CN104360123B - 一种电量隔离传感器及矿热炉电量测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电量隔离传感器，包括：信号调理模块，用于将获取的信号进行调理；与信号调理模块连接的电压输入模块，用于将获取的三相变压器输出的电压信号进行隔离，并输出至信号调理模块；经统一标定后的三相积分器，用于对获取到的罗氏线圈输出的电流信号进行积分，并将积分后的信号输入至信号调理模块；与信号调理模块连接的中央处理模块，用于将信号调理模块调理后的信号进行交流采样、数字处理与修正。采用经统一标定后的三相积分器，使得中央处理模块对三相积分器统一修正，角差补偿充分，补偿及时，因此，提高了数据采集的精度。此外，本发明还提供一种包括上述电量隔离传感器的矿热炉电量测量系统。

Description

一种电量隔离传感器及矿热炉电量测量系统

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种电量隔离传感器及包含有所述电量隔离传感器的矿热炉电量测量系统。

背景技术

矿热炉属恶劣工况运行的设备，其用电特点是：大电流、低电压。在实际工作中，尤其是大容量的矿热炉，受矿物对象的物理、化学反应等影响，其二次电流可高达几十万安培，二次电压多在90V-250V之间，导致该矿热炉功率因数较低。这样不仅不满足国网供电部门对于功率因数的强制性要求，而且降低了工厂自身的经济效益。

提高矿热炉的功率因数的前提是需要可靠的测量部件来完成矿热炉三相变压器二次侧的数据采集，只有获取三相变压器二次侧的数据，才能有针对性的采取相应的补偿措施。

为了获取三相变压器二次侧的数据，目前，主要通过采购组件自行组装而成，其缺点如下：

自行组装的数据采集装置，由于各个厂家的积分器参数不同，积分器没有经过统一标定就用于采集三相变压器二次侧的数据，因此，无法对每个积分器的角差进行统一修正。如此，则导致数据采集装置获取的数据精度较低，不能准确反映变压器二次侧的真实数据。

发明内容

本发明的目的是提供一种电量隔离传感器，用于采集矿热炉的三相变压器二次侧的数据。此外，本发明还提供一种包含上述电量隔离传感器的矿热炉电量测量系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电量隔离传感器，包括：

信号调理模块，用于将获取的信号进行调理；

与所述信号调理模块连接的电压输入模块，用于将获取的三相变压器输出的电压信号进行隔离，并输出至所述信号调理模块；

经统一标定后的三相积分器，用于对获取到的罗氏线圈输出的电流信号进行积分，并将积分后的信号输入至所述信号调理模块；

与所述信号调理模块连接的中央处理模块，用于将所述信号调理模块调理后的信号进行交流采样、数字处理与修正。

优选的，所述三相积分器具有一个正极输入端和一个负极输入端，所述正极输入端与所述负极输入端分别与罗氏线圈的一组接线端子的正极和负极连接，其中，每个三相积分器的正极输入端和负极输入端连接一个瞬态抑制二极管。

优选的，所述电压输入模块的输入端和所述三相积分器的输入端均具有接线端子。

优选的，所述电压输入模块为：与三相变压器输出端连接的多个阻性单元和与多个阻性单元连接的多个电压互感器，

其中，每个阻性单元包括两个电阻网络，同一个阻性单元的电阻网络与三相变压器的一组输出端连接，每个电压互感器的输出端作为所述电压输入模块的输出端。

优选的，所述信号调理模块包括：与所述电压互感器或所述三相积分器连接的抗汇叠滤波电路和平移放大电路。

优选的，还包括：与所述电量隔离传感器1连接的电源模块20，用于为所述电量隔离传感器1提供电能。

优选的，还包括：与所述中央处理模块连接的存储器，用于存储所述中央处理模块修正后的信号。

优选的，所述信号调理模块、所述电压输入模块、所述中央处理模块、所述三相积分器集成为一体。

一种矿热炉电量测量系统，包括：

电量隔离传感器；

与所述电量隔离传感器通讯的上位机，用于获取所述电量隔离传感器输出的数据。

优选的，还包括：与所述电量隔离传感器连接的拨码开关，用于选择所述上位机的通讯地址和波特率。

本发明所提供的电量隔离传感器采用经统一标定后的三相积分器，使得中央处理模块对所述三相积分器统一修正，角差补偿充分，补偿及时，因此，提高了数据采集的精度。此外，本发明还提供一种包括电量隔离传感器的矿热炉电量测量系统，通过将电量隔离传感器于上位机连接，能够实时读取电量隔离传感器输出的数据，进而确定功率因数补偿方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种电量隔离传感器结构图；

