CN208477002U - 一种测量保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种测量保护装置，包括电压互感器，电压互感器通过模拟信号采集处理电路连接CPU；还包括一个单线圈的电流互感器，电流互感器连接一个用于形成保护电流通道和测量电流通道的两路增益放大电路，该两路增益放大电路连接CPU。本实用新型的电流互感器只需一个CT线圈，为单线圈的电流互感器；不需要既设置保护CT又设置测量CT，而通过两路增益放大分别实现测量电流采集通道和保护电流采集通道。
Description
技术领域
本实用新型涉及低压配电领域，特别是一种测量保护装置。
背景技术
测量保护装置，包括电流互感器CT和电压互感器PT，电流互感器包含保护线圈和测量线圈，保护线圈和测量线圈分别连接到CPU的保护电流通道和测量电流通道，分别用于保护和计量。
由于需要保护线圈和测量线圈，电流互感器体积较大，成本较高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种测量保护装置，用于解决现有技术体积大、成本高的问题。
本实用新型的方案为：
一种测量保护装置，包括电压互感器，电压互感器通过模拟信号采集处理电路连接CPU；还包括一个单线圈的电流互感器，电流互感器连接一个用于形成保护电流通道和测量电流通道的两路增益放大电路，该两路增益放大电路连接CPU；所述两路增益放大电路包括I转U电路，滤波电路，直流偏置电路，电压跟随电路，退耦电路，放大电路和限幅电路；所述电压跟随电路包括第一运算放大器，放大电路包括第二运算放大器；第一运算放大器的输出端经过所述退耦电路连接所述第二运算放大器的反相输入端；电压跟随电路的输出、放大电路的输出分别为两路增益放大电路的两路输出。
所述I转U电路包括一个采样电阻。
所述采样电阻的一端通过所述滤波电路连接所述第一运算放大器的同相输入端；采样电阻的另一端通过所述直流偏置电路连接所述第二运算放大器的同相输入端。
本实用新型的有益效果为：本实用新型的电流互感器只需一个CT线圈，为单线圈的电流互感器；不需要既设置保护CT又设置测量CT，而通过两路增益放大分别实现测量电流采集通道和保护电流采集通道。
进一步的，本实用新型的两路增益放大电路结构简单，功能强。
附图说明
图1是本实用新型的测量保护装置示意图；
图2是两路增益放大电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图进行说明。
如图1所示为本实用新型的用于低压配电系统的测量保护装置示意图。如图所示，测量保护装置包括一个CPU，该CPU为内置AD模块的CPU，市售的多种CPU基本上都内置了AD模块，即具有AD功能的端口，例如可以选用STM32F405单片机。该CPU的三个带有AD功能的端口（如图中所示内置AD模块1、内置AD模块2、内置AD模块3）分别连接模拟信号采集处理电路、1倍模拟信号采集处理电路和10倍模拟信号采集处理电路。模拟信号采集处理电路连接电压互感器PT。1倍模拟信号采集处理电路和10倍模拟信号采集处理电路连接电流互感器CT。
模拟信号采集处理电路和电压互感器PT的具体电路及连接属于现有技术，在此不再赘述。
1倍模拟信号采集处理电路和10倍模拟信号采集处理电路构成一个两路增益放大电路。本实用新型的电流互感器只需一个CT线圈，为单线圈的电流互感器；不需要既设置保护CT又设置测量CT，而通过两路增益放大分别实现测量电流采集通道和保护电流采集通道，例如1倍增益用于测量，10倍增益用于保护。具体的，可以选择一个精度是0.2级单匝线圈作为CT互感器，连接上述两路增益放大电路。
两路增益放大电路的电路原理图如图2所示，电路包括依次连接的七个部分：I转U电路、滤波电路、直流偏置电路、电压跟随电路、退耦电路、放大电路和限幅电路。
I转U电路包括：接口JT3、接口JT4和采样电阻R27。接口JT3与接口JT4用于连接电流互感器CT，使交变电流信号经过一个小阻值大功率的采样电阻R27，形成一个交变的电压信号。
滤波电路包括：电阻R25、R26和电容C10、C8，构成两个串联的RC电路，用于抗混叠滤波，防止高于采祥频率一半的信号产生混叠而造成的对多次谐波采样计算造成误差。
直流偏置电路包括：电阻R30和R31。用于给交流电压信号增加直流偏置，使单电源供电的运放，也可以采集到完整的正弦信号。
