CN201927477U - 一种电子式光电互感器采集装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种电子式光电互感器采集装置,包括合并器、信号调理电路、A/D转换电路、主控芯片、光纤收发电路和电源模块;所述信号调理电路包括三个运算放大器,所述A/D转换电路包括三个模/数转换器,所述三个模/数转换器连接对应的三个运算放大器和微处理器;所述主控芯片连接所述光纤收发电路和所述三个模/数转换器;所述电源模块连接所述信号调理电路、A/D转换电路和主控芯片;所述合并器连接所述光纤收发电路。本实用新型电磁兼容性好、抗震动能力强,工作温度范围宽,特别适用于数字化变电站中对电压电流在线监测与保护。

Description

一种电子式光电互感器采集装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种高低压智能检测与保护装置,特别是涉及一种电子式光电互 感器的数字式测控装置。
背景技术
[0002] 数字技术几乎已经覆盖电力系统二次系统的各个领域。控制、保护和量测功能已 由微处理器为核心设计的数字系统来实现。二次系统的这种技术变化要求开发新型的低电 平输出的电压和电流变换系统。
[0003] 传统电磁式电压电流互感器作为之前使用的主要技术,已显露出很大的局限性, 而光电子、光纤通信和数字信号处理技术的发展和应用,则推动了新型电压和电流量测技 术的研究。
实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种逻辑可编程,可在线监测与智能保护,具有良好的 电磁兼容性能,抗震动能力强,工作温度范围宽,并特别适用于电网中电流和电压检测的光 电互感器采集器装置。
[0005] 本实用新型采用如下技术方案:
[0006] 一种电子式光电互感器采集装置,包括合并器、信号调理电路、A/D转换电路、主控 芯片、光纤收发电路和电源模块;所述信号调理电路包括三个运算放大器,所述A/D转换电 路包括三个模/数转换器,所述三个模/数转换器连接对应的三个运算放大器和微处理器; 所述主控芯片连接所述光纤收发电路和所述三个模/数转换器;所述电源模块连接所述信 号调理电路、A/D转换电路和主控芯片;所述合并器连接所述光纤收发电路。
[0007] 所述采集装置还包括LPC线圈、采样电阻、罗氏线圈和电容分压器;所述采样电 阻、罗氏线圈和电容分压器分别和所述三个运算放大器对应连接;所述LPC线圈连接所述 采样电阻。
[0008] 所述光纤收发电路包括光纤接收模块和光纤发射模块;所述主控芯片连接所 述光纤接收模块和光纤发射模块;所述光纤接收模块和光纤发射模块的型号分别为 HFBR2412T、HFBR1414T。
[0009] 所述电源模块包括第一基准电源、第二基准电源、取能线圈电源和激光电源;所述 第一基准电源连接所述三个运算放大器;所述第二基准电源连接所述三个模/数转换器; 所述取能线圈电源包括相互连接的第一线性电源和取能线圈;所述第一线性电源连接所述 第一基准电源、第二基准电源和主控芯片;所述激光电源包括相互连接的第二线性电源和 DC/DC电源,所述DC/DC电源连接所述合并器,所述第二线性电源连接所述第一基准电源、 第二基准电源和主控芯片。
[0010] 所述采集装置还包括连接所述主控芯片和电源模块的复位芯片,所述复位芯片的 型号为 TPS3836E18。[0011] 所述第一基准电源、第二基准电源的型号分别为ADRl27BUJZ、ADRl2IBUJZ。
[0012] 所述第一线性电源的型号为SP6200EM5_3,3/TR。
[0013] 所述DC/DC电源的型号为B0505T-1W ;所述第二线性电源的型号为SP6200EM5-3, 3/TR。
[0014] 所述主控芯片为型号为MSP430的单片机,所述运算放大器的型号为AD8607 ;所述 模/数转换器的型号为AD7685。
[0015] 相对于现有技术,本实用新型具有以下优点:本实用新型采集装置通过电容分压 器获得测量用电压信号,通过LPC线圈获得测量用电流信号;当电力系统发生故障时,线缆 上会产生高达几百至几千安培的一次电流,这时通过Rogowski线圈获得保护用电流信号; 这样设计出的混合式电流电压互感器,通过一个采集装置便可对一相电缆上的测量电压、 测量电流和保护电流3路信号进行采集,完成了合并器数字接口中需要3路单一式ECT/EVT 才能完成的任务;本实用新型采集装置的供电问题上,一方面由取能线圈从高压电缆上通 过电磁感应的方式就地取能,另一方面同样以光纤传输的方式,通过低电位端的激光电源 向采集装置供电;光纤作为数字信号、激光能源的载体,有效的隔离了高、低压两侧的设备, 并且抵御了外界交流噪声的干扰;本实用新型电磁兼容性好、抗震动能力强,工作温度范围 宽,特别适用于数字化变电站中对电压电流在线监测与保护。
附图说明
[0016] 图1是本实用新型的系统硬件结构框图;
[0017] 图2是采集装置硬件详细结构框图;
[0018] 图3是信号调理与A/D转换电路;
[0019] 图4是主控芯片及复位电路;
[0020] 图5是光纤收发电路;
[0021] 图6是激光/线圈双路供电线性电源;
[0022] 图7电子式光电互感器整体结构。
具体实施方式
[0023] 本实用新型属于有源型采集装置,是利用电磁感应原理,使用罗氏(Rogowski)线 圈以及电容分压器等实现的混合式交流电流电压互感器,主要适用于IlOkV〜500kV电压 等级交流高电压大电流的传变。根据IEC组织对于电子式互感器提出的结构特征、数字接 口等要求,结合有源式光电互感器测量电力参数的具体方式和特点进行设计的。
[0024] 请参阅图1及图2所示,本实用新型一种电子式光电互感器采集装置包括微处理 器、信号调理电路、A/D转换电路、主控芯片及复位电路、光纤收发电路、激光/线圈双路供 电线性电源。
[0025] 请参阅图2及图3所示,LPC线圈输出为电流信号,要经过采样电阻转变成电压信 号,然后才可以用运放电路进行调理;罗氏线圈和电容分压器采集的RC信号、电压信号和 经过处理的LPC信号分别进入信号调理电路的3个运算放大器AD8067中进行放大、滤波; 3路经过放大、滤波处理的信号输入3个对应的模/数转换器AD7685中进行高精度信号转换。[0026] 请参阅图2及图4所示,主控芯片MSP430使用SPI通信方式读取3路模/数转换 器AD7685转换后的AD信号使用,将采样数据打包后,通过光纤发送模块进行发送。同时判 断激光供能和线圈供能两种供能方式的运行状态,以便通知合并器内激光电源是否开启, 在两种供电模式之间及时切换。复位芯片TPS3836E18连接主控芯片MSP430。
[0027] 请参阅图2及图5所示,电路中所使用的光纤头共有两种,分别是HFBR2412T以及 HFBR1414T两种型号,前者进行光/电转换,用于接收光纤传来的光信号,将其转换为电路 板上存在的电信号;后者进行电光转换,将电信号转换成光信号发出。
[0028] 请参阅图2及图6所示,本实用新型采集装置可实现激光/线圈双路供电,是解决 高压采集装置电源问题的重要设计,当一路电源发生故障后可立即启用另一路电源,保证 测量工作的连续性。
[0029] 请参阅图7所示,为本实用新型电子式光电互感器采集装置安放在电子式光电互 感器中的结构图。电子式光电互感器由位于室外的传感头部件、信号柱、光缆以及位于集中 控制室的合并器单元(MU)构成。传感头部件位于开关场的高电位端,用于对高压电缆上 的电力参数进行传变与采集,其输出为数字光信号;信号柱内部含有光纤,外部装有绝缘伞 裙,将采集到的电力参数以隔离的方式传输至低电压端;光缆一端插入信号柱底部的插口, 另一端与合并器单元连接,用于低压侧设备间的信号传输;合并器单元位于集控室低电位 端,用于对电力参数进行接收、整理和发送。
[0030] 本实用新型可适用于数字化变电站中对电压电流进行采样、分析、传送。
5

