CN212459833U - 一种变压器检测装置中的电流采集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种变压器检测装置中的电流采集系统，包括电流互感器、电流采集通道电路、三相电能计量芯片，其中，电流互感器的一次侧与变压器电连接，电流互感器的二次侧与电流采集通道电路电连接；电流采集通道电路主要包括抗混叠滤波器和采样模块，抗混叠滤波器与采样模块电连接；三相电能计量芯片与电流采集通道电路电连接。本实用新型采用抗混叠滤波器和采样模块组成电流采集通道电路，可以滤除高频成分从而解决电流信号发生的频率混叠，并且能够提高变压器的检测精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及变压器检测中电能参数采集的技术领域，尤其涉及一种变压器检测装置中的电流采集系统。
背景技术
随着电力系统的快速发展，对配电网电能运输的要求也越来越高，而变压器作为配电网电能运输中的核心设备，一旦配电网中的变压器发生故障，影响范围极大，若不能得到及时维修，往往会造成大范围长时间停电，给居民日常生活和工农业生产带来严重的影响。因此利用变压器检测装置对变压器的运行状态进行检测，是保障配电网中变压器能够稳定运行的关键。
变压器检测装置中的电能参数采集模块是变压器检测装置的重要输入模块，依赖于采集到的电能参数对变压器运行状况进行判断。变压器检测装置中的电能参数采集模块又可以进一步分为电压参数采集模块和电流参数采集模块。
现有技术中，变压器检测装置的电流采集电路存在很大缺陷，由于配电网中的三相负载常发生变化，而居民用电则以单相负载居多，且用电时间具有时段性、季节性，因此电流互感器输出的电流信号会受到用户用电影响，导致其输入至电流采集通道电路的电流信号存在信号频率混叠的情况，会影响输入至电流采集通道电路的电流信号精度，以至于进一步使变压器检测装置的检测精度下降。
因此，如何减少变压器检测装置中的电流参数采集模块的电流信号发生频率混叠，并且提升变压器检测装置的检测精度成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型提供了一种变压器检测装置中的电流采集系统，以解决现有技术中存在的变压器检测装置中的电流参数采集模块的电流信号会发生频率混叠，导致变压器检测装置的检测精度较低的问题。
一种变压器检测装置中的电流采集系统，包括电流互感器，所述电流互感器的一次侧与变压器电连接，所述电流互感器的二次侧与电流采集通道电路电连接；
电流采集通道电路，所述电流采集通道电路主要包括抗混叠滤波器和采样模块，所述抗混叠滤波器与采样模块电连接；
三相电能计量芯片，所述三相电能计量芯片与所述电流采集通道电路电连接。
可选的，所述采样模块为采样电阻，所述采样电阻用于将电流转换为电压。
采用上述技术方案，使用采样电阻作为电流互感器二次侧的计量回路，可以将二次电流转换为电压，方便三相电能计量芯片进行数据采集。
可选的，所述采样电阻的计算公式如下：
其中，K为所述三相电能计量芯片内模数转换器(ADC)输入端的最大容许电压，CTRATIO为所述电流互感器的输入输出比，Imax为变压器线电流的额定值。
采用上述技术方案，可以根据不同型号变压器的线电流额定电压和不同型号电流互感器的输入输出比以及不同型号三相电能计量芯片内模数转换器(ADC)输入端的最大容许电压计算适合电流采集通道电路中采样电阻的阻值，以获取适合不同变压器检测装置中的采样电阻阻值。
可选的，所述抗混叠滤波器主要由电阻和电容组成。
采用上述技术方案，可以在对模拟信号进行离散化采集前，采用抗混叠滤波器(即低通滤波器)将混叠频率中的高频滤除，确保采集的电流信号的精度，从而提高变压器检测装置的检测精度。
可选的，所述电流采集通道电路包括A相电流采集通道电路、B相电流采集通道电路以及C相电流采集通道电路。
采用上述技术方案，可以更好地处理电流互感器输出的电流信号。
可选的，所述电流互感器采用额定输入电流为300A，额定输出电流为30mA的电流互感器。
上述技术方案中，电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧(即变压器侧)的大电流转换为二次侧的小电流，电流互感器在工作时，电流互感器的二次侧串接在测量仪表和保护回路中，二次侧回路始终是闭合的，因此阻抗很小。
