CN105866520A - 一种高低压双通道电流检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高低压双通道电流检测系统，包括第一罗氏线圈探头、第二罗氏线圈探头、信号检测与转换模块和双通道显示模块；所述信号检测与转换模块包括第一通道信号输入电路、第二通道信号输入电路和处理控制子模块，所述第一通道信号输入电路、第二通道信号输入电路分别与所述第一罗氏线圈探头、第二罗氏线圈探头连接，所述处理控制子模块用于对所述微分电压信号进行积分处理和AC/DC真有效值转换；所述双通道显示模块包括处理子模块和显示子模块。本发明提供的一种高低压双通道电流检测系统可以对高低压线路进行双通道电流检测和差值比较，检测误差小，使用方便。

Description

一种高低压双通道电流检测系统

技术领域

本发明涉及电力供电线路检测领域，特别涉及一种高低压双通道电流检测系统。

背景技术

在输变电电力系统中，高压电缆上电流负荷较大，为提高载流量，通常使用两条规格相同的电缆并排敷设。由于电缆回路电阻不同和敷设的差异、接触点老化等诸多因素，会引起负载电流分配不均的现象。为了杜绝电流过大带来的隐患，需要相应仪表及时监测线路电流。

高低压线路电流的检测一般通过电流传感器实现，分为电磁式电流互感器和电子式电流互感器两类。

目前电力系统使用最广泛的是电磁式电流互感器，通过铁芯的磁耦合实现一次二次侧之间的电流传感过程，用于驱动二次侧电器设备或供测量仪表使用。但是电磁式电流互感器存在以下缺点：绝缘要求复杂，体积大；输出端开路产生的高压对人员和设备存在威胁；固有的磁饱和、动态范围小、频率响应范围窄；输出信号不能直接和微机相连，难以适应电力系统自动化的发展趋势。

相比传统的电磁式电流互感器，电子式电流互感器采用霍尔传感器、空心线圈或光学装置作为一次电流传感器，产生与一次电流相对应的信号，二次转换器的输出可以是模拟量电压信号或数字信号，具有体积小、重量轻，绝缘性能好，频率响应范围宽，动态响应范围大，适合自动化测试等优点。

目前市面上电子式电流互感器能实现对单根线缆进行电流检测，但是不能进行双通道电流检测。要实现对于并排敷设的两根线缆电流检测，通常采取单台仪表分别进行检测。由于电流测试过程存在时间差，导致测试结果误差大，数据同步性差等问题。

发明内容

针对以上问题，本发明专利目的在于设计了一种高低压双通道电流检测系统，可以对高低压线路进行双通道电流检测和差值比较，检测误差小，使用方便。本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高低压双通道电流检测系统，包括第一罗氏线圈探头、第二罗氏线圈探头、信号检测与转换模块和双通道显示模块；其中，

所述第一罗氏线圈探头和第二罗氏线圈探头用于采集电路中电流的微分电压信号；

所述信号检测与转换模块包括第一通道信号输入电路、第二通道信号输入电路和处理控制子模块，所述第一通道信号输入电路、第二通道信号输入电路分别与所述第一罗氏线圈探头、第二罗氏线圈探头连接，所述处理控制子模块用于对所述微分电压信号进行积分处理和AC/DC真有效值转换；

所述双通道显示模块包括处理子模块和显示子模块。

进一步，本发明所述处理控制子模块包括积分电路和真有效值转换电路。

进一步，本发明所述处理控制子模块采用芯片型号为CS5480。

进一步，本发明所述处理子模块为单片机MSP430F4351。

进一步，本发明所述显示子模块为LCD液晶显示屏。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1是本发明一种高低压双通道电流检测系统的模块图；

图2是本发明一种高低压双通道电流检测系统的信号检测与转换模块电路图；

图3是本发明一种高低压双通道电流检测系统的积分电路图；

图4是本发明一种高低压双通道电流检测系统的真有效值转换电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提出了一种高低压双通道电流检测系统，请参阅图1，包括第一罗氏线圈探头、第二罗氏线圈探头、信号检测与转换模块和双通道显示模块；可以同时检测并显示两路交流信号电流强度、电流比较差值以及电流不平衡度。

所述第一罗氏线圈探头和第二罗氏线圈探头用于采集电路中电流的微分电压信号；所述信号检测与转换模块包括第一通道信号输入电路、第二通道信号输入电路和处理控制子模块，所述第一通道信号输入电路、第二通道信号输入电路分别与所述第一罗氏线圈探头、第二罗氏线圈探头连接，所述处理控制子模块用于对所述微分电压信号进行积分处理和AC/DC真有效值转换；所述双通道显示模块包括处理子模块和显示子模块。

