低压分路监测单元中用的罗氏线圈信号积分运算电路的制作方法

本实用新型属于电力电流测量技术领域，涉及低压分路监测单元中用的罗氏线圈信号积分运算电路。

背景技术：

低压分路监测终端主要安装于开闭所，配变室的低压出线，分支箱，用户表箱电缆，适用于400v电量监测和故障监测，可采集低压线路上的运行电流、电压、计算线路有功，无功，与智能配变终端配合实现集配电台区供电信息采集、设备状态监测及通讯组网、就地化分析决策、主站通信及协同计算等功能于一体的二次设备，实心电网网络拓扑，故障点分析及预测，从而实现电网二次侧的主动运维，智能运维服务。

罗氏线圈做为一种无磁芯交流电流传感器，对测量高频率、大电流测量具有天然优势，且因其可以做成柔性线圈，在特殊电流测量条件下依然可以实现测量，罗氏线圈的这种特性非常适合测量保护电流，在保护测量场景中的应用也越来越多。然而罗氏线圈输出的信号是待测量信号的微分，输入信号和输出信号相位偏差90度，因此需要对输出信号进行积分处理来还原真实的待测电流波形。积分电路和放大电路的准确度，直接影响着电力系统电流、功率、功率因数等的测量准确度，因此，找到一种相位和待测电流一致，幅值适合采集的积分放大电路显得格外重要。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种低压分路监测单元中用的罗氏线圈信号积分运算电路，通过对电路结构进行改进，使经积分电路处理后的信号波形相位与待测电流相位一致，同时使经运放电路处理后的信号波形幅值适合ad转换电路测量。

本实用新型采用的技术方案是：低压分路监测单元中用的罗氏线圈信号积分运算电路，设置在监测单元中的罗氏线圈电流互感器和ad转换电路之间，所述罗氏线圈信号积分运算电路包括依次连接的积分电路和运算放大电路；待测量电流通过罗氏线圈电流互感器感应生成的交流信号输入积分电路和运算放大电路，由运算放大电路输出的信号输入到ad转换电路。

进一步地，所述ad转换电路为单电源ad转换芯片。

进一步地，所述罗氏线圈信号积分运算电路还包括设置在运算放大电路之后的高通滤波电路；由运算放大电路输出的信号经过高通滤波电路后进入ad转换电路，所述ad转换电路为双电源ad转换芯片。

进一步地，所述高通滤波电路包括依次串联的电容c3和电阻r9，所述电阻r9一端接gnd，高通滤波电路的输出端设置在电容c3和电阻r9之间，电容c3的输入端连接运算放大电路。

进一步地，所述积分电路包括集成运放u1、连接在集成运放u1的3脚和vcc之间的电阻r4、连接在集成运放u1的3脚和gnd之间的电阻r3、连接在集成运放u1的2脚的电阻r1、两端分别连接在集成运放u1的2脚和6脚之间且并联设置的电阻r2和电容c1，所述集成运放u1的4脚和7脚分别接gnd和vcc；电阻r1的输入端连接罗氏线圈电流互感器，集成运放u1的6脚连接运算放大电路的输入端。

进一步地，所述运算放大电路包括集成运放u2、连接在集成运放u2的3脚和集成运放u1的6脚之间的电容c2、连接在集成运放u2的3脚和vcc之间的电阻r8、连接在集成运放u2的3脚和gnd之间的电阻r7、连接在集成运放u2的2脚和gnd之间的电阻r5、两端分别连接在集成运放u1的2脚和6脚之间的电阻r6，所述集成运放u2的4脚和7脚分别接gnd和vcc。

本实用新型产生的有益效果：通过对电路结构进行改进，使经积分电路处理后的信号波形相位与待测电流相位一致，同时使经运放电路处理后的信号波形幅值适合ad转换电路测量。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构示意框图；

图2是图1的电路原理图。

具体实施方式

参看附图1-2，低压分路监测单元中用的罗氏线圈信号积分运算电路，设置在监测单元中的罗氏线圈电流互感器和ad转换电路之间，所述罗氏线圈信号积分运算电路包括依次连接的积分电路31和运算放大电路32；待测量电流通过罗氏线圈电流互感器感应生成的交流信号输入积分电路31和运算放大电路32，由运算放大电路32输出的信号输入到ad转换电路。

所述ad转换电路为单电源ad转换芯片。

所述罗氏线圈信号积分运算电路还包括设置在运算放大电路32之后的高通滤波电路33；由运算放大电路32输出的信号经过高通滤波电路33后进入ad转换电路，所述ad转换电路为双电源ad转换芯片。

所述高通滤波电路33包括依次串联的电容c3和电阻r9，所述电阻r9一端接gnd，高通滤波电路33的输出端设置在电容c3和电阻r9之间，电容c3的输入端连接运算放大电路32。经过运算放大电路32后的信号接入高通滤波电路33，滤除直流分量，再将交流信号输入到可采集交流信号的双电源ad采样芯片34。或者不经过高通滤波电路，将叠加直流分量的信号输入到只能采集直流信号的单电源ad采样芯片。

