CN114660349A - 馈线自动化终端ftu及信号调理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种馈线自动化终端FTU及信号调理方法，所述馈线自动化终端FTU包括电子式传感器、采集电路信号调理电路和采集芯片；采集电路信号调理电路包括微型互感器、信号防干扰处理电路和信号调理电路；将电子式传感器、采集电路信号调理电路和采集芯片对应连接在一起，微型互感器将不处于采集芯片测量范围内的第一电压信号转换为第二电压信号并输入至信号防干扰处理电路，信号防干扰处理电路对第二电压信号进行防干扰处理，将得到的第三电压信号输入至信号调理电路，信号调理电路将第三电压信号放大，并将得到的第四电压信号输入至采集芯片，从而提高信号传输精度、降低感应高电压隐患、提升带负载能力和抗干扰性。

Description

馈线自动化终端FTU及信号调理方法

技术领域

本发明涉及配电线路自动化技术领域，尤其涉及一种馈线自动化终端FTU及信号调理方法。

背景技术

馈线终端(Feeder Terminal Unit，FTU)作为中压架空线路物联网建设与改造的核心设备，部署在配电网10kV架空线路杆塔处，用于中压架空线路电网数据实时监测及故障处理等。

在图1中，交采板的信号调理模块是位于终端互感器和采集芯片之间的一种用于信号滤波、放大、保护的装置，其通过的信号是易受温度、浪涌和电磁干扰的小信号。在具体实现中，馈线终端通过集成于柱上开关的电子式互感器采集馈线上的电压电流信号。但是，电子式互感器由于自身的线缆阻抗、长度、和分布式参数，输出的无源、模拟小信号容易受到温度变化、浪涌、电磁干扰的影响。

在现有技术中，采用交采板电压信号调理电路解决上述问题，如图2所示，电压信号调理电路选择压敏电阻进行过压防护，电压互感器PT二次侧差分信号串联磁珠抑制高频噪声和干扰，配合一阶RC滤波回路，使流入计量芯片和保护芯片的差分信号符合芯片电压要求，但是，现有交采板电压信号调理电路并不能满足电子式互感器的输出信号要求，且存在信号传输精度低、感应高电压隐患、带负载能力弱、抗干扰性差以及二次侧需要负载阻抗匹配的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种馈线自动化终端FTU及信号调理方法，以解决现有技术中信号传输精度低、感应高电压隐患、带负载能力弱、抗干扰性差以及二次侧需要负载阻抗匹配的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明实施例第一方面公开了一种馈线自动化终端FTU，所述馈线自动化终端FTU包括：电子式传感器、采集电路信号调理电路和采集芯片；所述采集电路信号调理电路包括微型互感器、信号防干扰处理电路和信号调理电路；

所述电子式传感器的输出端与所述微型互感器的输入端连接，所述电子式传感器输出第一电压信号，并将所述第一电压信号输入至所述微型互感器；

所述微型互感器的输出端与所述信号防干扰处理电路的输入端连接，所述微型互感器判断所述第一电压信号是否处于所述采集芯片测量范围内，若否，根据所述微型互感器的一次额定电压和二次额定电压的比值，将所述第一电压信号转换为第二电压信号，并将所述第二电压信号输入至所述信号防干扰处理电路；若是，将所述第一电压信号输入至所述信号防干扰处理电路；其中，所述第二电压信号为所述采集芯片测量范围内的电压信号；

所述信号防干扰处理电路的输出端与所述信号调理电路的输入端连接，所述信号防干扰处理电路根据所述采样芯片的采样频率和目标频段，对所述第二电压信号进行防干扰处理，并将得到的第三电压信号输入至所述信号调理电路；

所述信号调理电路的输出端与所述采集芯片的输入端连接，所述信号调理电路将所述第三电压信号放大，并将得到的第四电压信号输入至所述采集芯片，使所述采集芯片将所述第四电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

可选的，所述电子式传感器的输出端通过双绞屏蔽线与所述微型互感器的输入端连接；

其中，所述双绞屏蔽线的内屏蔽层在所述微型互感器的二次侧接地，所述双绞屏蔽线的外屏蔽层在所述微型互感器的一次侧接地，所述微型互感器的一次侧为所述微型互感器的输入端侧，所述微型互感器的二次侧为所述微型互感器的输出端侧。

可选的，所述微型互感器为电压型微型互感器。

可选的，所述信号防干扰处理电路包括：瞬变抑制二极管和低通滤波器；

所述瞬变抑制二极管的输入端与所述微型互感器的输出端连接，所述瞬变抑制二极管的输出端与所述低通滤波器的输入端连接，所述瞬变抑制二极管接收所述第二电压信号，当所述瞬变抑制二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，将所述两极间的高阻抗变为低阻抗，对所述第二电压信号进行浪涌脉冲处理，并将处理后的第二电压信号输入至所述低通滤波器；

