的形式通过光纤传30送给合并单元40。一次转换器23包括有与采样元 件22连接的两路信号调理电路231，信号调理电路231与控制电路232连接，控制电路232 一则通过电光转换电路234与合并单元40连接，二则将从光电转换电路233得到的同步采 样信号处理后输送给其中的一路信号调理电路231，信号调理电路231对输入的两路信号 进行一系列处理后转变成数字信号，控制电路232通过计算，对两路信号进行比较处理，选 取其中一路精度较高的信号输出，电光转换电路234把控制电路232输出的数字信号转变 成光脉冲信号，通过光纤30传送给合并单元40，信号调理电路231包括有高精度模数转换 芯片AD7667，该芯片是一款16位、1MSPS、电荷再分配SAR型模数转换器，内置一个16位高 速采样ADC、一个内部转换时钟、一个内部基准电压、纠错电路，以及串行和并行系统接口。
权利要求一种电流/电压互感器就地数字化装置，连接在传统互感器与二次设备之间，其特征在于由顺次连接的光电转换装置、光纤和合并单元构成；光电转换装置将传统互感器处理后的二次侧弱电模拟信号转换成数字信号，然后将数字信号变成光信号；光纤长距离双向传输该光信号；合并单元将该信号进行处理，然后通过以太网接口输出给二次设备。
2.如权利要求1所述的电流/电压互感器就地数字化装置，其特征在于合并单元连 接有GPS定时系统。
3.如权利要求1或2所述的电流/电压互感器就地数字化装置，其特征在于光电转 换装置由顺次连接的小型互感器、采样元件和一次转换器构成，小型互感器采用超微晶合 金的磁芯和密绕绕制；采样元件采用的高精度采样电阻；一次转换器对输入的模拟信号进 行数字化，最后以光脉冲信号的形式通过光纤传送给合并单元。
4.如权利要求3所述的电流/电压互感器就地数字化装置，其特征在于一次转换器 包括有与采样元件连接的两路信号调理电路，信号调理电路与控制电路连接，控制电路一 则通过电光转换电路与合并单元连接，二则将从光电转换电路得到的同步采样信号处理后 输送给其中的一路信号调理电路。
5.如权利要求5所述的电流/电压互感器就地数字化装置，其特征在于信号调理电 路包括有高精度模数转换芯片AD7667。
专利摘要本实用新型公开一种电流/电压互感器就地数字化装置，连接在传统互感器与二次设备之间，特点是由顺次连接的光电转换装置、光纤和合并单元构成；光电转换装置将传统互感器处理后的二次侧弱电模拟信号转换成数字信号，然后将数字信号变成光信号；光纤长距离双向传输该光信号；合并单元将该信号进行处理，然后通过以太网接口输出给测量、继保等二次设备。本实用新型适应了变电站数字化发展的需求，实现了一次传感器模拟信号的数字化，对传统互感器按照电子式电流互感器标准进行改造，并具有正规电子式电流/电压互感器所有的功能，使传统互感器继续发挥作用，降低了变电站的更新成本。
文档编号H03M1/12GK201584282SQ20092027678
公开日2010年9月15日 申请日期2009年12月10日 优先权日2009年12月10日
发明者任文静, 季国剑, 张伟政, 裴晓锋, 魏志华 申请人:河南省电力公司郑州供电公司;郑州祥和集团电气设备有限公司