CN103616549A - 一种基于隔离式pcb型罗氏线圈的宽频小电流测量装置 - Google Patents

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朱立位
衡思坤
韦海荣
何玲
周光宇
尹雷
李德众
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State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Jiangsu Fangtian Power Technology Co Ltd
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State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Jiangsu Fangtian Power Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于隔离式PCB型罗氏线圈的宽频小电流测量装置，包括：隔离式PCB型罗氏线圈、积分电路、放大电路、信号接收设备。积分电路是使用跨导放大器实现的电流模式积分单元。本发明可实现工频或高频高精度小电流的测量，其测量带宽可达50～20KHz，测量精度可达0.5A，消除了常规罗氏线圈在该类电流测量方面的不足。本发明采用隔离式的PCB型罗氏线圈作为传感头，具有易安装、重量轻、易制作等优点，且本发明采用跨导放大器实现的电流模式积分单元，可有效减少误差，增大带宽。

Description

一种基于隔离式PCB型罗氏线圈的宽频小电流测量装置
技术领域
本发明属于电流测量领域，特别是一种基于隔离式PCB型罗氏线圈的宽频小电流测量装置。
背景技术
传统的电流测量装置因其主要采用带有铁心的电磁式电流互感器，不仅体积大、频带窄、防爆绝缘困难，且在大电流下铁心磁路易饱和，对测量结果产生较大的误差。因而，其难以满足电力系统发展的要求，必须寻求基于其他传感机理的电流测量装置来取代之。Rogowski线圈（以下简称罗氏线圈）电流互感器作为电子式电流互感器的一种，具有测量范围宽、测量精度高、无磁饱和、频带范围宽、体积小、易于数字量输出等一系列优点。目前，基于罗氏线圈电流互感器的研究与应用已成为新世纪互感器发展的重要方向之一，在电力系统中具有广阔的应用前景。
但是目前现存的罗氏线圈都存在着测量精度低，稳定性不高等缺点，大部分的罗氏线圈测量装置致力于大电流，高频雷电流的测量，却忽略了配网中常用到的工频小电流的测量。现有的能用于低频小电流测量的罗氏线圈测量装置较少，且不具有易安装、易制作等优点，因而不能满足生产建设中的需求。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种基于隔离式PCB型罗氏线圈的宽频小电流测量装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于PCB罗氏线圈的宽频小电流测量装置，包括依次相连的隔离式PCB型罗氏线圈、积分电路单元、放大电路单元、采样电路单元，所述隔离式PCB型罗氏线圈与积分电路单元相连接，将微分电压信号传输给积分电路单元，积分电路单元对微分电压信号进行积分得到还原电压信号；积分电路单元与放大电路单元相连，将还原电压信号传输给放大电路单元，放大电路单元对还原后的电压信号进行放大；放大电路单元与采样电路单元相连，采样电路单元对放大后的信号进行采样。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）本发明的装置电流测量的精度高，特别是在工频电流的情况下，测量精度可以达到0.5A；2）电流测量的频带宽，其测量带宽可以达到50～20KHz；3）使用跨导放大器实现的电流模式积分单元，可有效的减少后期信号处理时，对信号的干扰，且高频性能好；4）本发明的装置可以满足电流测量领域对于精度（特别是工频小电流精度）、可靠性的要求。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明的基于隔离式PCB型罗氏线圈的宽频小电流测量装置原理框图。
图2为本发明的基于隔离式PCB型罗氏线圈的宽频小电流测量装置中积分电路单元的电路图。
具体实施方式
本发明的一种基于PCB罗氏线圈的宽频小电流测量装置，包括依次相连的隔离式PCB型罗氏线圈、积分电路单元、放大电路单元、采样电路单元，所述隔离式PCB型罗氏线圈与积分电路单元相连接，将微分电压信号传输给积分电路单元，积分电路单元对微分电压信号进行积分得到还原电压信号；积分电路单元与放大电路单元相连，将还原电压信号传输给放大电路单元，放大电路单元对还原后的电压信号进行放大；放大电路单元与采样电路单元相连，采样电路单元对放大后的积分信号进行采样。
所述积分电路单元包括第一电阻R1、第二电阻R2、电容C1、跨导运算放大器U1、运算放大器U2，罗氏线圈输出端a与跨导运算放大器U1的负极相连，罗氏线圈输出端b与跨导运算放大器U1的正极相连接，跨导运算放大器U1的电源正极与供电电源Vcc相连接，跨导运算放大器U1的电源负极与供电电源Vdd相连接，跨导运算放大器U1的输出端与电容C1的一端相连接，该端同时与运算放大器U2的正向输入端相连接，电容C1的另一端与GND相连接，第一电阻R1的一端与GND相连接，另一端与第二电阻R2的一端相连接，同时与运算放大器U2的负输入级相连接，第二电阻R2的另一端与运算放大器U2的输出端相连接，运算放大器U2的正极与供电电源Vcc相连接，运算放大器U2的负极与供电电源Vdd相连接。
其中跨导运算放大器U1采用CA3080型高性能、低功耗跨导运算放大器。运算放大器U2采用的是LM324N型运算放大器。
本发明的装置电流测量的精度高，特别是在工频电流的情况下，测量精度可以达到0.5A；电流测量的频带宽，其测量带宽可以达到50～20KHz；使用跨导放大器实现的电流模式积分单元，可有效的减少后期信号处理时，对信号的干扰，且高频性能好。本发明可实现工频或高频高精度小电流的测量，消除了常规罗氏线圈在该类电流测量方面的不足。本发明采用隔离式的PCB型罗氏线圈作为传感头，具有易安装、重量轻、易制作等优点，且本发明采用跨导放大器实现的电流模式积分单元，可有效减少误差，增大带宽。

Claims (3)

1.一种基于PCB罗氏线圈的宽频小电流测量装置，其特征在于，包括依次相连的隔离式PCB型罗氏线圈、积分电路单元、放大电路单元、采样电路单元，所述隔离式PCB型罗氏线圈与积分电路单元相连接，将微分电压信号传输给积分电路单元，积分电路单元对微分电压信号进行积分得到还原电压信号；积分电路单元与放大电路单元相连，将还原电压信号传输给放大电路单元，放大电路单元对还原后的电压信号进行放大；放大电路单元与采样电路单元相连，采样电路单元对放大后的信号进行采样。
2.根据权利要求1所述的基于隔离式PCB型罗氏线圈的宽频小电流测量装置，其特征在于，积分电路单元包括第一电阻[R1]、第二电阻[R2]、电容[C1]、跨导运算放大器[U1]、运算放大器[U2]，罗氏线圈输出端a与跨导运算放大器[U1]的负极相连，罗氏线圈输出端b与跨导运算放大器[U1]的正极相连接，跨导运算放大器[U1]的电源正极与供电电源Vcc相连接，跨导运算放大器[U1]的电源负极与供电电源Vdd相连接，跨导运算放大器[U1]的输出端与电容[C1]的一端相连接，该端同时与运算放大器[U2]的正向输入端相连接，电容[C1]的另一端与GND相连接，第一电阻[R1]的一端与GND相连接，另一端与第二电阻[R2]的一端相连接，同时与运算放大器[U2]的负输入级相连接，第二电阻[R2]的另一端与运算放大器[U2]的输出端相连接，运算放大器[U2]的正极与供电电源Vcc相连接，运算放大器[U2]的负极与供电电源Vdd相连接。
3.根据权利要求2所述的基于隔离式PCB型罗氏线圈的宽频小电流测量装置，其特征在于，跨导运算放大器[U1]为CA3080型跨导运算放大器，运算放大器[U2]为LM324N型运算放大器。
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