所述低通滤波器的输出端与所述信号调理电路的输入端连接，所述低通滤波器接收所述处理后的第二电压信号，根据所述采样芯片的采样频率和目标频段，将处于所述采样频率内和所述目标频段内的处理后的第二电压信号进行衰减，得到第三电压信号，并将所述第三电压信号输入至所述信号调理电路。

可选的，所述信号调理电路包括：电阻R1、电阻R2和运算放大器；

所述电阻R1的一端接地，另一端与所述运算放大器的负输入端连接，所述电阻R2并联在所述运算放大器的负输入端和所述运算放大器的输出端之间，所述运算放大器的正输入端与所述低通滤波器的输出端连接，所述运算放大器的输出端与所述采集芯片的输入端连接，所述运算放大器接收所述第三电压信号，利用所述第三电压信号、所述运算放大器的正输入端电压、所述运算放大器的负输入端电压以及所述运算放大器的输出端电压对所述第三电压信号进行调理放大，将得到的第四电压信号输入至所述采集芯片，使采集芯片将所述第四电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

可选的，还包括：抗混叠滤波电路；

所述抗混叠滤波电路的输入端与所述运算放大器的输出端连接，所述抗混叠滤波电路的输出端与所述采集芯片的输入端连接，所述抗混叠滤波电路接收所述第四电压信号，对所述第四电压信号进行抗混叠滤波处理，将得到的第五电压信号输入至所述采集芯片，使所述采集芯片将所述第五电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

可选的，所述采集芯片为模数转换ADC芯片。

本发明实施例第二方面公开了一种信号调理方法，应用于本发明实施例第一方面任一项所述的馈线自动化终端FTU，所述方法包括：

采集电路信号调理电路接收第一电压信号，所述第一电压信号由电子式互感器输出；

所述采集电路信号调理电路将所述第一电压信号进行调理，得到调理后的电压信号，并将所述调理后的电压信号输入至采集芯片，使所述采集芯片将所述调理后的电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

可选的，所述采集电路信号调理电路包括：微型互感器、信号防干扰处理电路和信号调理电路，所述采集电路信号调理电路接收第一电压信号，包括：

所述微型互感器接收第一电压信号；

相应的，所述采集电路信号调理电路对所述第一电压信号进行调理，得到调理后的电压信号，包括：

所述微型互感器判断所述第一电压信号是否处于所述采集芯片测量范围内，若否，根据所述微型互感器的一次额定电压和二次额定电压的比值，将所述第一电压信号转换为第二电压信号，并将所述第二电压信号输入至所述信号防干扰处理电路；若是，将所述第一电压信号输入至所述信号防干扰处理电路；其中，所述第二电压信号为所述采集芯片测量范围内的电压信号；

所述信号防干扰处理电路根据所述采样芯片的采样频率和目标频段，对所述第二电压信号进行防干扰处理，得到第三电压信号，将所述第三电压信号输入至所述信号调理电路；

所述信号调理电路将所述第三电压信号放大，并将得到的第四电压信号输入至所述采集芯片，使所述采集芯片将所述第四电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

可选的，所述信号防干扰处理电路包括：瞬变抑制二极管和低通滤波器，所述信号防干扰处理电路根据所述采样芯片的采样频率和目标频段，对所述第二电压信号进行防干扰处理，得到第三电压信号，将所述第三电压信号输入至所述信号调理电路，包括：

所述瞬变抑制二极管接收所述第二电压信号，当所述瞬变抑制二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，将所述两极间的高阻抗变为低阻抗，对所述第二电压信号进行浪涌脉冲处理，并将处理后的第二电压信号输入至所述低通滤波器；

所述低通滤波器接收所述处理后的第二电压信号，根据所述采样芯片的采样频率和目标频段，将处于所述采样频率内和所述目标频段内的处理后的第二电压信号进行衰减，得到第三电压信号，并将所述第三电压信号输入至所述信号调理电路。

基于上述本发明实施例提供的一种馈线自动化终端FTU及信号调理方法，所述馈线自动化终端FTU包括：电子式传感器、采集电路信号调理电路和采集芯片；所述采集电路信号调理电路包括微型互感器、信号防干扰处理电路和信号调理电路；所述电子式传感器的输出端与所述微型互感器的输入端连接，所述电子式传感器输出第一电压信号，并将所述第一电压信号输入至所述微型互感器；所述微型互感器的输出端与所述信号防干扰处理电路的输入端连接，所述微型互感器判断所述第一电压信号是否处于所述采集芯片测量范围内，若否，根据所述微型互感器的一次额定电压和二次额定电压的比值，将所述第一电压信号转换为第二电压信号，并将所述第二电压信号输入至所述信号防干扰处理电路；若是，将所述第一电压信号输入至所述信号防干扰处理电路；其中，所述第二电压信号为所述采集芯片测量范围内的电压信号；所述信号防干扰处理电路的输出端与所述信号调理电路的输入端连接，所述信号防干扰处理电路根据所述采样芯片的采样频率和目标频段，对所述第二电压信号进行防干扰处理，得到第三电压信号，将所述第三电压信号输入至所述信号调理电路；所述信号调理电路的输出端与所述采集芯片的输入端连接，所述信号调理电路将所述第三电压信号放大，并将得到的第四电压信号输入至所述采集芯片，使所述采集芯片将所述第四电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。在本方案中，将电子式传感器、采集电路信号调理电路和采集芯片对应连接在一起，微型互感器将不处于采集芯片测量范围内第一电压信号转换为第二电压信号并输入至信号防干扰处理电路，信号防干扰处理电路对第二电压信号进行防干扰处理，将得到的第三电压信号输入至信号调理电路，信号调理电路将第三电压信号放大，并将得到的第四电压信号输入至采集芯片，从而提高信号传输精度、降低感应高电压隐患、提升带负载能力和抗干扰性以及解决二次侧需要负载阻抗匹配的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种现有馈线终端的架构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种现有交采板电压信号调理电路图；