Claims (9)

1. 一种电子式光电互感器采集装置,其特征在于,包括合并器、信号调理电路、A/D转 换电路、主控芯片、光纤收发电路和电源模块;所述信号调理电路包括三个运算放大器,所 述A/D转换电路包括三个模/数转换器,所述三个模/数转换器连接对应的三个运算放大 器和微处理器;所述主控芯片连接所述光纤收发电路和所述三个模/数转换器;所述电源 模块连接所述信号调理电路、A/D转换电路和主控芯片;所述合并器连接所述光纤收发电 路。
2.如权利要求1所述一种电子式光电互感器采集装置,其特征在于,所述采集装置还 包括LPC线圈、采样电阻、罗氏线圈和电容分压器;所述采样电阻、罗氏线圈和电容分压器 分别和所述三个运算放大器对应连接;所述LPC线圈连接所述采样电阻。
3.如权利要求1所述一种电子式光电互感器采集装置,其特征在于,所述光纤收发电 路包括光纤接收模块和光纤发射模块;所述主控芯片连接所述光纤接收模块和光纤发射模 块;所述光纤接收模块和光纤发射模块的型号分别为HFBRM12T、HFBR1414T。
4.如权利要求1所述一种电子式光电互感器采集装置,其特征在于,所述电源模块包 括第一基准电源、第二基准电源、取能线圈电源和激光电源;所述第一基准电源连接所述三 个运算放大器;所述第二基准电源连接所述三个模/数转换器;所述取能线圈电源包括相 互连接的第一线性电源和取能线圈;所述第一线性电源连接所述第一基准电源、第二基准 电源和主控芯片;所述激光电源包括相互连接的第二线性电源和DC/DC电源,所述DC/DC电 源连接所述合并器,所述第二线性电源连接所述第一基准电源、第二基准电源和主控芯片。
5.如权利要求1所述一种电子式光电互感器采集装置,其特征在于,所述采集装置还 包括连接所述主控芯片和电源模块的复位芯片,所述复位芯片的型号为TPS3836E18。
6.如权利要求4所述一种电子式光电互感器采集装置,其特征在于,所述第一基准电 源、第二基准电源的型号分别为ADR127BUJZ、ADR121BUJZ。
7.如权利要求4所述一种电子式光电互感器采集装置,其特征在于,所述第一线性电 源的型号为 SP6200EM5-3,3/TR。
8.如权利要求4所述一种电子式光电互感器采集装置,其特征在于,所述DC/DC电源的 型号为B0505T-1W ;所述第二线性电源的型号为SP6200EM5-3,3/TR。
9.如权利要求1至8中任一项所述一种电子式光电互感器采集装置,其特征在于,所述 主控芯片为型号为MSP430的单片机,所述运算放大器的型号为AD8607 ;所述模/数转换器 的型号为AD7685。
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