可选的，所述三相电能计量芯片为ADE7878芯片，用于获取并计算所述电流采集通道电路的输出电流信号。
采用上述技术方案，可以依靠所述ADE7878芯片内部集成的多个模数转换器(ADC)以及信号处理电路，进行有功功率、无功功率、视在功率和有效值的计算；并且所述ADE7878芯片还提供了系统校准功能，包括增益校准、相位校准和失调补偿校准，其中，增益校准解决由电流互感器和模数转换器(ADC)所带来的幅度误差，相位校准主要解决由电流互感器引起的相位延迟，可以使电能计量的精度更高。
本实用新型的一种变压器检测装置中的电流采集系统，相较于现有技术而言，具有可以利用电流采集通道电路中的抗混叠滤波器将输入电流信号中的混叠频率滤除，以保证输入电流信号的精度，从而保证变压器的检测精度的优点，可以有效减少用户用电的电流信号对电流互感器的输出电流信号产生的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本实用新型的结构框图示意图；
图2为本实用新型电流采集通道电路中的A相电流采集通道电路的部分电路图；
图3为本实用新型电流采集通道电路中的B相电流采集通道电路的部分电路图；
图4为本实用新型电流采集通道电路中的C相电流采集通道电路的部分电路图；
附图标记说明：
1-电流互感器；2-电流采集通道电路，201-抗混叠滤波器，202-采样模块；3-三相电能计量芯片。
具体实施方式
参见图1至图4，一种变压器检测装置中的电流采集系统，包括电流互感器1，所述电流互感器1的一次侧与变压器电连接，所述电流互感器1的二次侧与电流采集通道电路2电连接；
电流采集通道电路2，所述电流采集通道电路2主要包括抗混叠滤波器201和采样模块202，所述抗混叠滤波器201与采样模块202电连接；
三相电能计量芯片3，所述三相电能计量芯片3与所述电流采集通道电路2电连接。
在上述具体实施方式的基础上，进一步地，所述采样模块202为采样电阻，所述采样电阻用于将电流转换为电压。
采用上述技术方案，使用采样电阻作为电流互感器1二次侧的计量回路，可以将二次电流转换为电压，方便三相电能计量芯片3进行数据采集。
在上述具体实施方式的基础上，进一步地，所述采样电阻的计算公式如下：
其中，K为所述三相电能计量芯片3内模数转换器(ADC)输入端的最大容许电压，CTRATIO为所述电流互感器1的输入输出比，Imax为变压器线电流的额定值。
采用上述技术方案，可以根据不同型号变压器的线电流额定电压和不同型号电流互感器1的输入输出比以及不同型号三相电能计量芯片3内模数转换器(ADC)输入端的最大容许电压计算适合电流采集通道电路2中采样电阻的阻值，以获取适合不同变压器检测装置中的采样电阻阻值。
参见图2至图4，在上述具体实施方式的基础上，进一步地，所述抗混叠滤波器201主要由电阻和电容组成；需要特别说明的是，在本实施例中，抗混叠滤波器201的电阻阻值为10KΩ和100Ω，电容为12pF。
采用上述技术方案，可以在对模拟信号进行离散化采集前，采用抗混叠滤波器201(即低通滤波器)将混叠频率中的高频滤除，确保采集的电流信号的精度，从而提高变压器检测装置的检测精度。
在上述具体实施方式的基础上，进一步地，所述电流采集通道电路2包括A相电流采集通道电路(参见图2)、B相电流采集通道电路(参见图3)以及C相电流采集通道电路(参见图4)；需要特别说明的是，在本实施例中，A相电流采集通道电路中包含两个对称的抗混叠滤波器201和两个对称的采样模块202(即采样电阻)，图2中的IAN为A相中线输入电流，IANOUT为A相中线输出电流，IAP为A相输入相电流，IAPOUT为A相输出相电流，B相电流采集通道电路以及C相电流采集通道电路的电路相同，因此可知图3、图4中电流的含义。
采用上述技术方案，可以更好地处理电流互感器1输出的电流信号。
在上述具体实施方式的基础上，进一步地，所述电流互感器1采用额定输入电流为300A，额定输出电流为30mA的电流互感器1；在本实施例中，采用的电流互感器1的具体参数还包括输入输出电流比为10000：1，精度为0.3，工作温度范围为-40℃～85℃。