图3为本发明实施例提供的一种馈线自动化终端FTU的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种馈线自动化终端FTU的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种馈线自动化终端FTU的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种利用ADE9000设计形成混叠效应的应用场景图；

图7为本发明实施例提供的一种RC波器通带频率设计为48.25kHz时的幅频响应结果图；

图8为本发明实施例提供的再一种馈线自动化终端FTU的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种信号调理方法的流程示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种信号调理方法的流程示意图；

图11为本发明实施例提供的又一种信号调理方法的流程示意图。

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，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

由背景技术可知，现有交采板电压信号调理电路并不能满足电子式互感器的输出信号要求，且存在信号传输精度低、感应高电压隐患、带负载能力弱、抗干扰性差以及二次侧需要负载阻抗匹配的问题。

因此，本发明实施例提供一种馈线自动化终端FTU及信号调理方法，在本方案中，将电子式传感器、采集电路信号调理电路和采集芯片对应连接在一起，微型互感器将不处于采集芯片测量范围内第一电压信号转换为第二电压信号并输入至信号防干扰处理电路，信号防干扰处理电路对第二电压信号进行防干扰处理，将得到的第三电压信号输入至信号调理电路，信号调理电路将第三电压信号放大，并将得到的第四电压信号输入至采集芯片，从而提高信号传输精度、降低感应高电压隐患、提升带负载能力和抗干扰性以及解决二次侧需要负载阻抗匹配的问题。

需要说明的是，馈线自动化终端是安装在配电网馈线回路的柱上和开关柜等处，并具有遥信、遥测、遥控和馈线自动化功能的配电自动化终端。

如图3所示，为本发明实施例提供的一种馈线自动化终端FTU的结构示意图，该馈线自动化终端FTU包括：电子式传感器1、采集电路信号调理电路2和采集芯片3。

具体的，电子式传感器1的输出端与采集电路信号调理电路2的输入端连接，采集电路信号调理电路2的输出端与采集芯片3的输入端连接。

在本发明实施例中，采集电路信号调理电路2包括微型互感器、信号防干扰处理电路和信号调理电路。

如图4所示，为本发明实施例提供的另一种馈线自动化终端FTU的结构示意图，其中，采集电路信号调理电路2包括微型互感器21、信号防干扰处理电路22和信号调理电路23。

在具体实现中，电子式传感器1的输出端与微型互感器21的输入端连接，微型互感器21的输出端与信号防干扰处理电路22的输入端连接，信号防干扰处理电路22的输出端与信号调理电路23的输入端连接，信号调理电路23的输出端与采集芯片3的输入端连接。

在本发明实施例中，电子式传感器1的输出端通过双绞屏蔽线与微型互感器21的输入端连接。

其中，双绞屏蔽线的内屏蔽层在微型互感器21的二次侧接地，双绞屏蔽线的外屏蔽层在微型互感器21的一次侧接地。

微型互感器21的一次侧为微型互感器21的输入端侧，微型互感器21的二次侧为微型互感器21的输出端侧。

需要说明的是，微型互感器21即为电压互感器(Potential Transformer，PT)，用于隔离微型互感器21的一次侧和二次侧以及放大或缩小电压信号。

可选的，在本发明实施例中，微型互感器21为电压型微型互感器。

优选的，电压型微型互感器的线性度为0.2％，相位差小于10'，线性范围为正负10V，变比为10V：3.53V，工作温度为-40℃～+85℃。

具体的，电子式传感器1输出第一电压信号，并将第一电压信号输入至微型互感器21。

微型互感器21判断第一电压信号是否处于采集芯片测量范围内，若否，根据微型互感器21的一次额定电压和二次额定电压的比值，将第一电压信号转换为第二电压信号，并将第二电压信号输入至信号防干扰处理电路22。

