CN101707130B - 组合式电子互感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能变电站采样领域，特别涉及一种组合式电子互感器，包括主控单元、电压互感器、电流互感器、电源以及A/D模数转换模块；所述电压互感器和电流互感器分别连接A/D模数转换模块；所述主控单元内设硬件同时采样信号模块、高通滤波HPF、数字积分模块以及数字信号输出口；所述硬件同时采样信号模块采集同一时刻各相电流、电压的采样值并通过A/D模数转换模块进行模数转换。本发明的有益效果是：本发明通过将电压、电流等模拟量组合在同一个电子互感器中，既实现数字化采样信号的同步采样，又降低了组合式互感器的制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及智能变电站采样领域，特别涉及一种组合式电子互感器。
背景技术
电子互感器或光互感器是智能变电站和关键技术之一，它完全取代了常规的电磁互感器，电子互感器输出的不再是电流、电压模拟量信号，而是满足IEC61850-9和IEC60044-7/8标准的数字信号，这些数字信号在光纤中传输而不是电缆中传输，这个高速传输的网络就是在过程总线，传输的采样数据可以为系统所有IED设备所共享。
电子互感器或光互感器的关键技术一是非常规电流、电压传感器，目前有各种原理的解决方案；二是采样数据的同步问题，一般依靠合并单元解决；三是供能问题。目前国内外推出了许多光电子互感器，在数字化变电站中试运行。主要有如下模式：电压光学互感器，电流光学互感器，电子式电压互感器，电子式电流互感器以及电子式单相电流电压组合互感器。但这些模式只针对某相的电压或电流，而电力系统保护或者测量装置需要的是三相或者更多相电流电压的同一时刻的采样值，因此这些数字化采样信号存在采样同步问题，现在要依靠合并单元解决。同时，许多厂商的电子互感器的采样精度只能满足保护要求不能同时满足计量和测量要求，因此需要额外增加一组电流传感器，这增加了电子互感器的复杂程度和制造成本。而光学互感器是无源的，而非光学的互感器是有源，目前大多数的做法是采用激光供能方案，由于激光供能技术尚不成熟，使互感器存在不可靠的问题。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种组合式电子互感器，解决现有技术中采样复杂、不能多相同步采样的问题。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：设计和制造一种组合式电子互感器，包括主控单元、电压互感器、电流互感器、电源以及A/D模数转换模块；所述电压互感器和电流互感器分别连接A/D模数转换模块；所述主控单元内设硬件同时采样信号模块、高通滤波HPF模块、数字积分模块以及数字信号输出口；所述硬件同时采样信号模块采集同一时刻各相电流、电压的采样值并通过A/D模数转换模块进行模数转换；该组合式电子互感器包括两个整合模块，分别为整合模块A和整合模块B，整合模块A与整合模块B完全相同；整合模块A包括主控单元和A/D模数转换模块，所述主控单元包括四个高通滤波HPF，该整合模块A包括四个A/D模数转换模块；其中两个所述高通滤波HPF分别与其中两个所述A/D模数转换模块一一连接并通过该两个A/D模数转换模块与两个所述电压互感器分别连接；所述主控单元包括两个数字积分模块，两个所述数字积分模块分别与另外两个高通滤波HPF一一连接、且通过另外两个所述高通滤波HPF与另外两个所述A/D模数转换模块一一连接，另外两个所述A/D模数转换模块还分别与两个电流互感器一一连接。
本发明进一步的改进是：所述电流互感器为空心线圈电流互感器；所述电流互感器通过差分信号输入，经信号调制后进行模数采样，并对模数转化后的数字信号进行高通滤波HPF处理，再使用数字积分还原信号。
本发明进一步的改进是：所述电压互感器采用电阻分压取样，通过差分信号输入，经信号调制后进行模数采样，然后对模数转化后的数字信号进行高通滤波HPF处理。
本发明进一步的改进是：所述数字信号输出口包括测量用和保护用数字信号输出口；所述数字信号输出口输出满足0.2S和5P30要求的数字信号。
本发明进一步的改进是：所述电源为直接供能电源；所述电源采用直流电源或交流电源直接给电流、电压互感器提供工作电源。
本发明进一步的改进是：所述电流互感器包括三相电流电子互感器以及零序电流电子互感器；所述电压互感器包括三相电压电子互感器以及系统电压电子互感器。
本发明进一步的改进是：所述主控单元将电力系统一个间隔内的三相电流电子互感器、三相电压电子互感器、系统电压电子互感器和零序电流电子互感器的八个模拟量进行组合并通过硬件同步采样的方法集中输出标准的数字信号。
本发明的有益效果是：本发明通过将电压、电流等模拟量组合在同一个电子互感器中，既实现数字化采样信号的同步采样，又降低了组合式互感器的制造成本。
附图说明
图1是本发明组合式电子互感器的框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种组合式电子互感器，包括主控单元1、电压互感器、电流互感器、电源以及A/D模数转换模块7；所述电压互感器和电流互感器分别连接A/D模数转换模块7；所述主控单元1内设硬件同时采样信号模块4、高通滤波HPF 5、数字积分模块6以及数字信号输出口；所述硬件同时采样信号模块4采集同一时刻各相电流、电压的采样值并通过A/D模数转换模块7进行模数转换。