上述技术方案中，电流互感器1是依据电磁感应原理将一次侧(即变压器侧)的大电流转换为二次侧的小电流，电流互感器1在工作时，电流互感器1的二次侧串接在测量仪表和保护回路中，二次侧回路始终是闭合的，因此阻抗很小。
在上述具体实施方式的基础上，进一步地，所述三相电能计量芯片3为ADE7878芯片，用于获取并计算所述电流采集通道电路2的输出电流信号；需要特别说明的是，在本实施例中，ADE7878芯片内模数转换器(ADC)输入端的最大容许电压为0.5V。
采用上述技术方案，可以依靠所述ADE7878芯片内部集成的多个模数转换器(ADC)以及信号处理电路，进行有功功率、无功功率、视在功率和有效值的计算；并且所述ADE7878芯片还提供了系统校准功能，包括增益校准、相位校准和失调补偿校准，其中，增益校准解决由电流互感器1和模数转换器(ADC)所带来的幅度误差，相位校准主要解决由电流互感器1引起的相位延迟，可以使电能计量的精度更高。
综上可知，在本实施例中，由于
K为0.5，CTRATIO为10000：1，Imax可以根据电流互感器得出为
因此得出采样电阻R为10欧姆，并且在电路设计时根据对称设计对采样电阻进行拆分，因此图2、图3、图4中均有两个阻值为5欧姆的采样电阻。
本实用新型的工作原理如下：
本实用新型通过电流互感器1获取变压器的电流信号，获取变压器的电流信号后，通过电流采集通道电路2，电流采集通道电路2中的抗混叠滤波器201对高频进行滤除，电流采集通道电路2中的采样模块202可以对二次侧电流进行转换，然后将滤除混叠频率的电流信号传输到三相电能计量芯片3中，三相电能计量芯片3对获取到的电流信号进行计算，得出相关检测信号。
本实用新型提供的实施例只是最优实施例，并非是对本实用新型保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本实用新型方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种变压器检测装置中的电流采集系统，其特征在于，包括：
电流互感器(1)，所述电流互感器(1)的一次侧与变压器电连接，所述电流互感器(1)的二次侧与电流采集通道电路(2)电连接；
电流采集通道电路(2)，所述电流采集通道电路(2)主要包括抗混叠滤波器(201)和采样模块(202)，所述抗混叠滤波器(201)与采样模块(202)电连接；
三相电能计量芯片(3)，所述三相电能计量芯片(3)与所述电流采集通道电路(2)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种变压器检测装置中的电流采集系统，其特征在于，所述采样模块(202)为采样电阻，所述采样电阻用于将电流转换为电压。
3.根据权利要求2所述的一种变压器检测装置中的电流采集系统，其特征在于，所述采样电阻的计算公式如下：
其中，K为所述三相电能计量芯片(3)内模数转换器(ADC)输入端的最大容许电压，CTRATIO为所述电流互感器(1)的输入输出比，Imax为变压器线电流的额定值。
4.根据权利要求1所述的一种变压器检测装置中的电流采集系统，其特征在于，所述抗混叠滤波器(201)主要由电阻和电容组成。
5.根据权利要求1所述的一种变压器检测装置中的电流采集系统，其特征在于，所述电流采集通道电路(2)包括A相电流采集通道电路、B相电流采集通道电路以及C相电流采集通道电路。
6.根据权利要求1所述的一种变压器检测装置中的电流采集系统，其特征在于，所述电流互感器(1)采用额定输入电流为300A，额定输出电流为30mA的电流互感器(1)。
7.根据权利要求1所述的一种变压器检测装置中的电流采集系统，其特征在于，所述三相电能计量芯片(3)为ADE7878芯片，用于获取并计算所述电流采集通道电路(2)的输出电流信号。
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- 2020-03-18 CN CN202020341194.2U patent/CN212459833U/zh active Active
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