其中，第二电压信号为采集芯片测量范围内的电压信号。

需要说明的是，微型互感器21的一次额定电压和二次额定电压的比值为微型互感器21的变比。

信号防干扰处理电路根据采样芯片3的采样频率和目标频段，对第二电压信号进行防干扰处理，得到第三电压信号，将第三电压信号输入至信号调理电路23。

信号调理电路23将第三电压信号放大，并将得到的第四电压信号输入至采集芯片3，使采集芯片3将第四电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

可选的，在一具体实施例中，电子式传感器1输出第一电压信号，并将第一电压信号输入至微型互感器21。

微型互感器21判断第一电压信号是否处于采集芯片测量范围内，若是，将第一电压信号输入至信号防干扰处理电路22。

信号防干扰处理电路根据采样芯片3的采样频率和目标频段，对第一电压信号进行防干扰处理，得到第二电压信号，将第二电压信号输入至信号调理电路23。

信号调理电路23将第二电压信号放大，并将得到的第三电压信号输入至采集芯片3，使采集芯片3将第三电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

在具体实现中，在采样时，电子式传感器1输出的额定电压为3.25V，而电子式传感器1输出的最大电压是额定电压的2倍，即3.25*2＝6.5V，微型互感器21判断出该最大电压处于采集芯片测量范围内，根据微型互感器21的一次额定电压和二次额定电压的比值(即微型互感器21的变比)，将第一电压信号转换为第二电压信号，即6.5*(3.53/10)＝2.2945V，峰值为2.2945*1.414＝3.244，但是，由于采样芯片的输入电压的峰值是正负5V，因此，电压值在额定电压的2倍的情况下，低于采样芯片的峰值。

在原本的额定电压的情况下，根据微型互感器21的一次额定电压和二次额定电压的比值(即微型互感器21的变比)，将第一电压信号转换为第二电压信号，即3.25*(3.53/10)＝1.14725V，峰值为1.14725*1.414＝1.622，由采样芯片的输入电压的峰值是正负5V可知，额定电压值远远小于采样芯片的峰值，因此，还需要调节电路，增大微型互感器21的二次侧电压范围。

结合图3和图4，如图5所示为本发明实施例提供的又一种馈线自动化终端FTU的结构示意图，其中，信号防干扰处理电路22包括：瞬变抑制二极管221和低通滤波器222。

具体的，瞬变抑制二极管221的输入端与微型互感器21的输出端连接，瞬变抑制二极管221的输出端与低通滤波器222的输入端连接。

在具体实现中，瞬变抑制二极管221接收第二电压信号，当瞬变抑制二极管221的两极受到反向瞬态高能量冲击时，将两极间的高阻抗变为低阻抗，对第二电压信号进行浪涌脉冲处理，并将处理后的第二电压信号输入至低通滤波器222。

具体的，低通滤波器222的输出端与信号调理电路23的输入端连接。

在具体实现中，低通滤波器接收处理后的第二电压信号，根据采样芯片的采样频率和目标频段，将处于采样频率内和所述目标频段内的处理后的第二电压信号进行衰减，得到第三电压信号，并将第三电压信号输入至信号调理电路。

需要说明的是，瞬变抑制二极管221即为TVS(Transient Voltage Suppressor)管。

TVS管是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10-12秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件免受各种浪涌脉冲的损坏。

可以理解的是，TVS管能够防止浪涌及脉冲群的干扰，能有效的移植干扰，从而保护后级电路的安全。

在本发明实施例中，低通滤波器222可以表示为LPF(Low-pass filter)。

在本发明实施例中，采样芯片3的采样频率为2048kHz，目标频段为0kHz至2.5kHz。

这里需要说明的是，采样芯片3的采样频率也称为奈奎斯特频率，也就是说，奈奎斯特频率为2048kHz。

在实际应用中，如图6所示，为本发明实施例提供的一种利用ADE9000设计形成混叠效应的应用场景图。

需要说明的是，ADE9000使用Σ-ΔADC(Σ-Δ型模数转换器)对电压信号和电流信号进行数字化处理。

ADE9000的精度为0.1％。

在图6中，高于采样频率(奈奎斯特频率)一半的频率组分镜像或折返至1024kHz以下，而采样频率附近的频率会移动到目标频段(即0kHz至2.5kHz)中。因此，需要通过无源RC低通滤波器衰减这些高频(2048kHz附近)信号，具体为：利用电容高阻、电感低阻特性，允许低频信号通过；利用电感高阻、电容低阻特性让高频信号接地，从而使高频信号不通过，进而达到衰减高频信号的目的，保证目标频段内失真小于0.4％。

计算无源RC滤波回路对2.5kHz目标频点造成0.4％精度误差时对应的db值，即20×log(1-0.004)＝20×(-0.00174)＝-0.0348db，从而检验设计是否能够在目标频段满足0.4％精度的同时又可有效衰减混叠信号。