电压跟随电路包括：第一运算放大器U1A。U1A形成一个电压跟随器，用于完成信号的等比例放大，增加输出功率，其输出0NE2即为1倍增益的输出端子。
退耦电路包括：电阻R21和电容C9。用于将跟随器U1A输出的电压干扰信号作为滤除对象，同时小电阻R21防止整个电路形成震荡。
放大电路包括：第二运算放大器U1B和电阻R23、R24，以及电容C13。该放大电路为利用运算放大器的典型放大电路，将跟随器输出电压进行放大，放大倍数=R24/R23，电容C13来进行信号的相位补偿。
限幅电路包括：限幅二极管D4。使用限幅二极管，将运放输出的电压限制在3.3V一下，避免意料外的高电压放大信号对后级电路造成影响。端子TEN2为10倍增益输出端子。另外，电压跟随电路的输出端0NE2也设置了限幅电路，如图2中限幅二极管D3。
第一运算放大器U1A的输出端经过所述退耦电路连接第二运算放大器U1B的反相输入端。电压跟随电路的输出、放大电路的输出分别为两路增益放大电路的两路输出。I转U电路的采样电阻R27的一端通过所述滤波电路连接第一运算放大器U1A的同相输入端；采样电阻R27的另一端通过直流偏置电路连接第二运算放大器U1B的同相输入端。
两路增益放大电路的两个输出为0NE2与REN2，分别为1倍增益与10倍增益。使采样电压按照两种不同的比例进行放大，两路增益输出连接到CPU的两个通道中（测量电流通道和保护电流通道），在保证测量电流精度不下降以及保护电流采样波形不失真的前提下，实现一个互感器作为保护和测量两种功能。
以上实施例中，两路增益放大电路为单相电路，对于三相采集的情况，可以设置三个两路增益放大电路。
以上为本实用新型的一种较佳实施例，但是应当理解，上述具体的描述不应理解为对本实用新型实质和范围的限定，本领域技术人员再根据上述实施例做出的明显变型或者替换仍属于本实用新型保护的范围。
Claims (3)
1.一种测量保护装置，包括电压互感器，电压互感器通过模拟信号采集处理电路连接CPU；其特征在于，还包括一个单线圈的电流互感器，电流互感器连接一个用于形成保护电流通道和测量电流通道的两路增益放大电路，该两路增益放大电路连接CPU；所述两路增益放大电路包括I转U电路，滤波电路，直流偏置电路，电压跟随电路，退耦电路，放大电路和限幅电路；所述电压跟随电路包括第一运算放大器，放大电路包括第二运算放大器；第一运算放大器的输出端经过所述退耦电路连接所述第二运算放大器的反相输入端；电压跟随电路的输出、放大电路的输出分别为两路增益放大电路的两路输出。
2.根据权利要求1所述的一种测量保护装置，其特征在于，所述I转U电路包括一个采样电阻。
3.根据权利要求2所述的一种测量保护装置，其特征在于，所述采样电阻的一端通过所述滤波电路连接所述第一运算放大器的同相输入端；采样电阻的另一端通过所述直流偏置电路连接所述第二运算放大器的同相输入端。
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| CN201821282111.6U CN208477002U (zh) | 2018-08-09 | 2018-08-09 | 一种测量保护装置 |
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| CN201821282111.6U CN208477002U (zh) | 2018-08-09 | 2018-08-09 | 一种测量保护装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109975603A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-07-05 | 积成电子股份有限公司 | 保护、测量和计量功能一体化设计的电路 |
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2018
- 2018-08-09 CN CN201821282111.6U patent/CN208477002U/zh active Active
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