CN210690678U - 检测电路和多分支识别装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种检测电路和多分支识别装置。一种检测电路，用于检测并收发脉冲电流信号；包括：电流‑电压转换电路，包括电流互感器和第一运算放大器，所述电流互感器用于降低其一次侧输入的第一电流信号；所述第一运算放大器用于将所述电流互感器二次侧输出的第二电流信号转换为第一电压信号；一级放大电路,用于将所述第一电压信号放大为第二电压信号并输出；偏置电路，用于提供偏置电压信号；以及所述二级放大电路；用于将所述第二电压信号和所述偏置电压信号之和放大为第三电压信号。上述检测电路，相对于传统的识别装置中的检测电路的灵敏度更高，解决了识别时信息串扰的问题。

Description

检测电路和多分支识别装置

技术领域

本实用新型涉及供电技术领域，特别是涉及一种检测电路和多分支识别装置。

背景技术

智能电网建设是我国“十三五”电网建设的核心，随着配网中压管理趋于完善，管理重心进一步延伸至低压。如何满足人民追求美好生活电力需求，推进低压配网精益管理，打通与客户接触最后一公里尤为重要。长期以来，配网低压基础数据准确性是推进配网精益管理主要难题，低压拓扑、设备规格、低压表计、客户信息等数据关联准确性很低，理清低压台户及客户信息是工作当务之急。但低压台区供电关系复杂，供电线路交叉，且电缆地下敷设，在进行台-户、分支 -户等信息识别时容易出现信息串扰，而传统的识别装置中的检测电路灵敏度较低，并不能解决识别时的信息串扰问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的检测电路在台-户、分支-户信息识别时出现的灵敏度较低的问题，提供一种检测电路和多分支识别装置。

一种检测电路，用于检测并收发脉冲电流信号；包括：

电流-电压转换电路，包括电流互感器和第一运算放大器，所述电流互感器二次侧的两个输出端分别与所述第一运算放大器的两个输入端连接；所述电流互感器用于降低其一次侧输入的第一电流信号；所述第一运算放大器用于将所述电流互感器二次侧输出的第二电流信号转换为第一电压信号；

一级放大电路,与所述第一运算放大器连接，用于将所述第一电压信号放大为第二电压信号并输出；

偏置电路，设置于所述一级放大电路和二级放大电路之间，用于提供偏置电压信号；以及

所述二级放大电路，与所述一级放大电路和所述偏置电路连接，用于将所述第二电压信号和所述偏置电压信号之和放大为第三电压信号。

上述检测电路，包括电流-电压转换电路、一级放大电路、偏置电路和二级放大电路；其中电流电压转换电路包括电流互感器和第一运算放大器；通过电流 -电压转换电路将电流互感器一次侧输入的第一电流减小后转换为第一电压；一级放大电路将第一电压放大为第二电压，再经过二级放大电路将第二电压和偏置电路输出的偏置电压之和放大为第三电压。该检测电路相对于传统的识别装置中的检测电路的灵敏度更高，解决了识别时出现的信息串扰的问题。

在其中一个实施例中，所述第一电流信号与所述第一电压信号的关系式为：

其中，所述U1为所述第一电压信号，所述I1为所述第一电流信号。

在其中一个实施例中，所述一级放大电路对所述第一电压信号的放大倍数为4.6。

在其中一个实施例中，还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路设置于所述第一运算放大器和所述一级放大电路之间，用于对所述第一电压信号进行滤波。

在其中一个实施例中，还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路设置于所述一级放大电路和所述二级放大电路之间，用于去除所述第二电压信号中的直流分量。

在其中一个实施例中，所述二级放大电路对所述第二电压信号和所述偏置电压信号之和的放大倍数为1.5。

一种台区多分支识别装置，包括设置于配电变压器端的主机和设置于用户端的分机，所述主机包括：多个如上述任一所述的检测电路，用于检测并收发所述分机发送的脉冲电流信号；以及

第一调制电路，包括触发电路和过零检测电路，所述过零检测电路用于检测所述配电变压器端的220V交流过零点时刻，所述触发电路用于根据所述配电变压器端的220V交流过零点时刻控制所述晶闸管的通断，所述第一调制电路用于将预设信息参数通过所述晶闸管与所述配电变压器端的实际电压叠加以作为电压信号并发送；所述预设信息参数为根据所述脉冲电流信号得到的参数信息；

