CN211577246U - 一种用于采集电流互感器波形的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于采集电流互感器波形的装置，属于电流互感器测量技术领域。本实用新型装置，包括：信号输入电路用于接收电流信号并将电流信号传输至交直流信号变换电路；交直流信号变换电路用于将所述电流信号转换为电压信号并传输至高精度AD转换器；高精度AD转换器接收DSP信号处理器下发的控制信号，将接收的电压信号转换为数字信号；DSP信号处理器生成控制信号下发到高精度AD转换器，并采集高精度AD转换器输出的数字信号；通讯接口用于输出DSP信号处理器采集的数字信号，所述数字信号用于采集电流互感器波形。本实用新型可实现数据采集、处理与波形读取、存储、分析、操作方便，可用于交流、直流与半波电流的波形畸变率。
Description
技术领域
本发明涉及电流互感器测量技术领域，并且更具体地，涉及一种用于采集电流互感器波形的装置。
背景技术
大数据时代的到来，对电路检测、分析、数据采集的质与量提出了更高的要求；而另一方面，输变电系统日新月异，大量应用的新技术使得设备的误差构成复杂化，如电力电子负载和非线性负载，给电网中带来了一定直流分量。传统的测量设备倾向于简单的波形采集和显示，数据储存能力差，处理、分析不便，集成度低导致操作复杂。为了准确分析误差来源，更加便捷的进行复杂电路状态的数据处理，有必要设计一种高效、集成化的波形分析装置。
实用新型内容
针对上述问题，本发明提出了一种用于采集电流互感器波形的装置，包括：
信号输入电路、所述信号输入电路连接交直流信号变换电路，用于接收电流信号并将电流信号传输至交直流信号变换电路；
交直流信号变换电路、所述交直流信号变换电路连接高精度AD转换器，用于将所述电流信号转换为电压信号并传输至高精度AD转换器；
高精度AD转换器、所述高精度AD转换器连接DSP信号处理器，接收DSP信号处理器下发的控制信号，将接收的电压信号转换为数字信号；
DSP信号处理器、所述DSP信号处理器生成控制信号下发到高精度AD转换器，并采集高精度AD转换器输出的数字信号；
通讯接口，所述通讯接口连接DSP信号处理器，用于输出DSP信号处理器采集的数字信号，所述数字信号用于采集电流互感器波形。
可选的，装置还包括：
电源输入电路和电源管理器；
所述电源输入电路连接电源管理器，用于输出电流信号并传输至电源管理器；
所述电源管理器连接交直流信号变换电路，用于将接收的电流信号转换为标准电流信号。
可选的，交直流信号变换电路，用于接收电源管理器输出的标准电流信号，并将标准电流信号转换为标准电压信号并传输至高精度AD转换。
可选的，高精度AD转换器，接收DSP信号处理器下发的控制信号，用于接收交直流信号变换电路输出的标准电压信号，将标准电压信号转换为标准数字信号并传输至高精度AD转换器。
可选的，DSP信号处理器采集高精度AD转换器输出的标准数字信号。
可选的，通讯接口用于输出DSP信号处理器采集的标准数字信号，所述标准数字信号用于采集电流互感器标准波形。
可选的，装置还包括：
工控机显示接口，所述工控机显示接口连接DSP信号处理器，用于将DSP信号处理器采集标准数字信号和数字信号输出并实时显示。
可选的，高精度AD转换器采用高精度18位AD芯片AD7608。
可选的，通讯接口，包括：RJ45的网口和RS232的串口。
可选的，交直流信号变换电路具有300K以上的带宽。
本实用新型可实现数据采集、处理与波形读取、存储、分析、显示的集成化以及与智能电网的兼容，操作方便，可用于交流、直流与半波电流的波形畸变率、准确度测量及数据分析。
附图说明
图1为本实用新型一种用于采集电流互感器波形的装置结构图；
图2为本实用新型一种用于采集电流互感器波形的装置原理图；
图3为本实用新型一种用于采集电流互感器波形的装置交直流信号变换电路图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本实用新型提供了一种用于采集电流互感器波形的装置，如图1所示，包括：
信号输入电路、所述信号输入电路连接交直流信号变换电路，用于接收电流信号并将电流信号传输至交直流信号变换电路；
交直流信号变换电路、电路图如图3所示，所述交直流信号变换电路连接高精度AD转换器，用于将所述电流信号转换为电压信号并传输至高精度AD转换器；交直流信号变换电路，还用于用于接收电源管理器输出的标准电流信号，并将标准电流信号转换为标准电压信号并传输至高精度AD转换。
交直流信号变换电路具有300K以上的带宽。
高精度AD转换器、所述高精度AD转换器连接DSP信号处理器，接收DSP信号处理器下发的控制信号，将接收的电压信号转换为数字信号；高精度AD转换器，接收DSP信号处理器下发的控制信号，还用于用于接收交直流信号变换电路输出的标准电压信号，将标准电压信号转换为标准数字信号并传输至高精度AD转换器。
高精度AD转换器采用高精度18位AD芯片AD7608。
DSP信号处理器、所述DSP信号处理器生成控制信号下发到高精度AD转换器，并采集高精度AD转换器输出的数字信号；DSP信号处理器还用于采集高精度AD转换器输出的标准数字信号。
通讯接口，所述通讯接口连接DSP信号处理器，用于输出DSP信号处理器采集的数字信号，所述数字信号用于采集电流互感器波形。通讯接口还用于用于输出DSP信号处理器采集的标准数字信号，所述标准数字信号用于采集电流互感器标准波形。
通讯接口，包括：RJ45的网口和RS232的串口。
电源输入电路和电源管理器；
所述电源输入电路连接电源管理器，用于输出电流信号并传输至电源管理器；
所述电源管理器连接交直流信号变换电路，用于将接收的电流信号转换为标准电流信号。
工控机显示接口，所述工控机显示接口连接DSP信号处理器，用于将DSP信号处理器采集标准数字信号和数字信号输出并实时显示。
本实用新型原理如图2所示，被检信号输入电路通过高精度电阻转化为电压信号，交直流信号变换电路可以通过高精度电阻和高性能运放跟随来设计，其溯源或检定可以通过传统的电压互感器的测差法检定或使用交流电桥的方法检定。
输入电压通过高精度高稳定度的电阻R1，R2，R3分压后通过差分放大器跟随，再通过高精度AD前端差分驱动器到AD采集，电阻分压具有线性度好，温漂小(使用电桥原理)的特点，但是输出阻抗高，这就需要一个非常高的SNR(信噪比)的运放来加大其输出驱动能力，同时保证信号不失真。
