CN211123004U - 一种高低压柜快速检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种高低压柜快速检测装置，包括若干电压互感器、电压跟随器、电压调理电路、倍频电路、模数转换模块和输出显示单元，电压互感器的线圈环绕待测电压的电缆，电压互感器的二次侧与电压跟随器的输入端电性连接，电压跟随器的输出端分别与电压调理电路和倍频电路的输入端电性连接，各电压调理电路和倍频电路的输出端均与模数转换模块的输入端电性连接，模数转换模块的输出端与输出显示单元输入端电性连接。本实用新型采用非接触式的电压互感器进行降压采样，对采用信号进行跟随预处理和信号调理，随后进行A/D转换，得到离散的电压值输出到输出显示单元中进行直观显示。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力设备领域，尤其涉及一种高低压柜快速检测装置。
背景技术
电力行业是基础行业，随着我国经济的快速发展，各行业对电力需求快速增长。对电力供应的质量进行科学的管理是对用电质量的可靠保障。随着电力系统的发展和完整，对电力数据的采集的精确、快速有了更高的要求。
高低压开关柜，简称高低压柜，是连接高压或者低压线缆的设备，一般在变电站中广泛使用，通过高压母线和低压出线与外部连接。为了了解设备的运行情况或者线缆负荷，需要定期对高低压柜的输入或者输出电压进行检测，现有的检测设备操作比较复杂，检测精度也不够理想，越来越不能适应精确采集的需求。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出了一种能对高低压柜进线或者出线端进行电压检测的高低压柜快速检测装置。
本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种高低压柜快速检测装置，包括若干电压互感器(1)、电压跟随器(2)、电压调理电路(3)、倍频电路(4)、模数转换模块(5)和输出显示单元(6)，所述电压互感器(1)的线圈环绕待测电压的电缆，电压互感器(1)的二次侧与电压跟随器(2)的输入端电性连接，电压跟随器(2)的输出端分别与电压调理电路(3)和倍频电路(4)的输入端电性连接，各电压调理电路(3)和倍频电路(4)的输出端均与模数转换模块(5)的输入端电性连接，模数转换模块(5)的输出端与输出显示单元(6)输入端电性连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述电压跟随器(2)包括第一运算放大器U1，第一运算放大器U1的同相输入端与电压互感器(1)二次侧电性连接，第一运算放大器U1的输出端分别与电压调理电路(3)和倍频电路(4)电性连接；第一运算放大器U1的输出端还与反相输入端电性连接。
进一步优选的，所述电压跟随器(2)还包括RC滤波电路，RC滤波电路包括电阻R1和电容C1，电阻R1的一端与电压互感器(1)二次侧的一端电性连接，电阻R1的另一端分别与第一运算放大器U1的同相输入端和电容C1的一端电性连接；电容C1的另一端与电压互感器(1)二次侧的另一端并联后接地。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述电压调理电路(3)包括两级放大子电路、桥式整流子电路和交流量提升模块INA128，两级放大子电路的输入端与第一运算放大器U1的输出端电性连接，两级放大子电路的输出端与桥式整流子电路的输入端电性连接，桥式整流子电路的输出端与交流量提升模块INA128的输入端电性连接，交流量提升模块INA128的输出端与模数转换模块(5)的输入端电性连接。
进一步优选的，所述两级放大子电路包括第二运算放大器U2和第三运算放大器U3，第二运算放大器U2的反相输入端通过电阻R2与电压跟随器(2)的输出端电性连接；+5V电压经电阻R3和R4分压后输入第二运算放大器U2的同相输入端，电阻R5和电容C2分别并联在第二运算放大器U2的反相输入端和输出端之间；第二运算放大器U2的输出端与第三运算放大器U3的反相输入端通过调节电阻R6串联，+5V电压经电阻R7和R8分压后输入第三运算放大器U3的同相输入端，电阻R9和电容C3分别并联在第三运算放大器U3的反相输入端和输出端之间；电容C4和电阻R10串联后并联在第三运算放大器U3的输出端和第二运算放大器U2的反相输入端之间；第三运算放大器U3的输出端与桥式整流子电路的输入端电性连接。