在进行模拟仿真时，RC波器通带频率要求大于2.5kHz，设计为48.25kHz时的幅频响应效果如图7所示，在2.5kHz下高频信号衰减约为0.011dB(较50Hz)，在2048kHz下高频信号衰减约为32dB(较50Hz)，这种衰减保证高频信号在目标频段不会失真，且不会因为混叠造成不良影响。

也就是说，高频信号在目标频段2.5kHz较50Hz的实际衰减值(仿真计算值为0.011db)应小于上述公式计算值(0.0348db)，而高频信号在采样频率2048kHz较50Hz的实际衰减值(仿真计算值为32db)则应远大于公式计算值(0.0348db)。

需要说明的是，设备在50Hz时会进行软件校准，校准后认为50Hz点衰减为0。

db绝对值越大代表信号幅值衰减越严重。

结合图3、图4和图5，如图8所示为本发明实施例提供的再一种馈线自动化终端FTU的结构示意图，其中，信号调理电路23包括：电阻R1、电阻R2和运算放大器231。

具体的，电阻R1的一端接地，另一端与运算放大器231的负输入端连接，电阻R2并联在运算放大器231的负输入端和运算放大器231的输出端之间，运算放大器231的正输入端与低通滤波器222的输出端连接，运算放大器231的输出端与采集芯片3的输入端连接。

在具体实现中，运算放大器231接收第三电压信号，利用第三电压信号、运算放大器231的正输入端电压、运算放大器231的负输入端电压以及运算放大器231的输出端电压对第三电压信号进行调理放大，将得到的第四电压信号输入至采集芯片3，使采集芯片3将第四电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

在图8中，Vi为输入信号(即为需调理信号)，运算放大器231的2管脚和3管脚的电压分别为V2和V3，Vo为输出信号。

在本发明实施例中，运算放大器231的型号为ADA4177。

需要说明的是，ADA4177具有低失调电压和低漂移、低输入偏置电流、低噪声和低功耗等特性。ADA4177输入提供出色的精密放大器鲁棒性，可为偏离任一电源32V的信号提供输入保护，以及提供70dB的1000MHz电磁干扰(EMI)抑制能力。ADI4177输入阻抗差模为4MΩ、共模为130GΩ。

在实际应用中，采用正比例放大电路模式，利用ADA4177对接收到的第三电压信号进行调理放大，具体为：根据运放的虚断原理，则V2＝Vo*R1/(R1+R2)，又根据运放的虚短原理，则V2＝V3，所以Vi＝Vo*R1/(R1+R2)，则放大比例Au＝Vo/Vi＝1+R2/R1。

例如，放大比例为5/3.24＝1.54，取1.5，即利用ADA4177对接收到的第三电压信号放大1.5倍。

在本发明实施例中，采集芯片3为模数转换ADC芯片。

在具体实现中，采集芯片3接收信号调理电路23输出的第四电压信号，将第四电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

也就是说，采集芯片3接收运算放大器231输出的第四电压信号，将第四电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

如图8所示，馈线自动化终端FTU还包括：抗混叠滤波电路4。

具体的，抗混叠滤波电路4的输入端与运算放大器231的输出端连接，抗混叠滤波电路4的输出端与采集芯片3的输入端连接。

在具体实现中，抗混叠滤波电路4接收第四电压信号，对第四电压信号进行抗混叠滤波处理，将得到的第五电压信号输入至采集芯片3，使采集芯片3将第五电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

可选的，在一具体实施例中，采集芯片3接收抗混叠滤波电路4输出的第五电压信号，将第五电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

基于本发明实施例提供的一种馈线自动化终端FTU，将电子式传感器、采集电路信号调理电路和采集芯片对应连接在一起，微型互感器将不处于采集芯片测量范围内第一电压信号转换为第二电压信号并输入至信号防干扰处理电路，信号防干扰处理电路对第二电压信号进行防干扰处理，将得到的第三电压信号输入至信号调理电路，信号调理电路将第三电压信号放大，并将得到的第四电压信号输入至采集芯片，从而提高信号传输精度、降低感应高电压隐患、提升带负载能力和抗干扰性以及解决二次侧需要负载阻抗匹配的问题。

与上述本发明实施例示出的馈线自动化终端FTU相对应，本发明实施例还对应提供了一种信号调理方法，如图9所示，该信号调理方法主要包括以下步骤：

步骤S901：采集电路信号调理电路接收第一电压信号。

在步骤S901中，第一电压信号由电子式互感器输出。

在具体实现步骤S901的过程中，电子式互感器输出第一电压信号，并将第一电压信号输入至采集电路信号调理电路，采集电路信号调理电路接收该第一电压信号。

步骤S902：采集电路信号调理电路将第一电压信号进行调理，得到调理后的电压信号，并将调理后的电压信号输入至采集芯片，使采集芯片将调理后的电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

在具体实现步骤S902的过程中，采集电路信号调理电路将接收到的第一电压信号进行调理，得到调理后的电压信号，并将得到的调理后的电压信号输入至采集芯片，使采集芯片将调理后的电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