高精度AD转换通过六通道同步采样方法实现，A/D转换的前端电压传感器采用1ppm精密电阻分压，再采用仪表放大器跟踪，然后输入A/D；电流传感器采用线性误差为3ppm的有源零磁通互感器，然后输入A/D。6个A/D在相同的时钟和触发信号控制下进行采样和转换，A/D的触发信号和时钟信号可以由DSP提供，也可以使用外部时钟源。
基于DSP芯片的主板为本装置的核心部件，由于本装置设计要实时将采样点按IEC61850协议格式组包给以太网发送，同时实时处理有效值、功率、相位等计算功能，并与工控机通信，将计算结果发送到工控机显示和接收工控机的命令，所以计算量比较大，采用ADI公司的ADSP-BF531芯片，芯片内部有双16Bit DSP处理器，运行速度可到400MPS，高达756MHz/1512M MACs的CPU性能、1.2Mbits的高速L1 SRAM与一组专为多媒体应用而优化的外设集成在了一起。能够满足本系统的速度要求，同时考虑到很多采样数据需要缓存，板上扩展了SDRAM和flash。SDRAM采用MT48LC4M16A2TG，空间为32MBYTE，Flash采用SST39VF6401B，空间容量为16MBYTE。
本实用新型具备信号采集功能，具有同时采集标准通道电流信号及被测通道电流信号的功能。数据分析功能，具有数据分析解算，输出被测信号与标准信号之间的交流、直流与半波电流的波形畸变率、纹波因数、准确度等功能，显示及保存功能，具有同时显示各通道测试结果的数据及曲线的功能，具有保存测试数据结果的功能。
本实用新型可实现数据采集、处理与波形读取、存储、分析、显示的集成化以及与智能电网的兼容，操作方便，可用于交流、直流与半波电流的波形畸变率、准确度测量及数据分析。
Claims (10)
1.一种用于采集电流互感器波形的装置，其特征在于，所述装置包括：
信号输入电路、所述信号输入电路连接交直流信号变换电路，用于接收电流信号并将电流信号传输至交直流信号变换电路；
交直流信号变换电路、所述交直流信号变换电路连接高精度AD转换器，用于将所述电流信号转换为电压信号并传输至高精度AD转换器；
高精度AD转换器、所述高精度AD转换器连接DSP信号处理器，接收DSP信号处理器下发的控制信号，将接收的电压信号转换为数字信号；
DSP信号处理器、所述DSP信号处理器生成控制信号下发到高精度AD转换器，并采集高精度AD转换器输出的数字信号；
通讯接口，所述通讯接口连接DSP信号处理器，用于输出DSP信号处理器采集的数字信号，所述数字信号用于采集电流互感器波形。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
电源输入电路和电源管理器；
所述电源输入电路连接电源管理器，用于输出电流信号并传输至电源管理器；
所述电源管理器连接交直流信号变换电路，用于将接收的电流信号转换为标准电流信号。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的交直流信号变换电路，用于接收电源管理器输出的标准电流信号，并将标准电流信号转换为标准电压信号并传输至高精度AD转换。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的高精度AD转换器，接收DSP信号处理器下发的控制信号，用于接收交直流信号变换电路输出的标准电压信号，将标准电压信号转换为标准数字信号并传输至高精度AD转换器。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的DSP信号处理器采集高精度AD转换器输出的标准数字信号。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的通讯接口用于输出DSP信号处理器采集的标准数字信号，所述标准数字信号用于采集电流互感器标准波形。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
工控机显示接口，所述工控机显示接口连接DSP信号处理器，用于将DSP信号处理器采集标准数字信号和数字信号输出并实时显示。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的高精度AD转换器采用高精度18位AD芯片AD7608。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的通讯接口，包括：RJ45的网口和RS232的串口。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的交直流信号变换电路具有300K以上的带宽。
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| CN (1) | CN211577246U (zh) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114900184A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-08-12 | 北京航天发射技术研究所 | 一种基于国产ad转换芯片实现高精度ad采集的方法 |
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2019
- 2019-10-12 CN CN201921713459.0U patent/CN211577246U/zh active Active
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| CN114900184A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-08-12 | 北京航天发射技术研究所 | 一种基于国产ad转换芯片实现高精度ad采集的方法 |
| CN114900184B (zh) * | 2022-04-18 | 2024-07-19 | 北京航天发射技术研究所 | 一种基于国产ad转换芯片实现高精度ad采集的方法 |
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