电子式电流互感器数据采集系统的制作方法
【专利摘要】电子式电流互感器数据采集系统，主要包括信号调理电路、模／数转换单元、光纤传输系统3部分，光纤传输系统包括光纤、DSP、电／光转换器和光／电转换器，Rogowski线圈传感器从电网中感应出电流模拟信号，经信号调理电路输出模拟信号，经模／数转换单元转换为数字信号后，采用光纤传输，光纤两端分别配备配备电／光转换器和光／电转换器，低压端的DSP一方面对光纤传过来的数字信号进行处理，另一方面提供时钟信号，通过另一路光纤传输，并经分频电路分频后传至A／D转换器以保证信号同步采样。该系统抗干扰性好，测量精度高，满足电子式电流互感器对信号采集的实时性、可靠性、准确性的要求，降低系统的功耗，提高系统性能。
【专利说明】电子式电流互感器数据采集系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种采集装置，尤其是电子式电流互感器数据采集系统。
【背景技术】
[0002]随着电力系统中电压等级的不断提高以及传输容量的不断增大，传统的电磁式电流互感器的一些问题也就日益暴露出来，如:体积大、动态范围小、使用频带窄，而且存在铁磁谐振，二次侧不能开路等，因此寻求更理想的新型电流互感器势在必行。新型的电子式电流互感器较传统的电流互感器做了很多改进之处，在结构上用光纤把高低压两端隔离开来，具有很好的绝缘效果；在硬件上采用洛夫斯基线圈作为传感头，14位的AD7894和新型的具有强大的控制功能、高速的数据处理能力的DSP2812芯片结合的软件设计使传统互感器暴露出来的问题得到了很好的解决。而且电子式电流互感器也适应了电力计量和保护数字化、微机化和自动化发展的潮流。电子式电流互感器主要包括数据采集系统和数据处理系统，整个系统的精度主要取决于设计的数据采集系统的精度。
实用新型内容
[0003]本申请要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种高精度的电子式电流互感器数据采集系统。
[0004]为解决上述技术问题，采用的技术方案是:
[0005]电子式电流互感器数据采集系统，主要包括信号调理电路、模/数转换单元、光纤传输系统3部分,光纤传输系统包括光纤、DSP、电/光转换器和光/电转换器，Rogowski线圈传感器从电网中感应出电流模拟信号，经信号调理电路输出模拟信号，经模/数转换单兀转换为数字信号后，米用光纤传输，光纤两端分别配备电/光转换器和光/电转换器，低压端的DSP —方面对光纤传过来的数字信号进行处理，另一方面提供时钟信号，通过另一路光纤传输，并经分频电路分频后传至A / D转换器以保证信号同步采样。
[0006]信号调理电路包括放大电路和反相积分电路。
[0007]本实用新型的有益效果是:该数据采集系统抗干扰性好，测量精度高，符合IEC60044—8的0.2级精度标准，能很好地完成信号的采集，满足电子式电流互感器对信号采集的实时性、可靠性、准确性的要求，同时该设计降低了系统的功耗，提高了系统的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是电子式电流互感器数据采集系统电路原理图；
[0009]图2是信号调理电路电路图；
[0010]图3是分频电路电路图。
【具体实施方式】
[0011]电子式电流互感器数据采集系统主要包括信号调理电路、模/数转换单元、光纤传输系统3部分。Rogowski线圈是电子式电流互感器最常用的传感元件，通常采用空芯线圈和LPCT作为电流传感元件，具有良好的线性度和准确度。
[0012]Rogowski线圈传感器从电网中感应出电流模拟信号，再经过信号调理电路对信号的抗混叠滤波、放大、反相积分等处理，模/数转换单元负责把调理电路输出的符合A / D采样电压范围的模拟信号按A / D变换时序转换为数字信号。为保证传输速度和质量，采用光纤进行传输，光纤两端分别配备电/光转换器和光/电转换器。低压端的DSP—方面对一路光纤传过来的数字信号进行处理，另一方面提供时钟信号，通过另一路光纤传输，并经分频电路分频后产生A / D转换器所需的时序，从而达到信号同步采样的效果。数据采集系统设计原理图如图1所示。
[0013]由于传感头Rogowski线圈的互感系数低，感应出的电压很小，为防止其经过积分器后被衰减掉，因此信号处理部分需加入放大积分环节。信号调理电路如图2所示。U1U)
U2 (t)之间是放大电路，放大倍数主要由R3和R4的比值所决定的。U2 (t)和Uo(t)之间是反相积分电路，考虑到积分漂移问题，所以在理想积分器的基础上，在积分电容C3两端并联一个兆欧级的反馈电阻R8，而且在放大和反相积分之间加了一个简单的RC低通滤波器，对于信噪比的改善起到了很大的作用。
[0014]模/数转换单元主要由模/数转换器、时序控制等部分组成，通过低压端的DSPTMS320F2812器件来实现同步检测并控制A / D的采样、转换和校验。根据电子式电流互感器的精度要求(达到0.2级)以及设定的采样频率，应该选用精度比较高的模/数转换器。此外，为了保证信号中的7次以下谐波分量不失真，模/数转换器的转换速度也要求比较快且转换精度受温度影响小。选用AD7894AR — 10模/数转换芯片。AD7894AR — 10是一款低功耗、低成本、高性能的快速14位模/数转换器，采用5V单电源供电，内置I个逐次逼近型模/数转换器、I个片内采样保持放大器、I个片内时钟和I个高速串行接口。
[0015]控制模/数转换的方法有很多，本研究采用由⑶4020计数/分频器等组成的分频电路来控制模/数转换的进行，CD4020是一款14位二进制串行计数/分频器。分频电路图如图3所示。图3中⑶4020的10脚接收连续时钟信号CLK，此时钟信号由低压端DSP中的定时器产生，⑶4020
[0016]对其进行32分频，从6脚输出周期为32倍于CLK的方波信号，该方波信号反向后同CLK相与，作为AD7894的读数据时钟信号。同样⑶4020的6脚输出经过电阻电容电路产生短时脉冲信号。
[0017]光纤传输系统原理为:一个LED发射器将电信号转变成光信号，并将其耦合进入传输光纤中，光信号通过光纤到达光接收器，它把接收到的光信号恢复成原来的电信号输出。光纤传输系统主要包括E / O转换器及驱动电路、O / E转换器及接收电路、光纤等。E / O转换的光发送器选用Agilent公司的低功耗LED型发送器HFBR1414，O / E转换的光接收器采用Agilent公司的HFBR2412。
【权利要求】
1.电子式电流互感器数据采集系统，其特征在于:主要包括信号调理电路、模/数转换单兀、光纤传输系统3部分,光纤传输系统包括光纤、DSP、电/光转换器和光/电转换器，Rogowski线圈传感器从电网中感应出电流模拟信号，经信号调理电路输出模拟信号，经模/数转换单元转换为数字信号后，采用光纤传输，光纤两端分别配备电/光转换器和光/电转换器，低压端的DSP —方面对光纤传过来的数字信号进行处理，另一方面提供时钟信号，通过另一路光纤传输，并经分频电路分频后传至A / D转换器以保证信号同步采样。
2.根据权利要求1所述的电子式电流互感器数据采集系统，其特征在于:信号调理电路包括放大电路和反相积分电路。
【文档编号】G01R15/18GK203561689SQ201320719758
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】谭顺川, 张丽薇 申请人:成都亿友科技有限公司