所述分机用于发送所述脉冲电流信号，并接收所述电压信号。

在其中一个实施例中，所述触发电路包括一级单稳态触发器和二级单稳态触发器；所述一级单稳态触发器用于控制所述晶闸管的导通角；所述二级单稳态触发器用于控制所述晶闸管的触发脉宽。

在其中一个实施例中，所述触发电路于所述配电变压器端的220V交流过零点0.5ms处控制所述晶闸管的通断。

在其中一个实施例中，所述触发电路控制所述晶闸管的导通角的范围为 0.2ms～0.5ms。

附图说明

图1为一实施例中的检测电路的结构框图示意图。

图2为一实施例中的检测电路的电路图。

图3为一实施例中的触发电路的电路图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”以及“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，需要说明的是，当元件被称为“形成在另一元件上”时，它可以直接连接到另一元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以直接连接到另一元件或者同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。

在一实施例中，如图1中所示，检测电路包括电流-电压转换电路100、一级放大电路200、偏置电路300以及二级放大电路400。检测电路用于检测并收发脉冲电流。

如图2中所示为一实施例中的检测电路的电路图。电流-电压转换电路100 包括电流互感器CT_A1和第一运算放大器U1D。电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器，其是由闭合的铁心和绕组组成，其一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中。外部输出的脉冲电流即从电流互感器CT_A1的一次侧输入的第一电流信号经过该电流互感器 CT_A1后降低为第二电流信号，并从电流互感器CT_A1的二次侧的输出端输出。可选的，第一电流信号为第二电流信号的1000倍，即电流互感器CT_A1将第一电流信号线性衰减1000倍后由其二次侧输出，避免由于电流过大而烧毁检测电路中的电路元件。

电流互感器CT_A1的二次侧的两个输出端分别与第一运算放大器U1D的两个输入端连接，电流互感器CT_A1的二次侧将第二电流信号输出给运算放大器 U1D。在运算放大器U1D的反向输入端和输出端之间并联了电阻R1，将第二电流信号转换为第一电压信号，并将第一电压信号通过运算放大器U1D的输出端输出。通过调节电阻R1的大小可以调节第一电压信号的大小。在本实施例中，还可以在电阻R1的两端并联电容C1，能减小对高频信号的阻抗，信号上升速度加快，响应速度更快。

一级放大电路200与第一运算放大器U1D连接。一级放大电路200包括第二运算放大器U1B。第一电压信号从第二运算放大器U1B的同向输入端输入。一级放大电路200用于将第一电压信号放大为第二电压信号并从输出端输出。

偏置电路300设置于一级放大电路200和二级放大电路400之间，用于提供偏置电压信号。偏置电路300包括第三运算放大器U1C。第三运算放大器U1C 的输出端提供的偏置电压信号与第二运算放大器U1B的输出端提供的第二电压信号一起输入给二级放大电路400。

二级放大电路400与一级放大电路200和偏置电路300连接。二级放大电路400用于将第二电压信号和偏置电压信号之和放大为第三电压信号。二级放大电路400包括第四运算放大器U1A。第二电压信号和偏置电压信号从第四运算放大器的同向输入端输入，并将第二电压信号和偏置电压信号之和放大后从输出端输出。最终检测电路输出的第三电压信号为适合模数转换器(ADC,Analog- to-Digital Converter)采样的信号进行模数转换并计算。其中，第一运算放大器U1D、第二运算放大器U1B、第三运算放大器U1C和第四运算放大器U1A也可以是同一个运算放大器中的运放，比如具有四运放的LM324。还可以在一级放大电路200和二级放大电路400中设置滤波电容等元件进行滤波，以提高检测电路的灵敏度，使最后检测到的脉冲电流更加准确。

上述检测电路包括电流-电压转换电路、一级放大电路、偏置电路和二级放大电路；其中电流电压转换电路包括电流互感器和第一运算放大器；通过电流- 电压转换电路将电流互感器一次侧输入的第一电流减小后转换为第一电压；一级放大电路将第一电压放大为第二电压，再经过二级放大电路将第二电压和偏置电路输出的偏置电压之和放大为第三电压。该检测电路的灵敏度较高，且当该检测电路应用于识别装置中时，在能准确判断分支和相别等信息的同时，实现了一个电流钳即可识别同一分支下三个相线的分支及相别属性等信息。

