CN201191561Y - 高稳定性电压互感器 - Google Patents

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CN201191561Y CNU2008200672600U CN200820067260U CN201191561Y CN 201191561 Y CN201191561 Y CN 201191561Y CN U2008200672600 U CNU2008200672600 U CN U2008200672600U CN 200820067260 U CN200820067260 U CN 200820067260U CN 201191561 Y CN201191561 Y CN 201191561Y
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Abstract

本实用新型为一种高稳定性电压互感器，用以与一处理器相连接，获取一电压值；：其包括：一电压采样组件，其从所述的电力线上采集到实时的电压信号；一电压信号处理电路，其与所述的电压采样组件的输出端相连接，将所述的实时的电压信号进行整流转换为直流电压信号；一电压/频率转换单元，其与所述的电压信号处理电路相连接，将所述的电压取样信号的电压值转换为与之对应的频率信号输出，一电路基板，所述的电压信号处理电路和所述的电压/频率转换单元设置在所述的电路基板上。

Description

高稳定性电压互感器
技术领域
本实用新型涉及的是一种互感器，特别涉及的是一种从电力线直接获取电压信号，通过电压/频率转换获取用频率表征电压值的高稳定性电压互感器。
背景技术
电压互感器实际上是一个带铁心的变压器。一般应用于高压领域，它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通
Figure Y20082006726000041
，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器将高电压按比例转换成低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等；主要是电磁式的(电容式电压互感器应用广泛)，另有非电磁式的，如电子式、光电式。电压互感器的运行情况相当于2次侧开路的变压器，其负载为阻抗较大的测量仪表。副边电流产生的压降和励磁电流的存在是电压互感器误差之源。电压互感器副边不能接过多的负载；且要求铁心不饱和(0.6-0.8T)。中国专利中公开了多项关于高压互感器的专利，但是由于其都是基于变压器的基础理论上，进行的改进，因此其是无法根本改变现有互感器的缺陷，其工艺复杂、体积庞大并且反应出的电压值的准确率随着材料、工艺精度和环境的改变而产生较大的误差。
鉴于上述的缺陷，本案创作者经过长时间的研究和实验终于获得本实用新型。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种高稳定性电压互感器，用以克服上述缺陷。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案在于，提供一种高稳定性电压互感器，用以与一处理器相连接，获取一电压值；其包括：
一电压采样组件，其从所述的电力线上采集到实时的电压信号；
一电压信号处理电路，其与所述的电压采样组件的输出端相连接，将所述的实时的电压信号进行整流转换为直流电压信号；
一电压/频率转换单元，其与所述的电压信号处理电路相连接，将所述的电压取样信号的电压值转换为与之对应的频率信号输出；
还包括：一电路基板，所述的电压信号处理电路和所述的电压/频率转换单元设置在所述的电路基板上。
较佳的，还包括：一电源电路，其与所述的电压信号处理电路相，将所述的电压进行稳压、滤波转换成电源电压输出。
较佳的，所述的电压采样组件为机械结构组件，其包括：
一导电采样件，其为一导电块，设置在所述的电压采样组件本体上，并与所述的金属电力线直接接触，当所述的电力线具有绝缘皮时，所述的导电块为针齿状结构，其刺入所述的电力线与电力线芯接触，获取电力线上实时的电压信号；