所述电流互感器为空心线圈电流互感器；所述电流互感器通过差分信号输入，经信号调制后进行模数采样，并对模数转化后的数字信号进行高通滤波HPF处理，再使用数字积分还原信号。
所述电压互感器采用电阻分压取样，通过差分信号输入，经信号调制后进行模数采样，然后对模数转化后的数字信号进行高通滤波HPF处理。
所述数字信号输出口包括测量用和保护用数字信号输出口；所述数字信号输出口输出满足0.2S和5P30要求的数字信号。
所述电源为直接供能电源；所述电源采用直流电源或交流电源直接给电流、电压互感器提供工作电源。
如图1所示，该组合式电子互感器包括两个整合模块，分别为整合模块A和整合模块B，整合模块A与整合模块B完全相同。整合模块A包括主控单元1和A/D模数转换模块7，所述主控单元1包括四个高通滤波HPF5，该整合模块A包括四个A/D模数转换模块7；其中两个所述高通滤波HPF5分别与其中两个所述A/D模数转换模块7一一连接并通过该两个A/D模数转换模块7与两个所述电压互感器分别连接；所述主控单元1包括两个数字积分模块6，两个所述数字积分模块6分别与另外两个高通滤波HPF5一一连接、且通过另外两个所述高通滤波HPF5与另外两个所述A/D模数转换模块7一一连接，另外两个所述A/D模数转换模块7还分别与两个电流互感器一一连接。
因为整合模块A和整合模块B相同，所以所述主控单元1为两个；所述电源为两个。
所述电流互感器包括三相电流电子互感器2以及零序电流电子互感器；所述电压互感器包括三相电压电子互感器3以及系统电压电子互感器。
所述主控单元1将电力系统一个间隔内的三相电流电子互感器2、三相电压电子互感器3、系统电压电子互感器和零序电流电子互感器的八个模拟量进行组合并通过硬件同步采样的方法集中输出标准的数字信号。
在实际应用中时，一种组合式电子互感器，如图1，采用组合互感器的方法。按电力系统的一个间隔将三相电流、三相电压、系统电压和零序电流共计8个模拟量，其中整合模块A和整合模块B各连接4个模拟量，组合在同一个电子互感器中，采用硬件同步采样的方法，集中输出符合IE61850-9标准和IEC60044-7/8标准的数字信号。
对于电流量，采用一种空芯线圈作为电流传感器，采用差分信号输入，经信号调理后进行AD采样，然后对AD转化的数字信号进行高通滤波HPF处理，再使用数字积分的方法还原信号。
对于电压量，采用电阻分压取样，采用差分信号输入，经信号调理后进行AD采样，然后对AD转化的数字信号进行高通滤波HPF处理。
电流采样输出数字信号为两组，分别满足0.2S和5P30的要求，一组供测量用，一组供保护用。
采用直接供能的方法。即采用直流电源或交流电源直接给电子互感器提供工作电源，这样非常可靠方便。
该组合式电子互感器采用双主控单元CPU、双ADC、双电源和双光纤口冗余配置，大大提高可靠性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种组合式电子互感器，其特征在于，包括主控单元、电压互感器、电流互感器、电源以及A/D模数转换模块；所述电压互感器和电流互感器分别连接A/D模数转换模块；所述主控单元内设硬件同时采样信号模块、高通滤波HPF模块、数字积分模块以及数字信号输出口；所述硬件同时采样信号模块采集同一时刻各相电流、电压的采样值并通过A/D模数转换模块进行模数转换；该组合式电子互感器包括两个整合模块，分别为整合模块A和整合模块B，整合模块A与整合模块B完全相同；整合模块A包括主控单元和A/D模数转换模块，所述主控单元包括四个高通滤波HPF，该整合模块A包括四个A/D模数转换模块；其中两个所述高通滤波HPF分别与其中两个所述A/D模数转换模块一一连接并通过该两个A/D模数转换模块与两个所述电压互感器分别连接；所述主控单元包括两个数字积分模块，两个所述数字积分模块分别与另外两个高通滤波HPF一一连接、且通过另外两个所述高通滤波HPF与另外两个所述A/D模数转换模块一一连接，另外两个所述A/D模数转换模块还分别与两个电流互感器一一连接。
2.根据权利要求1所述组合式电子互感器，其特征在于：所述电流互感器为空心线圈电流互感器；所述电流互感器通过差分信号输入，经信号调制后进行模数采样，并对模数转化后的数字信号进行高通滤波HPF处理，再使用数字积分还原信号。
3.根据权利要求1所述组合式电子互感器，其特征在于：所述电压互感器采用电阻分压取样，通过差分信号输入，经信号调制后进行模数采样，然后对模数转化后的数字信号进行高通滤波HPF处理。
4.根据权利要求1所述组合式电子互感器，其特征在于：所述数字信号输出口包括测量用和保护用数字信号输出口；所述数字信号输出口输出满足0.2S和5P30要求的数字信号。
5.根据权利要求1所述组合式电子互感器，其特征在于：所述电源为直接供能电源；所述电源采用直流电源或交流电源直接给电流、电压互感器提供工作电源。
6.根据权利要求1所述组合式电子互感器，其特征在于：所述电流互感器包括三相电流电子互感器以及零序电流电子互感器；所述电压互感器包括三相电压电子互感器以及系统电压电子互感器。
7.根据权利要求1所述组合式电子互感器，其特征在于：所述主控单元将电力系统一个间隔内的三相电流电子互感器、三相电压电子互感器、系统电压电子互感器和零序电流电子互感器的八个模拟量进行组合并通过硬件同步采样的方法集中输出标准的数字信号。
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