CN204116446U - 一种用于高压变频器的电压和频率测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于高压变频器的电压和频率测量装置，包括高压臂、保护电路、控制机，三个高压臂通过单芯线连接到高压线上，每个高压臂由两个电阻串联组成，高压臂接有保护电路，输出电流信号，带有保护电路的高压臂与设置在控制机的低压桥臂相连。本实用新型的优点是：体积小；线性度好，频带宽；抗干扰能力强；价格低廉，性能优越；测量精度高；没有饱和问题。

Description

一种用于高压变频器的电压和频率测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于高压变频器的电压和频率测量装置。

背景技术

电力系统安全、稳定运行和电力市场交易的先决条件是准确、可靠测量电力系统的电参数，电压的测量是电力及电量测量的基础之一。随着电力系统对可靠性和自动化程度的要求越来越高，现代配电、用电系统都要求在计量、监测、控制及保护等方面完全自动化和智能化。作为电力系统测量的基本设备，电力互感器在电力系统的发展中面临着新的要求。

电压互感器(PT)是电力系统中用于测量、保护和控制的重要设备之一。PT主要作用是将一次侧的高电压交换成适合于继电保护装置和测量仪表等工作的低电压，要求一次、二次系统电气隔离。电力互感器在电力系统中具有广泛的应用，无论是生产电能、变换电能还是传输电能的设备，也无论是低压小功率设备还是高压大功率动力系统，电力互感器都是不可缺少的一部分，其准确度和可靠性与电力系统的安全、可靠、经济运行紧密相关。目前电力系统采用传统的电磁感应式电压互感器和电容式电压互感器实现对电压信号的测量。电磁式互感器经历了一百多年的发展，从铁心材科、制作工艺的不断改进，到为提高测量的准确度而采取的各种补偿措施，电磁式电压互感器已经发展到相当成熟的阶段。电磁式互感器具有在线性范围内测量准确度高、制造工艺成熟、试验校验规范、有国家标准可以依据等优势，在很长的时间内适应了电力系统测量要求。但是电磁式互感器受其传感机理的限制，某些性能仍然无法令人满意，主要存在的问题如下：体积大、动态范围小、使用频带窄，电磁式电压互感器存在铁磁谐振，二次侧不能短路，传统互感器的输出信号不能直接和微机相连，难以适应电力系统自动化、数字化发展的趋势。上述问题说明，传统的电磁式互感器已经难以满足现代电力系统在线检测、高准确度故障诊断、计算机控制与管理等发展需要，寻求更理想的新型电压互感器势在必行。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种用于高压变频器的电压和频率测量装置，测量精度高，线性度好，抗干扰能力强。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种用于高压变频器的电压和频率测量装置，包括高压臂、保护电路、控制机，三个高压臂通过单芯线连接到高压线上，每个高压臂由两个电阻串联组成，高压臂接有保护电路，输出电流信号，带有保护电路的高压臂与设置在控制机的低压桥臂相连。

所述的控制机内设有低压桥臂、线性光耦、AD采集电路、AD转换器，高压臂通过低压桥臂将电流信号转换成电压信号，并通过线性光耦送到AD采集电路，再通过AD转换器测量出的电压信号送给控制电路。

所述的高压臂与保护电路的电气结构为，电阻R1一端通过单芯线与高压线相连，另一端与电阻R2连接，电阻R2另一端分别与TVS管的1脚、陶瓷放电管GT1、压敏电阻RV、输出端P1相连，压敏电阻RV另一端与陶瓷放电管GT2、电容C1相连，TVS管的2脚、陶瓷放电管GT1另一端、陶瓷放电管GT2另一端、电容C1另一端接地；所述的电阻R1与电阻R2为高压玻璃釉电阻。

所述的低压桥臂设有分压电阻，分压电阻并联TVS管,一旦分压电阻烧断，信号采集端电压会被钳位到一个低电压，从而起到保护的作用。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)线性度好，频带宽：本装置不存在铁芯，因而从根本上克服了电磁式电压互感器存在铁磁谐振的缺点。

2)抗干扰能力强：传输过程中，使用的是电流信号，因此，整套装置的抗干扰能力较强。

3)价格低廉，性能优越：相比于使用标准电压互感器，本套测量装置可以大大降低生产成本；实测性能也较优越。

4)测量精度高：高压臂采用的电阻起到分压作用，可以达到毫微秒范围的电压测量，但电容分压器和阻容分压器很难实现。

5)没有饱和问题：与电磁式互感器相比，本测试装置的优势更加突出的是没有饱和问题。

6)体积小：电容分压器和阻容分压器的缺点都是体积较大，而电阻分压器只要合理的选用电阻就能达到较小的尺寸。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是高压臂与保护电路的电气原理图。

图3是控制机内部原理示意图。

图中：1-单芯线2-高压臂。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型进行详细地描述，但是应该指出本实用新型的实施不限于以下的实施方式。

见图1，一种用于高压变频器的电压和频率测量装置，包括高压臂、保护电路、控制机，三个高压臂通过单芯线连接到高压线上，每个高压臂由两个电阻串联组成，高压臂接有保护电路，输出电流信号，带有保护电路的高压臂与设置在控制机的低压桥臂相连。

控制机内设有低压桥臂、线性光耦、AD采集电路、AD转换器，高压臂通过低压桥臂将电流信号转换成电压信号，并通过线性光耦送到AD采集电路，再通过AD转换器测量出的电压信号送给控制电路。