更进一步优选的，所述桥式整流子电路的输出端分别与交流量提升模块INA128的引脚2和引脚3电性连接，交流量提升模块INA128的引脚1和引脚8之间并联有电阻R11，交流量提升模块INA128的引脚7与+5V电源电性连接，引脚5与1.5V参考电压连接，引脚6与模数转换模块(5)的输入端电性连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述倍频电路(4)包括锁相环芯片CD4046和加法计数器CD4518；加法计算器CD4518的引脚14与电压跟随器(2)的输出端电性连接，引脚13与电阻R12的一端电性连接，电阻R12的另一端与电阻R13的一端和引脚9并联，电阻R13的另一端与电容C6的一端电性连接，电容C6的的另一端与引脚5和引脚8电性连接后接地；引脚11与电阻R14串联后接地，引脚6和引脚7之间并联有电容C5，引脚4与模数转换模块(5)电性连接；锁相环芯片CD4046的引脚2和引脚16与加法计数器CD4518的引脚16并联后与+12V电源电性连接，锁相环芯片CD4046的引脚1与加法计数器CD4518的引脚4并联；锁相环芯片CD4046的引脚6和引脚10并联，锁相环芯片CD4046的引脚6、引脚7、引脚9和引脚15并联后接地。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述模数转换模块(5)为STM32F103单片机，电压调理电路(3)的输出端与模数转换模块(5)的ADC接口电性连接，倍频电路(4)的输出端与模数转换模块(5)通用输入输出端口电性连接。
进一步优选的，所述输出显示单元(6)为TFTLCD，输出显示单元(6)与模数转换模块(5)的SPI接口电性连接。
本实用新型提供的一种高低压柜快速检测装置，相对于现有技术，具有以下有益效果：
(1)本实用新型采用非接触式的电压互感器进行降压采样，对采用信号进行跟随预处理和信号调理，随后进行A/D转换，得到离散的电压值输出到输出显示单元中进行直观显示；
(2)电压调理电路使得预处理的跟随信号符合模数转换模块的输入规范，并抑制干扰信号；
(3)倍频电路能够使采样周期内产生100个脉冲，将该脉冲信号作为模数转换模块的中断信号，使得模数转换模块能够快速采样，以便后续处理，以满足实际需求。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一种高低压柜快速检测装置的结构框图；
图2为本实用新型一种高低压柜快速检测装置的电压互感器、电压跟随器和电压调理电路的接线图；
图3为本实用新型一种高低压柜快速检测装置的倍频电路的接线图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型提供了一种高低压柜快速检测装置，包括若干电压互感器1、电压跟随器2、电压调理电路3、倍频电路4、模数转换模块5和输出显示单元6，其电压互感器1的线圈环绕待测电压的电缆，电压互感器1的二次侧与电压跟随器2的输入端电性连接，电压跟随器2的输出端分别与电压调理电路3和倍频电路4的输入端电性连接，各电压调理电路3和倍频电路4的输出端均与模数转换模块5的输入端电性连接，模数转换模块5的输出端与输出显示单元6输入端电性连接。本实用新型采用非接触式的电压互感器1进行降压采样，对采用信号进行跟随预处理和信号调理，随后进行A/D转换，得到离散的电压值输出到输出显示单元6中进行直观显示。
如图1所示，电压跟随器2包括第一运算放大器U1，第一运算放大器U1的同相输入端与电压互感器1二次侧电性连接，第一运算放大器U1的输出端分别与电压调理电路3和倍频电路4电性连接；第一运算放大器U1的输出端还与反相输入端电性连接。第一运算放大器U1实现电压跟随效果。
进一步的，电压跟随器2还包括RC滤波电路，RC滤波电路包括电阻R1和电容C1，电阻R1的一端与电压互感器1二次侧的一端电性连接，电阻R1的另一端分别与第一运算放大器U1的同相输入端和电容C1的一端电性连接；电容C1的另一端与电压互感器1二次侧的另一端并联后接地。RC滤波电路能对电压互感器1感应的信号进行滤波处理，消除低频干扰信号。
如图2所示，电压调理电路3包括两级放大子电路、桥式整流子电路和交流量提升模块INA128，两级放大子电路的输入端与第一运算放大器U1的输出端电性连接，两级放大子电路的输出端与桥式整流子电路的输入端电性连接，桥式整流子电路的输出端与交流量提升模块INA128的输入端电性连接，交流量提升模块INA128的输出端与模数转换模块5的输入端电性连接。