图2为本发明提供的另一种电量隔离传感器结构图；

图3为本发明提供的一种矿热炉电量测量系统结构图；

图4为本发明提供的另一种矿热炉电量测量系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

本发明的核心是提供一种电量隔离传感器，用于采集矿热炉的三相变压器二次侧的数据。此外，本发明还提供一种包含上述电量隔离传感器的矿热炉电量测量系统。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

实施例一

图1为本发明提供的一种电量隔离传感器结构图。电量隔离传感器1包括：

信号调理模块10，用于将获取的信号进行调理，如信号放大、信号平移、滤波等；

通常情况下，获取的信号无法满足后续电路的要求，因此需要将获取的信号经过信号调理模块10进行调理，以满足后续电路的输入要求。

与所述信号调理模块10连接的电压输入模块11，用于将获取的三相变压器2输出的电压信号进行隔离，并输出至所述信号调理模块10；

电压输入模块11获取到三相变压器2输出的电压信号后，并将所述电压信号进行隔离，经过电压输入模块11隔离后的电压信号输出至信号调理模块10。

经统一标定后的三相积分器12，用于对获取到的罗氏线圈3输出的电流信号进行积分，并将积分后的信号输入至所述信号调理模块10。

如果使用的三相积分器12没有经过统一标定，则中央处理模块13无法对其进行角差修正，导致电量隔离传感器1输出的数据精度低。因此，本发明在使用三相积分器12之前，首先对其进行统一标定，从而对获取到罗氏线圈3输出的电流信号进行积分，并将积分后的信号输入至信号调理模块10。当中央处理模块获取信号调理电路10输出的信号时，就能够对三相积分器12进行角差统一修正，从而提高电量隔离传感器1输出数据的精度。

与所述信号调理模块10连接的中央处理模块13，用于将所述信号调理模块10调理后的信号进行交流采样、数字处理与修正；

中央处理模块13是电量隔离传感器1的核心部件。信号调理模块10在获取电压输入模块11输出的电压信号和三相积分器12输出的电流信号后进行调理并直接输入至中央处理模块13的ADC端口，中央处理模块13对获取的信号进行交流采样、数字处理与修正。

本实施例提供的电量隔离传感器采用经统一标定后的三相积分器，使得中央处理模块对所述三相积分器统一修正，角差补偿充分，补偿及时，因此，提高了数据采集的精度。

需要说明的是，本实施例没有规定电量隔离传感器1的具体形式，作为一种优选的实施方式，所述信号调理模块10、所述电压输入模块11、所述中央处理模块13、所述三相积分器12集成为一体。

与采购组件自行组装的方式相比，采用一体化的结构，能够有效节约组装时间，携带方便，不容易损坏。

在具体实施中，为了能够方便连接电量隔离传感器1与三相变压器2和罗氏线圈3，所述电压输入模块11的输入端和所述三相积分器12的输入端均具有接线端子。

实施例二

图2为本发明提供的另一种电量隔离传感器结构图。作为一种优选的实施方式，所述电压输入模块11为：与三相变压器2输出端连接的多个阻性单元110和与多个阻性单元连接的多个电压互感器111，

其中，每个阻性单元110包括两个电阻网络，同一个阻性单元110的电阻网络与三相变压器的一组输出端连接，每个电压互感器111的输出端作为所述电压输入模块11的输出端。

阻性单元110的两个电阻网络通常选取较大功率电阻接入，然后经过电压互感器隔离，这样可以有效的利用电阻温度特性的合成特点来提高电量隔离传感器整体的温漂性能。此外，大功率电阻的设计还能满足电压输入模块11端口4KV以上的浪涌抑制能力；电压互感器111则可以保证该端口隔离耐压的安全规程要求。

如图2所示，三相积分器12具有一个正极输入端和一个负极输入端，所述正极输入端与所述负极输入端分别与罗氏线圈的一组接线端子的正极和负极连接，其中，每个三相积分器的正极输入端和负极输入端连接一个瞬态抑制二极管120。