可以理解，上述电流钳设置在用户端的零线处，因为零线电流所反映的是A、 B、C三个相电流的矢量叠加。在负载平衡的情况下，零线是没有电流的，也就是说A、B、C任一相过零点附近有电流畸变，都会在零线电流反映，可以被检测出来。所以可以用一只电流钳设置在零线处，替代传统的的A、B、C三相每相用一只电流钳的方式，即使用一个电流钳也可识别同一分支下三个相线的分支及相别等信息。

在一实施例中，第一电流信号和第一电压信号的关系式为，

其中，U1为第一电压信号，I1为第一电流信号。通过改变电阻R1的值和电流互感器CT_A1一次侧与二次侧的电流关系中的至少一个，都可以改变第一电流信号和第一电压信号的关系。

在一实施例中，一级放大电路200对第一电压信号的放大倍数为4.6。

在一实施例中，检测电路还包括第一滤波电路500。第一滤波电路500设置于第一运算放大器U1D和一级放大电路200之间。第一滤波电路500用于对第一电压信号进行滤波。在本实施例中，第一滤波电路500为低通滤波电路，低通滤波电路仅使低频信号通过，而超过设定临界值的高频信号则被阻隔、减弱。可选的，第一滤波电路500包括电阻R2和电容C2。第一滤波电路500将第一电压信号中的高频信号滤除后再输出，使脉冲电流的检测结果更加准确，从而减小识别时的误判率。

在一实施例中，检测电路还包括第二滤波电路600。第二滤波电路600设置于一级放大电路200和二级放大电路400之间。第二滤波电路600用于去除第二电压信号中的直流分量，使脉冲电流的检测结果更加准确。可选的，第二滤波电路600包括电容C6。在本实施例中，第二电压信号经过电容C6滤波后与偏置电压信号之和作为二级放大电路400的同向输入端的输入信号。

在一实施例中，二级放大电路400对第二电压信号和偏置电压信号之和的放大倍数为1.5。

在一实施例中，一种多分支识别装置包括设置于配电变压器端的主机和设置于用户端的分机。主机包括第一调制电路和多个上述的检测电路。检测电路用于检测并收发分机发送的脉冲电流信号。第一调制电路包括触发电路和过零检测电路。其中，过零检测电路用于检测配电变压器端的220V交流过零点时刻。触发电路用于根据配电变压器端的220V交流过零点时刻控制晶闸管的通断。第一调制电路用于将预设信息参数通过晶闸管与配电变压器端的实际电压叠加以作为电压信号并发送分机。预设信息参数为根据脉冲电流信号得到的参数信息。

可以理解，主机一般位于变压器的台变附近或者有A、B、C三相交流电供电的地方，第一调制电路采用低频过零载波的方式生成电压信号，再以广播的方式，向外发送该电压信号。分机接收到该电压信号后，对该电压信号进行解码等处理，能够获得的“台-户”信息。分机向主机发送脉冲电流信号。主机中的电流检测电路通过钳形互感器检测分机发送的脉冲电流信号，并将“台-分支”信息发送给分机，分机基于“台-户”信息和“台-分支”信息，生成“台-分支-户”信息，即用户端的台区分支信息。

上述多分支识别装置是一种低频过零载波和脉冲电流技术相结合的识别装置。其中，低频过零载波通讯技术的抗干扰能力较强，即使在多台变压器短距离共高压的情况下，也能不失真、不产生边界干扰，且传输距离远、对电子设备无影响，能准确识别分支和相别等信息。零序列脉冲电流技术在准确识别分支的同时，只需要一个电流钳设置于零线处即可识别出同一分支下的三个相线的分支及相别属性。并且，多个检测电路增加了可同时检测的分支的数量，避免了多台区设备共同检测一台变压器所出现信息串扰而无法识别的困境，检测成本较低，同时也减少了核查人员接触带电母排的次数，操作风险较小。