基于本发明实施例提供的一种信号调理方法，通过采集电路信号调理电路接收第一电压信号；采集电路信号调理电路将第一电压信号进行调理，得到调理后的电压信号，并将调理后的电压信号输入至采集芯片，使采集芯片将调理后的电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。在本方案中，采集电路信号调理电路将接收到的第一电压信号进行调理，并将得到的调理后的电压信号输入至采集芯片，从而提高信号传输精度、降低感应高电压隐患、提升带负载能力和抗干扰性以及解决二次侧需要负载阻抗匹配的问题。

基于上述本发明实施例提供的一种信号调理方法，如图10所示，为本发明实施例提供的另一种信号调理方法的流程示意图，其中，采集电路信号调理电路包括：微型互感器、信号防干扰处理电路和信号调理电路，该信号调理方法主要包括以下步骤：

步骤S1001：微型互感器接收第一电压信号。

在具体实现步骤S1001的过程中，电子式互感器输出第一电压信号，并将第一电压信号输入至微型互感器，微型互感器接收该第一电压信号。

步骤S1002：微型互感器判断第一电压信号是否处于采集芯片测量范围内，若否，执行步骤S1003，若是，执行步骤S1006。

步骤S1003：根据微型互感器的一次额定电压和二次额定电压的比值，将第一电压信号转换为第二电压信号，并将第二电压信号输入至信号防干扰处理电路。

在步骤S1003中，微型互感器的一次额定电压和二次额定电压的比值为微型互感器的变比。

第二电压信号为采集芯片测量范围内的电压信号。

在具体实现步骤S1003的过程中，微型互感器判断出第一电压信号不处于采集芯片测量范围内，则根据微型互感器的一次额定电压和二次额定电压的比值，将第一电压信号转换为第二电压信号，并将转换得到的第二电压信号输入至信号防干扰处理电路。

步骤S1004：信号防干扰处理电路根据采样芯片的采样频率和目标频段，对第二电压信号进行防干扰处理，得到第三电压信号，将第三电压信号输入至信号调理电路。

在具体实现步骤S1004的过程中，信号防干扰处理电路接收微型互感器输出的第二电压信号，根据采样芯片的采样频率和目标频段，对第二电压信号进行防干扰处理，得到第三电压信号，将得到的第三电压信号输入至信号调理电路。

步骤S1005：信号调理电路将第三电压信号放大，并将得到的第四电压信号输入至采集芯片，使采集芯片将第四电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

在具体实现步骤S1005的过程中，信号调理电路接收信号防干扰处理电路输出的第三电压信号，将第三电压信号放大，得到第四电压信号，并将得到的第四电压信号输入至采集芯片，使采集芯片接收第四电压信号，并将第四电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

步骤S1006：将第一电压信号输入至信号防干扰处理电路。

在具体实现步骤S1006的过程中，微型互感器判断出第一电压信号处于采集芯片测量范围内，则直接将第一电压信号输入至信号防干扰处理电路。

步骤S1007：信号防干扰处理电路根据采样芯片的采样频率和目标频段，对第一电压信号进行防干扰处理，得到第六电压信号，将第六电压信号输入至信号调理电路。

在具体实现步骤S1007的过程中，信号防干扰处理电路接收微型互感器输出的第一电压信号，根据采样芯片的采样频率和目标频段，对第一电压信号进行防干扰处理，得到第六电压信号，将得到的第六电压信号输入至信号调理电路。

步骤S1008：信号调理电路将第六电压信号放大，并将得到的第七电压信号输入至采集芯片，使采集芯片将第七电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

在具体实现步骤S1008的过程中，信号调理电路接收信号防干扰处理电路输出的第六电压信号，将第六电压信号放大，得到第七电压信号，并将得到的第七电压信号输入至采集芯片，使采集芯片接收第七电压信号，并将第七电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

基于本发明实施例提供的一种信号调理方法，通过微型互感器将接收到的不处于采集芯片测量范围内第一电压信号转换为第二电压信号并输入至信号防干扰处理电路，信号防干扰处理电路对第二电压信号进行防干扰处理，将得到的第三电压信号输入至信号调理电路，信号调理电路将第三电压信号放大，并将得到的第四电压信号输入至采集芯片，从而提高信号传输精度、降低感应高电压隐患、提升带负载能力和抗干扰性以及解决二次侧需要负载阻抗匹配的问题。

基于上述本发明实施例提供的一种信号调理方法，如图11所示，为本发明实施例提供的又一种信号调理方法的流程示意图，其中，采集电路信号调理电路还包括：抗混叠滤波电路，信号防干扰处理电路包括：瞬变抑制二极管和低通滤波器，信号调理电路包括：电阻R1、电阻R2和运算放大器，该信号调理方法主要包括以下步骤：