由于瞬态抑制二极管120为低电容，对三相积分器的输入端进行了静电保护，可达到接触放电8KV的指标。

作为另一种优选的实施方式，所述信号调理模块10包括：与所述电压互感器111或所述三相积分器12连接的抗汇叠滤波电路100和平移放大电路101。

通过抗汇叠滤波电路100能够对电压互感器111输出的电压信号或三相积分器12输出的信号进行滤波，有效抑制混叠现象；通过平移放大电路101，将抗汇叠滤波电路100输出的信号进行平移和放大，以满足中央处理模块13的输入要求。

为了增加整机的一体性，所述电量隔离传感器，还包括：与所述电量隔离传感器1连接的电源模块20，用于为所述电量隔离传感器1提供电能。

优选的，所述电量隔离传感器1，还包括：与所述中央处理模块13连接的存储器21，用于存储所述中央处理模块13修正后的信号。

为了避免临时断电而电量隔离传感器无法进行数据采集，因此，需要对中央处理模块13修正后的信号进行保存，一旦出现断电现象，则从存储器21中获取。

实施例三

图3为本发明提供的一种矿热炉电量测量系统结构图。矿热炉电量测量系统包括：上述电量隔离传感器1；

与所述电量隔离传感器1通讯的上位机30，用于获取所述电量隔离传感器1输出的数据。

当电量隔离传感器1的中央处理模块13收到上位机30发送的指令后，读取该指令并将存储于存储器21中的数据上传至上位机30。

通过增加上位机，可以方便获取电量隔离传感器1采集的数据，以便进行后续工作。

需要说明的是本实施例并没有规定电量隔离传感器和上位机的通讯方式，例如，上位机通过接口转换模块与电量隔离传感器通讯，其中，所述接口转换模块采用RS232串行接口转RS485串行接口的方式。

图4为本发明提供的另一种矿热炉电量测量系统结构图。作为一种优选的实施方式，矿热炉电量测量系统，还包括：

与所述电量隔离传感器1连接的拨码开关40，用于选择所述上位机31的通讯地址和波特率。

通过拨码开关40可以更加方便设置上位机31的通讯地址及波特率。

以上对本发明所提供的电量隔离传感器及矿热炉电量测量系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电量隔离传感器，其特征在于，包括：

信号调理模块，用于将获取的信号进行调理；

与所述信号调理模块连接的电压输入模块，用于将获取的三相变压器输出的电压信号进行隔离，并输出至所述信号调理模块；

经统一标定后的三相积分器，用于对获取到的罗氏线圈输出的电流信号进行积分，并将积分后的信号输入至所述信号调理模块；

与所述信号调理模块连接的中央处理模块，用于将所述信号调理模块调理后的信号进行交流采样、数字处理与修正；

所述电压输入模块为：

与三相变压器输出端连接的多个阻性单元和与多个阻性单元连接的多个电压互感器，

其中，每个阻性单元包括两个电阻网络，同一个阻性单元的电阻网络与三相变压器的一组输出端连接，每个电压互感器的输出端作为所述电压输入模块的输出端。

2.根据权利要求1所述的电量隔离传感器，其特征在于，所述三相积分器具有一个正极输入端和一个负极输入端，所述正极输入端与所述负极输入端分别与罗氏线圈的一组接线端子的正极和负极连接，其中，每个三相积分器的正极输入端和负极输入端连接一个瞬态抑制二极管。

3.根据权利要求1所述的电量隔离传感器，其特征在于，所述电压输入模块的输入端和所述三相积分器的输入端均具有接线端子。

4.根据权利要求1所述的电量隔离传感器，其特征在于，所述信号调理模块包括：

与所述电压互感器或所述三相积分器连接的抗汇叠滤波电路和平移放大电路。

5.根据权利要求1所述的电量隔离传感器，其特征在于，还包括：

与所述电量隔离传感器连接的电源模块，用于为所述电量隔离传感器提供电能。

6.根据权利要求1所述的电量隔离传感器，其特征在于，还包括：

与所述中央处理模块连接的存储器，用于存储所述中央处理模块修正后的信号。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的电量隔离传感器，其特征在于，

所述信号调理模块、所述电压输入模块、所述中央处理模块、所述三相积分器集成为一体。

8.一种矿热炉电量测量系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至7任意一项所述的电量隔离传感器；

与所述电量隔离传感器通讯的上位机，用于获取所述电量隔离传感器输出的数据。

9.根据权利要求8所述的矿热炉电量测量系统，其特征在于，还包括：

与所述电量隔离传感器连接的拨码开关，用于选择所述上位机的通讯地址和波特率。