在一实施例中，如图3所示，触发电路包括一级单稳态触发器U3A和二级单稳态触发器U5A。其中U2A为与门，比如SB74HC08D；U4A为或非门，比如 SN74HC02D；一级单稳态触发器U3A和二级单稳态触发器U5A可以为CD4538。该台区分支识别装置，通过采用硬件控制晶闸管的导通角和触发脉宽，可以减轻主机的中央处理单元的负担，还能避免程序死机和跑飞造成的晶闸管导通角过大而烧毁晶闸管。配电变压器端的220V交流中A相的同步信号和主机的中央处理单元发出的MODE1信号通过与门U2A后的输出信号经过以及单稳态触发器U3A，由一级单稳态触发器U3A控制晶闸管的导通角。晶闸管的导通角的大小由电阻 VR21和电容C21的值决定。由二级单稳态触发器U5A控制晶闸管的触发脉宽。晶闸管的触发脉宽的大小由电阻VR22和电容C22的值决定。通过一级单稳态触发器U3A控制晶闸管的导通角，二级单稳态触发器U5A控制晶闸管的触发脉宽，即使软件死机或者跑飞都不会改变晶闸管的导通角，晶闸管不易烧毁，使该多分支识别装置使用起来更加稳定可靠。

在一实施例中，触发电路于配电变压器端的220V交流过零点0.5ms处控制晶闸管的通断。

在一实施例中，触发电路控制晶闸管的导通角的范围为0.2ms～0.5ms。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种检测电路，用于检测并收发脉冲电流信号；其特征在于，包括：

电流-电压转换电路，包括电流互感器和第一运算放大器，所述电流互感器二次侧的两个输出端分别与所述第一运算放大器的两个输入端连接；所述电流互感器用于降低其一次侧输入的第一电流信号；所述第一运算放大器用于将所述电流互感器二次侧输出的第二电流信号转换为第一电压信号；

一级放大电路,与所述第一运算放大器连接，用于将所述第一电压信号放大为第二电压信号并输出；

偏置电路，设置于所述一级放大电路和二级放大电路之间，用于提供偏置电压信号；以及

所述二级放大电路，与所述一级放大电路和所述偏置电路连接，用于将所述第二电压信号和所述偏置电压信号之和放大为第三电压信号。

2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述第一电流信号与所述第一电压信号的关系式为：

其中，所述U1为所述第一电压信号，所述I1为所述第一电流信号。

3.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述一级放大电路对所述第一电压信号的放大倍数为4.6。

4.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，还包括第一滤波电路，所述第一滤波电路设置于所述第一运算放大器和所述一级放大电路之间，用于对所述第一电压信号进行滤波。

5.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，还包括第二滤波电路，所述第二滤波电路设置于所述一级放大电路和所述二级放大电路之间，用于去除所述第二电压信号中的直流分量。

6.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述二级放大电路对所述第二电压信号和所述偏置电压信号之和的放大倍数为1.5。

7.一种多分支识别装置，包括设置于配电变压器端的主机和设置于用户端的分机，其特征在于，所述主机包括：多个如权利要求1～6任一所述的检测电路，用于检测并收发所述分机发送的脉冲电流信号；以及

第一调制电路，包括触发电路和过零检测电路，所述过零检测电路用于检测所述配电变压器端的220V交流过零点时刻，所述触发电路用于根据所述配电变压器端的220V交流过零点时刻控制晶闸管的通断，所述第一调制电路用于将预设信息参数通过所述晶闸管与所述配电变压器端的实际电压叠加以作为电压信号并发送；所述预设信息参数为根据所述脉冲电流信号得到的参数信息；

所述分机用于发送所述脉冲电流信号，并接收所述电压信号。

8.根据权利要求7所述的多分支识别装置，其特征在于，所述触发电路包括一级单稳态触发器和二级单稳态触发器；所述一级单稳态触发器用于控制所述晶闸管的导通角；所述二级单稳态触发器用于控制所述晶闸管的触发脉宽。

9.根据权利要求7所述的多分支识别装置，其特征在于，所述触发电路于所述配电变压器端的220V交流过零点0.5ms处控制所述晶闸管的通断。

10.根据权利要求7所述的多分支识别装置，其特征在于，所述触发电路控制所述晶闸管的导通角的范围为0.2ms～0.5ms。

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