步骤S1101：微型互感器接收第一电压信号。

步骤S1102：微型互感器判断第一电压信号是否处于采集芯片测量范围内，若否，执行步骤S1103，若是，执行步骤S1108。

步骤S1103：根据微型互感器的一次额定电压和二次额定电压的比值，将第一电压信号转换为第二电压信号，并将第二电压信号输入至信号防干扰处理电路。

需要说明的是，上述步骤S1101至步骤S1103的执行原理和过程与图10中公开的步骤S1001至步骤S1003的执行原理和过程相同，可参见，这里不再赘述。

步骤S1104：瞬变抑制二极管接收第二电压信号，当瞬变抑制二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，将两极间的高阻抗变为低阻抗，对第二电压信号进行浪涌脉冲处理，并将处理后的第二电压信号输入至低通滤波器。

步骤S1105：低通滤波器接收处理后的第二电压信号，根据采样芯片的采样频率和目标频段，将处于采样频率内和目标频段内的处理后的第二电压信号进行衰减，得到第三电压信号，并将第三电压信号输入至运算放大器。

步骤S1106：运算放大器接收第三电压信号，利用第三电压信号、运算放大器的正输入端电压、运算放大器的负输入端电压以及运算放大器的输出端电压对第三电压信号进行调理放大，将得到的第四电压信号输入至抗混叠滤波电路。

步骤S1107：抗混叠滤波电路接收第四电压信号，对第四电压信号进行抗混叠滤波处理，将得到的第五电压信号输入至采集芯片，使采集芯片将第八电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

步骤S1108：将第一电压信号输入至瞬变抑制二极管。

在具体实现步骤S1108的过程中，微型互感器判断出第一电压信号处于采集芯片测量范围内，则直接将第一电压信号输入至瞬变抑制二极管。

步骤S1109：瞬变抑制二极管接收第一电压信号，当瞬变抑制二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，将两极间的高阻抗变为低阻抗，对第一电压信号进行浪涌脉冲处理，并将处理后的第一电压信号输入至低通滤波器。

步骤S1110：低通滤波器接收处理后的第一电压信号，根据采样芯片的采样频率和目标频段，将处于采样频率内和目标频段内的处理后的第一电压信号进行衰减，得到第六电压信号，并将第六电压信号输入至运算放大器。

步骤S1111：运算放大器接收第六电压信号，利用第六电压信号、运算放大器的正输入端电压、运算放大器的负输入端电压以及运算放大器的输出端电压对第六电压信号进行调理放大，将得到的第七电压信号输入至抗混叠滤波电路。

步骤S1112：抗混叠滤波电路接收第七电压信号，对第七电压信号进行抗混叠滤波处理，将得到的第八电压信号输入至采集芯片，使采集芯片将第八电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

基于本发明实施例提供的一种信号调理方法，通过微型互感器将接收到的不处于采集芯片测量范围内第一电压信号转换为第二电压信号并输入至信号防干扰处理电路，信号防干扰处理电路对第二电压信号进行防干扰处理，将得到的第三电压信号输入至信号调理电路，信号调理电路将第三电压信号放大，并将得到的第四电压信号输入至采集芯片，从而提高信号传输精度、降低感应高电压隐患、提升带负载能力和抗干扰性以及解决二次侧需要负载阻抗匹配的问题。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本申请可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种馈线自动化终端FTU，其特征在于，所述馈线自动化终端FTU包括：电子式传感器、采集电路信号调理电路和采集芯片；所述采集电路信号调理电路包括微型互感器、信号防干扰处理电路和信号调理电路；

所述电子式传感器的输出端与所述微型互感器的输入端连接，所述电子式传感器输出第一电压信号，并将所述第一电压信号输入至所述微型互感器；

所述微型互感器的输出端与所述信号防干扰处理电路的输入端连接，所述微型互感器判断所述第一电压信号是否处于所述采集芯片测量范围内，若否，根据所述微型互感器的一次额定电压和二次额定电压的比值，将所述第一电压信号转换为第二电压信号，并将所述第二电压信号输入至所述信号防干扰处理电路；若是，将所述第一电压信号输入至所述信号防干扰处理电路；其中，所述第二电压信号为所述采集芯片测量范围内的电压信号；

所述信号防干扰处理电路的输出端与所述信号调理电路的输入端连接，所述信号防干扰处理电路根据所述采样芯片的采样频率和目标频段，对所述第二电压信号进行防干扰处理，并将得到的第三电压信号输入至所述信号调理电路；

所述信号调理电路的输出端与所述采集芯片的输入端连接，所述信号调理电路将所述第三电压信号放大，并将得到的第四电压信号输入至所述采集芯片，使所述采集芯片将所述第四电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

2.根据权利要求1所述的馈线自动化终端FTU，其特征在于，所述电子式传感器的输出端通过双绞屏蔽线与所述微型互感器的输入端连接；

其中，所述双绞屏蔽线的内屏蔽层在所述微型互感器的二次侧接地，所述双绞屏蔽线的外屏蔽层在所述微型互感器的一次侧接地，所述微型互感器的一次侧为所述微型互感器的输入端侧，所述微型互感器的二次侧为所述微型互感器的输出端侧。