见图2，高压臂与保护电路的电气结构为，电阻R1一端通过单芯线与高压线相连，另一端与电阻R2连接，电阻R2另一端分别与TVS管的1脚、陶瓷放电管GT1、压敏电阻RV、输出端P1相连，压敏电阻RV另一端与陶瓷放电管GT2、电容C1相连，TVS管的2脚、陶瓷放电管GT1另一端、陶瓷放电管GT2另一端、电容C1另一端接地；所述的电阻R1与电阻R2为高压玻璃釉电阻。

见图3，低压桥臂设有分压电阻，分压电阻并联TVS管,一旦分压电阻烧断，信号采集端电压会被钳位到一个低电压，从而起到保护的作用。

实施例：

见图1，适用于高压变频器的电压和频率测量装置由高压臂、保护电路、控制机组成。三个高压臂起到分压作用，每两个电阻串联组成一个大电阻作为高压臂，用单芯线连接到高压线上。高压臂后端接有保护电路，防止装置出现故障时，高压对其他部件放电。带保护电路的高压臂输出的是电流信号，电流信号在传输过程中具有很强的抗干扰能力，可以有效保证采集到的信号的真实性。然后三相低压输出信号用三芯屏蔽线分别接到控制机对应电压通道，即控制机板卡下端是三相输入高压的分压信号，分别接到控制机对应电压通道，用三芯屏蔽线PE接地端接屏蔽层，另一端接KC模拟量对应的公共端，PE接地端与保护地有效连接。控制机内有对应的电阻R1构成的低压桥臂，可以把电流信号转换成电压信号。通过低压桥臂将电流信号转换成电压信号，并通过线性光耦送到AD采集电路，再通过AD转换器测量出的电压信号送给控制电路，就能测量对应的电压和频率。

见图2，高压臂包括六个高压玻璃釉电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6每两个电阻串联成一个大电阻作为高压臂，每两个串联的电阻下端均有保护装置(保护电路)，图2中以电阻R1、R2组成的高压臂为例，每个保护装置中有一个双向TVS管，一个压敏电阻RV，一个高压瓷片电容C1，两个陶瓷放电管GT1、GT2，一个小电阻，小电阻不焊接。限幅器件TVS管有极快的响应时间和非常高的浪涌吸收能力，保护设备或电路免受静电、电感负载切换过程以及感应雷击等产生的瞬时过电压。压敏电阻RV可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。当加到陶瓷放电管两电极端的电压达到使气体放电管内的气体击穿时，气体放电管开始放电，由高阻抗变成低阻抗，使浪涌电压迅速短路至接近零电压，并将过电流释放入地，从而对后续电路起到保护作用。

见图3，控制机内含隔离放大器ISO122P，通过电阻和将输入的电流的信号转换为电压信号,采样电压进入隔离放大器UISO122P的15脚，隔离放大器UISO122P的1脚接+15V，2脚接-15V，1脚和2脚各自经电容后相连，且与隔离放大器UISO122P的16脚共同接地。隔离放大器UISO122P的9脚接+15V，10脚接-15V，9脚和10脚各自经电容后相连，且与隔离放大器UISO122P的8脚共同接地。隔离放大器UISO122P的7脚与电压跟随器TL082D的3脚相连，电压跟随器TL082D的8脚接+15V，4脚接-15V，电压跟随器TL082D的2脚与1脚相连，1脚接电阻后的输出电压信号送给CPU进行数据处理。

本实用新型的优点是：

1)线性度好，频带宽：本装置不存在铁芯，因而从根本上克服了电磁式电压互感器存在铁磁谐振的缺点。

2)抗干扰能力强：传输过程中，使用的是电流信号，因此，整套装置的抗干扰能力较强。

3)价格低廉，性能优越：相比于使用标准电压互感器，本套测量装置可以大大降低生产成本；实测性能也较优越。

4)测量精度高：高压臂采用的电阻起到分压作用，可以达到毫微秒范围的电压测量，但电容分压器和阻容分压器很难实现。

5)没有饱和问题：与电磁式互感器相比，本测试装置的优势更加突出的是没有饱和问题。

6)体积小：电容分压器和阻容分压器的缺点都是体积较大，而电阻分压器只要合理的选用电阻就能达到较小的尺寸。

Claims (4)

1.一种用于高压变频器的电压和频率测量装置，其特征在于，包括高压臂、保护电路、控制机，三个高压臂通过单芯线连接到高压线上，每个高压臂由两个电阻串联组成，高压臂接有保护电路，输出电流信号，带有保护电路的高压臂与设置在控制机的低压桥臂相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于高压变频器的电压和频率测量装置，其特征在于，所述的控制机内设有低压桥臂、线性光耦、AD采集电路、AD转换器，高压臂通过低压桥臂将电流信号转换成电压信号，并通过线性光耦送到AD采集电路，再通过AD转换器测量出的电压信号送给控制电路。

3.根据权利要求1所述的一种用于高压变频器的电压和频率测量装置，其特征在于，所述的高压臂与保护电路的电气结构为，电阻R1一端通过单芯线与高压线相连，另一端与电阻R2连接，电阻R2另一端分别与TVS管的1脚、陶瓷放电管GT1、压敏电阻RV、输出端P1相连，压敏电阻RV另一端与陶瓷放电管GT2、电容C1相连，TVS管的2脚、陶瓷放电管GT1另一端、陶瓷放电管GT2另一端、电容C1另一端接地；所述的电阻R1与电阻R2为高压玻璃釉电阻。

4.根据权利要求1所述的一种用于高压变频器的电压和频率测量装置，其特征在于，所述的低压桥臂设有分压电阻，分压电阻并联TVS管,一旦分压电阻烧断，信号采集端电压会被钳位到一个低电压，从而起到保护的作用。