一采样固定件，其相对设置于所述的金属电力线另一侧，其包括一螺栓和一压线块，所述的螺栓螺接于所述的电压采样组件本体内，其一端与所述的压线块相抵靠，所述的压线块压迫在所述的电力线上。
较佳的，所述的电压信号处理电路包括：一第一电压电路，其对所述的实时的电压信号进行处理产生一第一电压，其包括：一第一电阻、一与之串联的第一稳压管，一与所述的第一电阻并联的整流桥，其中所述的第一电阻的两端获得的即为所述的实时的电压信号，所述的整流桥输出第一电压。
较佳的，所述的电源电路包括：一第四电阻，其与所述的整流桥串联用以降压；
一并联的第二稳压管、第一电容和第二电容用以进行稳压、滤波形成稳定的电源输出。
较佳的，所述的电压/频率转换单元包括：
一积分电路，其对所述的电压取样信号的电压值进行积分处理转换为与所述的电压值成正比的电流值；
一电压/频率转换电路，其与所述的积分电路的输出端相连接，接收所述的电流信号并输出与所述的电压值成正比的频率信号。
较佳的，所述的积分电路包括：
一积分器，其反相输入端获得所述的电压取样信号，所述的电源电路为其提供工作电压；
一并联的第五电阻和第三电容的一并联端与所述的积分器的同相输入端相连接，另一端接地；
一串联的第四电容、第一二极管以及一第五电容，作为反馈防止所述的积分器输出发生信号漂移，其中所述的第四电容的一端与电源电路相连接，所述的第一二极管的阴极接地，所述的第一二极管和第五电容连接点与所述的积分器输出端相连，所述的第五电容另一端引回所述的积分器反相输入端。
较佳的，所述的电压/频率转换电路包括：一电压/频率转换芯片，其输入端用以获得所述的电流信号，所述的电源电路为其提供工作电压；
一基准电压生成电路，其包括：一第一三极管，其集电极与所述的电源电路相连，其基极与所述的电压/频率转换芯片基准电压输出端相连；一串联的第六电阻和第七电阻，其一端和所述的第一三极管的基极相连，另一端接地，其串联点与所述的第一三极管的发射极相连。
较佳的，还包括：一光电隔离元件，其一输入端与所述的电压/频率转换芯片的输出端相连接，其另一输入端接地。
较佳的，所述的光电隔离元件为光电耦合器、发光二极管或光纤其中之一；
与现有技术比较本实用新型的有益效果在于，使用安全、准确性高、对工艺的要求低、生产成本低。
附图说明
图1为本实用新型高稳定性电压互感器的功能结构框图；
图2为本实用新型高稳定性电压互感器一较佳实施例的功能结构框图；
图3为本实用新型高稳定性电压互感器连接部分的机械结构示意图；
图3A为本实用新型高稳定性电压互感器电压采样组件A的机械结构计图；
图4为本实用新型高稳定性电压互感器较佳实施例一的电路图；
图5为本实用新型高稳定性电压互感器较佳实施例二的电路图。
具体实时方式
以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
请参阅图1所示，其为本实用新型高稳定性电压互感器的功能结构框图，其包括：
一电压采集单元2，其从所述的电力线1路上获取实时的电压信号并转为电压取样信号；
一电压/频率转换单元3，其将所述的电压取样信号的电压值转换为与之对应的频率信号输出，相应的具有专用转换功能的频率/电压转换设备就可以依次获得此时电力线1对应的电压值，其可以应用于高压电力线路如(10KV线路)或者是一般的电力线路如(220V)。
请参阅图2所示，其为本实用新型高稳定性电压互感器一较佳实施例的功能结构框图；
一电压采样组件21，其从所述的电力线1上采集到实时的电压信号；一电压信号处理电路22，其将所述实时的电压信号进行整流转换为直流电压信号；以及电源电路23，其将所述的电压进行稳压、滤波转换成电源电压输出，相较于现有的一些电压互感器而言，现有的其电源电压互感器一般是外接的，而本实用新型的高稳定性电压互感器的电源是自身直接从电力线1获取的，上述三部分实际上构成了所述的电压采集单元2；