3.根据权利要求1所述的馈线自动化终端FTU，其特征在于，所述微型互感器为电压型微型互感器。

4.根据权利要求1所述的馈线自动化终端FTU，其特征在于，所述信号防干扰处理电路包括：瞬变抑制二极管和低通滤波器；

所述瞬变抑制二极管的输入端与所述微型互感器的输出端连接，所述瞬变抑制二极管的输出端与所述低通滤波器的输入端连接，所述瞬变抑制二极管接收所述第二电压信号，当所述瞬变抑制二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，将所述两极间的高阻抗变为低阻抗，对所述第二电压信号进行浪涌脉冲处理，并将处理后的第二电压信号输入至所述低通滤波器；

所述低通滤波器的输出端与所述信号调理电路的输入端连接，所述低通滤波器接收所述处理后的第二电压信号，根据所述采样芯片的采样频率和目标频段，将处于所述采样频率内和所述目标频段内的处理后的第二电压信号进行衰减，得到第三电压信号，并将所述第三电压信号输入至所述信号调理电路。

5.根据权利要求1所述的馈线自动化终端FTU，其特征在于，所述信号调理电路包括：电阻R1、电阻R2和运算放大器；

所述电阻R1的一端接地，另一端与所述运算放大器的负输入端连接，所述电阻R2并联在所述运算放大器的负输入端和所述运算放大器的输出端之间，所述运算放大器的正输入端与所述低通滤波器的输出端连接，所述运算放大器的输出端与所述采集芯片的输入端连接，所述运算放大器接收所述第三电压信号，利用所述第三电压信号、所述运算放大器的正输入端电压、所述运算放大器的负输入端电压以及所述运算放大器的输出端电压对所述第三电压信号进行调理放大，将得到的第四电压信号输入至所述采集芯片，使采集芯片将所述第四电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

6.根据权利要求1所述的馈线自动化终端FTU，其特征在于，还包括：抗混叠滤波电路；

所述抗混叠滤波电路的输入端与所述运算放大器的输出端连接，所述抗混叠滤波电路的输出端与所述采集芯片的输入端连接，所述抗混叠滤波电路接收所述第四电压信号，对所述第四电压信号进行抗混叠滤波处理，将得到的第五电压信号输入至所述采集芯片，使所述采集芯片将所述第五电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

7.根据权利要求1所述的馈线自动化终端FTU，其特征在于，所述采集芯片为模数转换ADC芯片。

8.一种信号调理方法，其特征在于，应用于权利要求1至7任一项所述的馈线自动化终端FTU，所述方法包括：

采集电路信号调理电路接收第一电压信号，所述第一电压信号由电子式互感器输出；

所述采集电路信号调理电路将所述第一电压信号进行调理，得到调理后的电压信号，并将所述调理后的电压信号输入至采集芯片，使所述采集芯片将所述调理后的电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述采集电路信号调理电路包括：微型互感器、信号防干扰处理电路和信号调理电路，所述采集电路信号调理电路接收第一电压信号，包括：

所述微型互感器接收第一电压信号；

相应的，所述采集电路信号调理电路对所述第一电压信号进行调理，得到调理后的电压信号，包括：

所述微型互感器判断所述第一电压信号是否处于所述采集芯片测量范围内，若否，根据所述微型互感器的一次额定电压和二次额定电压的比值，将所述第一电压信号转换为第二电压信号，并将所述第二电压信号输入至所述信号防干扰处理电路；若是，将所述第一电压信号输入至所述信号防干扰处理电路；其中，所述第二电压信号为所述采集芯片测量范围内的电压信号；

所述信号防干扰处理电路根据所述采样芯片的采样频率和目标频段，对所述第二电压信号进行防干扰处理，得到第三电压信号，将所述第三电压信号输入至所述信号调理电路；

所述信号调理电路将所述第三电压信号放大，并将得到的第四电压信号输入至所述采集芯片，使所述采集芯片将所述第四电压信号转换成以离散数字量表示的数字信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述信号防干扰处理电路包括：瞬变抑制二极管和低通滤波器，所述信号防干扰处理电路根据所述采样芯片的采样频率和目标频段，对所述第二电压信号进行防干扰处理，得到第三电压信号，将所述第三电压信号输入至所述信号调理电路，包括：

所述瞬变抑制二极管接收所述第二电压信号，当所述瞬变抑制二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，将所述两极间的高阻抗变为低阻抗，对所述第二电压信号进行浪涌脉冲处理，并将处理后的第二电压信号输入至所述低通滤波器；

所述低通滤波器接收所述处理后的第二电压信号，根据所述采样芯片的采样频率和目标频段，将处于所述采样频率内和所述目标频段内的处理后的第二电压信号进行衰减，得到第三电压信号，并将所述第三电压信号输入至所述信号调理电路。

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