所述积分电路31包括集成运放u1、连接在集成运放u1的3脚和vcc之间的电阻r4、连接在集成运放u1的3脚和gnd之间的电阻r3、连接在集成运放u1的2脚的电阻r1、两端分别连接在集成运放u1的2脚和6脚之间且并联设置的电阻r2和电容c1，所述集成运放u1的4脚和7脚分别接gnd和vcc；电阻r1的输入端连接罗氏线圈电流互感器，集成运放u1的6脚连接运算放大电路32的输入端。

所述运算放大电路32包括集成运放u2、连接在集成运放u2的3脚和集成运放u1的6脚之间的电容c2、连接在集成运放u2的3脚和vcc之间的电阻r8、连接在集成运放u2的3脚和gnd之间的电阻r7、连接在集成运放u2的2脚和gnd之间的电阻r5、两端分别连接在集成运放u1的2脚和6脚之间的电阻r6，所述集成运放u2的4脚和7脚分别接gnd和vcc。经过积分电路31后的信号，输入到电容c2，将直流分量滤除后，经过集成电路u2将信号放大到适合采集的电压范围并输出到高通滤波电路33。

积分电路将经过罗氏线圈电流互感器变换后的信号进行积分，使其相位和待测电流一致，同时将正负双极性的交流信号电平抬高，使其变为单极性的直流信号。经过积分和抬高后的信号经过隔直电容，输入到运放电路进行放大，同时也将隔直后的交流信号再次抬高成只有正电平的直流信号，该信号可以直接进单电源ad转换芯片进行测量，或经过高通滤波后进入双电源ad转换芯片进行测量。

技术特征：

1.低压分路监测单元中用的罗氏线圈信号积分运算电路，设置在监测单元中的罗氏线圈电流互感器和ad转换电路之间，其特征在于：所述罗氏线圈信号积分运算电路包括依次连接的积分电路（31）和运算放大电路（32）；待测量电流通过罗氏线圈电流互感器感应生成的交流信号输入积分电路（31）和运算放大电路（32），由运算放大电路（32）输出的信号输入到ad转换电路；

所述积分电路（31）包括集成运放u1、连接在集成运放u1的3脚和vcc之间的电阻r4、连接在集成运放u1的3脚和gnd之间的电阻r3、连接在集成运放u1的2脚的电阻r1、两端分别连接在集成运放u1的2脚和6脚之间且并联设置的电阻r2和电容c1，所述集成运放u1的4脚和7脚分别接gnd和vcc；电阻r1的输入端连接罗氏线圈电流互感器，集成运放u1的6脚连接运算放大电路（32）的输入端；

所述运算放大电路（32）包括集成运放u2、连接在集成运放u2的3脚和集成运放u1的6脚之间的电容c2、连接在集成运放u2的3脚和vcc之间的电阻r8、连接在集成运放u2的3脚和gnd之间的电阻r7、连接在集成运放u2的2脚和gnd之间的电阻r5、两端分别连接在集成运放u1的2脚和6脚之间的电阻r6，所述集成运放u2的4脚和7脚分别接gnd和vcc。

2.根据权利要求1所述的低压分路监测单元中用的罗氏线圈信号积分运算电路，其特征在于：所述ad转换电路为单电源ad转换芯片。

3.根据权利要求1所述的低压分路监测单元中用的罗氏线圈信号积分运算电路，其特征在于：所述罗氏线圈信号积分运算电路还包括设置在运算放大电路（32）之后的高通滤波电路（33）；由运算放大电路（32）输出的信号经过高通滤波电路（33）后进入ad转换电路，所述ad转换电路为双电源ad转换芯片。

4.根据权利要求3所述的低压分路监测单元中用的罗氏线圈信号积分运算电路，其特征在于：所述高通滤波电路（33）包括依次串联的电容c3和电阻r9，所述电阻r9一端接gnd，高通滤波电路（33）的输出端设置在电容c3和电阻r9之间，电容c3的输入端连接运算放大电路（32）。

技术总结
低压分路监测单元中用的罗氏线圈信号积分运算电路，属于电力电流测量技术领域，设置在监测单元中的罗氏线圈电流互感器和AD转换电路之间，所述罗氏线圈信号积分运算电路包括依次连接的积分电路和运算放大电路；待测量电流通过罗氏线圈电流互感器感应生成的交流信号输入积分电路和运算放大电路，由运算放大电路输出的信号输入到AD转换电路。通过对电路结构进行改进，使经积分电路处理后的信号波形相位与待测电流相位一致，同时使经运放电路处理后的信号波形幅值适合AD转换电路测量。

技术研发人员：李春海;李世敏;刘朋飞;陈贺;翟志国;刘海涛;芦斌;刘晓龙;崔振伟;支智勇;袁琳琳;郭殿聪
受保护的技术使用者：石家庄科林物联网科技有限公司;石家庄科林电气股份有限公司
技术研发日：2020.07.30
技术公布日：2021.05.28