还包括：一积分电路31，其对所述的电压取样信号的电压值进行积分处理转换为与所述的电压值成正比的电流值；其与所述的电压信号处理电路22相连接，同时还需要所述的电源电路23为其提供工作电源；一电压/频率转换芯片32，其输入端用以获得所述的电流信号，并输出一与所述的电压信号存在关系的频率信号，所述的电压/频率转换芯片32与所述的积分电路31相连接，给所述的积分电路31一个反馈信号，防止产生漂移误差；一基准电压生成电路33，为所述的电压/频率转换芯片32提供基准的电压，所述的电源电路23为所述的电压/频率转换芯片32以及所述的基准电压生成电路33提供工作电压；为了保证输出的电力的安全性，还包括：一光电隔离元件34，其一输入端与所述的电压/频率转换芯片32的输出端相连接，其另一输入端接地，其中还包括一电路基板(图中未示)，所述的电压信号处理电路22和所述的电压/频率转换单元3设置在所述的电路基板上。
其中，所述的电压采样组件21为机械结构组件，其包括：一导电采样件，获取电力线1上实时的电压信号，其通过直接接触金属电力线或透过绝缘皮接触电力线芯，获取电力线1上实时的电压信号；采样固定件，使所述的导电采样件与所述的电力线1连接位置关系稳固。请参阅图3所示，其为本实用新型高稳定性电压互感器连接部分的机械结构示意图；并结合图3A所示，其是对应的A部分的放大图，当所述的电力线1具有绝缘皮11时，所述的导电采样件213为针齿状结构，其刺入所述的电力线与电力线芯12接触，所述的采样固定件为一螺栓211和一压线块212，通过所述的螺栓211的旋紧使压线块212压迫在所述的电力线1上则针齿状结构的导电采样件的尖端与所述的电力线芯12相接触，用于整个高稳定性电压互感器本体4的存在自然这种连接是很紧密的。
请参阅图4所示，其为本实用新型高稳定性电压互感器较佳实施例一的电路图；其是将上述图2中的结构进行了细化，是本领域技术人员在图2的功能结构框图的思想上做出的一个实施例而已，其是可以做出很多等效变换的；其中，所述的电压信号处理电路包括：一第一电压电路，其对所述的实时的电压信号进行处理产生一第一电压，其包括：一第一电阻R1、一与之串联的第一稳压管DW，一与所述的第一电阻R1并联的整流桥D1-D4，其中所述的第一电阻R1的两端获得的即为所述的实时的电压信号，所述的整流桥D1-D4输出第一电压；
所述的电源电路包括：一第四电阻R14，其与所述的整流桥D1-D4串联用以降压；
一并联的第二稳压管DW1、第一电容C1和第二电容C2用以进行稳压、滤波形成稳定的电源输出。
一积分器IC1，其反相输入端获得所述的电压取样信号，所述的电源电路为其提供工作电压，其输出端设置一电阻R4；
一并联的第五电阻R3和第三电容C4的一并联端与所述的积分器IC1的同相输入端相连接，另一端接地；
一串联的第四电容C3、第一二极管D5以及一第五电容C5，作为反馈防止所述的积分器IC1输出发生信号漂移，其中所述的第四电容C3的一端与电源电路相连接，所述的第一二极管D5的阴极接地，所述的第一二极管D5和第五电容C5连接点与所述的积分器IC1输出端相连，所述的第五电容C5另一端引回所述的积分器IC1反相输入端。所述的电压/频率转换芯片IC2，其输入端用以获得所述的电流信号，所述的电源电路为其提供工作电压；
所述的基准电压生成电路，其包括：一第一三极管Q，其集电极与所述的电源电路相连，其基极与所述的电压/频率转换芯片IC2基准电压输出端相连；一串联的第六电阻R8和第七电阻R9，其一端和所述的第一三极管Q的基极相连，另一端接地，其串联点与所述的第一三极管Q的发射极相连，还包括一第八电阻R10与所述的串联的第六电阻R8和第七电阻R9相并联。
所述的光电隔离元件为光电耦合器IC3，其一输入端与所述的电压/频率转换芯片IC2的输出端相连接，其另一输入端接地。
请参阅分别参阅图5所示，其分别为本实用新型高稳定性电压互感器较佳实施例二电路图；其与实施例一的区别在于，所述的光电隔离元件采用是发光二极管LED和光纤X，这种方式来实现，其传输距离可以通过光纤X的长度来确定。