本发明采用罗氏线圈作为电网中电流测量的传感头，让通有电流的电缆垂直穿过线圈的中心，产生电磁感应，从而感应出与被测电流大小相关的微分电压信号，微分电压信号经过积分器处理，还原成模拟信号，通过模数转换和单片机处理显示在LCD液晶显示屏上。

罗氏线圈是将导线均匀密绕在环形截面非磁性骨架上形成的空心电感线圈，线圈不含铁磁性材料，无磁滞效应；无磁饱和现象，具有体积小、精度高、测量范围宽，几乎没有相位误差的特点，正逐步取代传统的电磁式电流互感器，广泛用于继电保护，可控硅整流，变频调速，电阻焊等信号严重畸变的场合。罗氏线圈测量电流的理论依据是“法拉第电磁感应定律”和“安培环路定律”。当被测电流沿轴线通过罗氏线圈中心时,在环形绕组所包围的体积内产生相应变化的磁场，强度为H,由安培环路定律得：∮H·dl＝I(t)线圈的感应电压与H的变化率成正比，因此，所有线圈的感应电势之和与电流的变化率成正比。也就是：e(t)＝di/dt对输出电压e(t)求积分，可获取i，因此，罗氏线圈一般与积分器配套使用。

请参阅图2，所述处理控制子模块包括积分电路和真有效值转换电路。所述处理控制子模块采用芯片型号为CS5480。罗氏线圈探头输入的微分信号由A、B通道输入，经过电能检测芯片CS5480内部集成的积分和真有效值转换电路，最后输出可供单片机直接采集的数字信号。

罗氏线圈检测的微分电压信号需要送入积分电路进行处理，得到还原的模拟信号。请参阅图3，信号由J1输入，经过磁珠L1、L2滤除高频杂波，输入至运放反相端，与电容C6、运放U2构成了积分电路，输出的模拟信号经过磁珠L3输出。至此，构成了可以输出模拟电压信号的罗氏线圈传感器。积分模块主要是对罗氏线圈感应输出的电压信号通过RC滤波，再经过电阻分压后接入到集成运放芯片的输入脚上，最终得到还原的模拟电压信号。合理选择器件参数，能够保证传感器的测量灵敏度、精度和信号响应带宽。

当需要将罗氏线圈传感器输出的模拟信号显示出来时，需要进行AD转换，将它转换成为单片机可以识别的数字信号，并输出至液晶屏显示。请参阅图4，能够将模拟信号转换为数字信号，通过RX/TX接口与单片机进行通讯并完成传输数据。至此，完成了有数字接口的罗氏线圈传感器。真有效值转换模块实现电路中AC/DC真有效值转换，将输入的交流信号通过真有效值芯片转化为真有效值的直流电压，能够精确测量各种电压波形的有效值，而不必考虑被测波形的参数以及失真。在输出模拟信号或数字信号的罗氏线圈传感器上增加单片机显示电路，就可以完成对电缆电流的检测。但单通道构成的测量仪表，无法完成同相引出的两根或多根电缆电流检查。

所述处理子模块为单片机MSP430F4351。所述显示子模块为LCD液晶显示屏。将转换后的两路数字信号输入处理子模块处理，并将数据显示在LCD液晶显示屏上。采用高速数据采样系统，智能数字化全中文菜单，分别显示两路电流数值，电流差值和电流比值。

本发明提供的高低压双通道电流检测系统能够同时检测高低压线路双通道电流信号，具有测量精度高、误差小、测量数据同步性好、测试方便的特点。实际应用方面，不仅能对同向敷设的两根电缆电流进行检测，也能对不同向敷设的多根电缆电流数值进行检测，及时采取措施排除异常情况，减少经济损失。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高低压双通道电流检测系统，其特征在于，包括第一罗氏线圈探头、第二罗氏线圈探头、信号检测与转换模块和双通道显示模块；其中，

所述第一罗氏线圈探头和第二罗氏线圈探头用于采集电路中电流的微分电压信号；

所述信号检测与转换模块包括第一通道信号输入电路、第二通道信号输入电路和处理控制子模块，所述第一通道信号输入电路、第二通道信号输入电路分别与所述第一罗氏线圈探头、第二罗氏线圈探头连接，所述处理控制子模块用于对所述微分电压信号进行积分处理和AC/DC真有效值转换；

所述双通道显示模块包括处理子模块和显示子模块。

2.根据权利要求1所述的一种高低压双通道电流检测系统，其特征在于，所述处理控制子模块包括积分电路和真有效值转换电路。

3.根据权利要求1或2所述的一种高低压双通道电流检测系统，其特征在于，所述处理控制子模块采用芯片型号为CS5480。

4.根据权利要求1所述的一种高低压双通道电流检测系统，其特征在于，所述处理子模块为单片机MSP430F4351。

5.根据权利要求1所述的一种高低压双通道电流检测系统，其特征在于，所述显示子模块为LCD液晶显示屏。