进一步改进的，两级放大子电路包括第二运算放大器U2和第三运算放大器U3，第二运算放大器U2的反相输入端通过电阻R2与电压跟随器(2)的输出端电性连接；+5V电压经电阻R3和R4分压后输入第二运算放大器U2的同相输入端，电阻R5和电容C2分别并联在第二运算放大器U2的反相输入端和输出端之间；第二运算放大器U2的输出端与第三运算放大器U3的反相输入端通过调节电阻R6串联，+5V电压经电阻R7和R8分压后输入第三运算放大器U3的同相输入端，电阻R9和电容C3分别并联在第三运算放大器U3的反相输入端和输出端之间；电容C4和电阻R10串联后并联在第三运算放大器U3的输出端和第二运算放大器U2的反相输入端之间；第三运算放大器U3的输出端与桥式整流子电路的输入端电性连接。电压调理电路3通过两级反向放大，分别进行2倍和5倍的信号放大，电容C2和C3为高频补偿电容，电容C4为耦合电容；R6为第二运算放大器U2和第三运算放大器U3的输入调整电阻；电阻R3、R4和电阻R7、R8分别为两级放大器子电路的同相偏置电阻；电阻R2、R5、R9、R10分别为两级放大器子电路的负反馈电阻，决定了各级放大器的增益。
桥式整流子电路的输出端分别与交流量提升模块INA128的引脚2和引脚3电性连接，交流量提升模块INA128的引脚1和引脚8之间并联有电阻R11，交流量提升模块INA128的引脚7与+5V电源电性连接，引脚5与1.5V参考电压连接，引脚6与模数转换模块5的输入端电性连接。交流量提升模块INA128可以使得桥式整流子电路的输出电压向上平移1.5V，直接送入模式转换模块5中。
倍频电路4包括锁相环芯片CD4046和加法计数器CD4518；加法计算器CD4518的引脚14与电压跟随器2的输出端电性连接，引脚13与电阻R12的一端电性连接，电阻R12的另一端与电阻R13的一端和引脚9并联，电阻R13的另一端与电容C6的一端电性连接，电容C6的的另一端与引脚5和引脚8电性连接后接地；引脚11与电阻R14串联后接地，引脚6和引脚7之间并联有电容C5，引脚4与模数转换模块5电性连接；锁相环芯片CD4046的引脚2和引脚16与加法计数器CD4518的引脚16并联后与+12V电源电性连接，锁相环芯片CD4046的引脚1与加法计数器CD4518的引脚4并联；锁相环芯片CD4046的引脚6和引脚10并联，锁相环芯片CD4046的引脚6、引脚7、引脚9和引脚15并联后接地。锁相环芯片CD4046和加法计数器CD4518共同构成了100倍频电路，在被采集电压信号的一个周期内生成100个脉冲信号，作为A/D转换的触发信号。提高模数转换的分辨率。
如图1所示，模数转换模块5采用STM32F103单片机，电压调理电路3的输出端与STM32F103单片机的ADC接口电性连接，倍频电路4的输出端与STM32F103单片机通用输入输出端口电性连接。输出显示单元6可以采用TFTLCD，输出显示单元6与模数转换模块5的SPI接口电性连接。通过SPI总线进行数据传输功能。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高低压柜快速检测装置，其特征在于：包括若干电压互感器(1)、电压跟随器(2)、电压调理电路(3)、倍频电路(4)、模数转换模块(5)和输出显示单元(6)，所述电压互感器(1)的线圈环绕待测电压的电缆，电压互感器(1)的二次侧与电压跟随器(2)的输入端电性连接，电压跟随器(2)的输出端分别与电压调理电路(3)和倍频电路(4)的输入端电性连接，各电压调理电路(3)和倍频电路(4)的输出端均与模数转换模块(5)的输入端电性连接，模数转换模块(5)的输出端与输出显示单元(6)输入端电性连接。
2.如权利要求1所述的一种高低压柜快速检测装置，其特征在于：所述电压跟随器(2)包括第一运算放大器U1，第一运算放大器U1的同相输入端与电压互感器(1)二次侧电性连接，第一运算放大器U1的输出端分别与电压调理电路(3)和倍频电路(4)电性连接；第一运算放大器U1的输出端还与反相输入端电性连接。
3.如权利要求2所述的一种高低压柜快速检测装置，其特征在于：所述电压跟随器(2)还包括RC滤波电路，RC滤波电路包括电阻R1和电容C1，电阻R1的一端与电压互感器(1)二次侧的一端电性连接，电阻R1的另一端分别与第一运算放大器U1的同相输入端和电容C1的一端电性连接；电容C1的另一端与电压互感器(1)二次侧的另一端并联后接地。