事实上对于本实用新型所述的高稳定性电压互感器其输出的为一频率信号，该频率信号与电力线上的电压值是有关系的，因此需要一种可以实现频率/电压转换设备来实现这种转换，在上述三个实施例中附带了一种可以用以转换的设备，即一微处理器(MCU)，通过内置的程序算法，根据接收的频率信号转换为电压值，当然也可以采用相应的频率/电压转换芯片进行处理。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1、一种高稳定性电压互感器，用以与一处理器相连接，获取一电压值；其特征在于：其包括：
一电压采样组件，其从所述的电力线上采集到实时的电压信号；
一电压信号处理电路，其与所述的电压采样组件的输出端相连接，将所述的实时的电压信号进行整流转换为直流电压信号；
一电压/频率转换单元，其与所述的电压信号处理电路相连接，将所述的电压取样信号的电压值转换为与之对应的频率信号输出；
还包括：一电路基板，所述的电压信号处理电路和所述的电压/频率转换单元设置在所述的电路基板上。
2、根据权利要求1所述的高稳定性电压互感器，其特征在于：还包括：一电源电路，其与所述的电压信号处理电路相，将所述的电压进行稳压、滤波转换成电源电压输出。
3、根据权利要求2所述的高稳定性电压互感器，其特征在于：所述的电压采样组件为机械结构组件，其包括：
一导电采样件，其为一导电块，设置在所述的电压采样组件本体上，并与所述的金属电力线直接接触，当所述的电力线具有绝缘皮时，所述的导电块为针齿状结构，其刺入所述的电力线与电力线芯接触，获取电力线上实时的电压信号；
一采样固定件，其相对设置于所述的金属电力线另一侧，其包括一螺栓和一压线块，所述的螺栓螺接于所述的电压采样组件本体内，其一端与所述的压线块相抵靠，所述的压线块压迫在所述的电力线上。
4、根据权利要求2所述的高稳定性电压互感器，其特征在于：所述的电压信号处理电路包括：一第一电压电路，其对所述的实时的电压信号进行处理产生一第一电压，其包括：一第一电阻、一与之串联的第一稳压管，一与所述的第一电阻并联的整流桥，其中所述的第一电阻的两端获得的即为所述的实时的电压信号，所述的整流桥输出第一电压。
5、根据权利要求4所述的高稳定性电压互感器，其特征在于：所述的电源电路包括：一第四电阻，其与所述的整流桥串联用以降压；
一并联的第二稳压管、第一电容和第二电容用以进行稳压、滤波形成稳定的电源输出。
6、根据权利要求2所述的高稳定性电压互感器，其特征在于：所述的电压/频率转换单元包括：
一积分电路，其对所述的电压取样信号的电压值进行积分处理转换为与所述的电压值成正比的电流值；
一电压/频率转换电路，其与所述的积分电路的输出端相连接，接收所述的电流信号并输出与所述的电压值成正比的频率信号。
7、根据权利要求6所述的高稳定性电压互感器，其特征在于：所述的积分电路包括：
一积分器，其反相输入端获得所述的电压取样信号，所述的电源电路为其提供工作电压；
一并联的第五电阻和第三电容的一并联端与所述的积分器的同相输入端相连接，另一端接地；
一串联的第四电容、第一二极管以及一第五电容，作为反馈防止所述的积分器输出发生信号漂移，其中所述的第四电容的一端与电源电路相连接，所述的第一二极管的阴极接地，所述的第一二极管和第五电容连接点与所述的积分器输出端相连，所述的第五电容另一端引回所述的积分器反相输入端。
8、根据权利要求6所述的高稳定性电压互感器，其特征在于：所述的电压/频率转换电路包括：一电压/频率转换芯片，其输入端用以获得所述的电流信号，所述的电源电路为其提供工作电压；
一基准电压生成电路，其包括：一第一三极管，其集电极与所述的电源电路相连，其基极与所述的电压/频率转换芯片基准电压输出端相连；一串联的第六电阻和第七电阻，其一端和所述的第一三极管的基极相连，另一端接地，其串联点与所述的第一三极管的发射极相连。
9、根据权利要求8所述的高稳定性电压互感器，其特征在于：还包括：一光电隔离元件，其一输入端与所述的电压/频率转换芯片的输出端相连接，其另一输入端接地。
10、根据权利要求9所述的高稳定性电压互感器，其特征在于：所述的光电隔离元件为光电耦合器、发光二极管或光纤其中之一。
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