4.如权利要求1所述的一种高低压柜快速检测装置，其特征在于：所述电压调理电路(3)包括两级放大子电路、桥式整流子电路和交流量提升模块INA128，两级放大子电路的输入端与第一运算放大器U1的输出端电性连接，两级放大子电路的输出端与桥式整流子电路的输入端电性连接，桥式整流子电路的输出端与交流量提升模块INA128的输入端电性连接，交流量提升模块INA128的输出端与模数转换模块(5)的输入端电性连接。
5.如权利要求4所述的一种高低压柜快速检测装置，其特征在于：所述两级放大子电路包括第二运算放大器U2和第三运算放大器U3，第二运算放大器U2的反相输入端通过电阻R2与电压跟随器(2)的输出端电性连接；+5V电压经电阻R3和R4分压后输入第二运算放大器U2的同相输入端，电阻R5和电容C2分别并联在第二运算放大器U2的反相输入端和输出端之间；第二运算放大器U2的输出端与第三运算放大器U3的反相输入端通过调节电阻R6串联，+5V电压经电阻R7和R8分压后输入第三运算放大器U3的同相输入端，电阻R9和电容C3分别并联在第三运算放大器U3的反相输入端和输出端之间；电容C4和电阻R10串联后并联在第三运算放大器U3的输出端和第二运算放大器U2的反相输入端之间；第三运算放大器U3的输出端与桥式整流子电路的输入端电性连接。
6.如权利要求5所述的一种高低压柜快速检测装置，其特征在于：所述桥式整流子电路的输出端分别与交流量提升模块INA128的引脚2和引脚3电性连接，交流量提升模块INA128的引脚1和引脚8之间并联有电阻R11，交流量提升模块INA128的引脚7与+5V电源电性连接，引脚5与1.5V参考电压连接，引脚6与模数转换模块(5)的输入端电性连接。
7.如权利要求1所述的一种高低压柜快速检测装置，其特征在于：所述倍频电路(4)包括锁相环芯片CD4046和加法计数器CD4518；加法计算器CD4518的引脚14与电压跟随器(2)的输出端电性连接，引脚13与电阻R12的一端电性连接，电阻R12的另一端与电阻R13的一端和引脚9并联，电阻R13的另一端与电容C6的一端电性连接，电容C6的另一端与引脚5和引脚8电性连接后接地；引脚11与电阻R14串联后接地，引脚6和引脚7之间并联有电容C5，引脚4与模数转换模块(5)电性连接；锁相环芯片CD4046的引脚2和引脚16与加法计数器CD4518的引脚16并联后与+12V电源电性连接，锁相环芯片CD4046的引脚1与加法计数器CD4518的引脚4并联；锁相环芯片CD4046的引脚6和引脚10并联，锁相环芯片CD4046的引脚6、引脚7、引脚9和引脚15并联后接地。
8.如权利要求1所述的一种高低压柜快速检测装置，其特征在于：所述模数转换模块(5)为STM32F103单片机，电压调理电路(3)的输出端与模数转换模块(5)的ADC接口电性连接，倍频电路(4)的输出端与模数转换模块(5)通用输入输出端口电性连接。
9.如权利要求8所述的一种高低压柜快速检测装置，其特征在于：所述输出显示单元(6)为TFTLCD，输出显示单元(6)与模数转换模块(5)的SPI 接口电性连接。
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| CN201921712769.0U CN211123004U (zh) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | 一种高低压柜快速检测装置 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113189470A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-30 | 深圳市广和通无线股份有限公司 | 测试电路、测试系统和测试方法 |
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2019
- 2019-10-14 CN CN201921712769.0U patent/CN211123004U/zh active Active
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