專利名稱：用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的信號(hào)調(diào)理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型關(guān)于電力工程現(xiàn)場(chǎng)電氣試驗(yàn)技術(shù)，特別關(guān)于電氣試驗(yàn)中被測(cè) 信號(hào)輸入測(cè)試儀器之前的信號(hào)調(diào)理，具體講是一種用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試 的信號(hào)調(diào)理裝置。
背景技術(shù)：
在輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，需要記錄一次電壓和電流的波形，以計(jì) 算過(guò)電壓和涌流的大小。通用示波器或者虛擬錄波儀都可以記錄電流或者電 壓的波形，但必須對(duì)線路電壓和電流互感器的二次輸出進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，將它 們轉(zhuǎn)化成可以直接接入錄波設(shè)備的電壓信號(hào)，才能實(shí)現(xiàn)錄波。因此，信號(hào)調(diào) 理裝置是輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試不可或缺的設(shè)備。
如圖1所示，在現(xiàn)有技術(shù)中，輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的錄波過(guò)程一般使用 阻容分壓器將強(qiáng)電電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成弱電電壓信號(hào)，使用小電流互感器加電阻 的方法將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)。
其中，線路一次電壓Up作用于電容式電壓互感器轉(zhuǎn)化成0-250V的電壓 信號(hào)，該信號(hào)作為阻容分壓器的輸入信號(hào)Us，被轉(zhuǎn)化成通用示波器或者虛擬 錄波儀可以直接接入的0 10V的電壓信號(hào)Us，；線路一次電流Ip作用于電 流互感器轉(zhuǎn)化成0 5A的電流信號(hào)，該信號(hào)作為小電流互感器的輸入信號(hào)Is， 經(jīng)小電流互感器加電阻轉(zhuǎn)化成通用示波器或者虛擬錄波儀可以直接接入的 0 10V的電壓信號(hào)Us"。
然而，電阻阻容分壓器的缺點(diǎn)在于不能隔離輸入輸出信號(hào)，不能對(duì)超量 程信號(hào)進(jìn)行抑制，而且由于剩佘電感的影響其頻率響應(yīng)特性較差；小電流互 感器加電阻的缺點(diǎn)在于頻率響應(yīng)差，且由于電阻發(fā)熱的影響導(dǎo)致數(shù)據(jù)穩(wěn)定性較差，錄波精度不高。小電流互感器加電阻方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是使調(diào)理裝置 的體積重量較大，不方便攜帶。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的信號(hào)調(diào)理裝置，通過(guò)信 號(hào)調(diào)理裝置抑制超量程信號(hào)，隔離輸入輸出信號(hào)，并對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行高頻抑 制、偏置調(diào)整和溫度補(bǔ)償、濾波等處理，抑制干擾干擾，提高錄波的精度。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案為
一種用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的信號(hào)調(diào)理裝置，所述的信號(hào)調(diào)理裝置包 括信號(hào)輸入保護(hù)單元、霍爾傳感器、霍爾傳感器二次電阻以及信號(hào)輸出處 理單元；其中，所述的信號(hào)輸入保護(hù)單元，接收外部輸入的被測(cè)信號(hào)，并對(duì) 輸入的超量程被測(cè)信號(hào)進(jìn)行抑制處理，將處理后的被測(cè)信號(hào)傳送給所述的霍 爾傳感器；所述的霍爾傳感器與所述的信號(hào)輸入保護(hù)單元相連接，采集處理 后的被測(cè)信號(hào)，其輸入輸出信號(hào)在電氣上是相互隔離的；所述的霍爾傳感器 二次電阻與所述的霍爾傳感器相連接，所述的霍爾傳感器在所述的霍爾傳感 器二次電阻上生成能夠直接輸入錄波設(shè)備的電壓信號(hào)；所述的信號(hào)輸出處理
單元與所述的霍爾傳感器二次電阻相連接，用于對(duì)所述的能夠直接輸入錄波 設(shè)備的電壓信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理后的電壓信號(hào)輸出至錄波設(shè)備中。
本實(shí)用新型的有益效果在于通過(guò)提出的用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的信 號(hào)調(diào)理裝置，不僅可以抑制超量程信號(hào)，隔離輸入輸出信號(hào)，而且通過(guò)對(duì)輸 出信號(hào)進(jìn)行快速瞬變脈沖抑制、偏置調(diào)整、溫度校正和濾波，將干擾信號(hào)抑 制到相當(dāng)小的范圍，提高了錄波的精度。本實(shí)用新型裝置采用霍爾傳感器， 大大減小了體積和重量，便于攜帶，方便了錄波儀器的現(xiàn)場(chǎng)布置。利用本實(shí)
用新型的調(diào)理裝置制成的虛擬錄波儀的準(zhǔn)確度在3%以內(nèi)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的錄波結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本實(shí)用新型具有電壓和電流輸入保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)框圖； 圖4為本實(shí)用新型裝置的電路原理框圖5是輸入信號(hào)為0 250V電壓信號(hào)時(shí)本實(shí)用新型裝置具體實(shí)施方式
的 電路圖6是輸入信號(hào)為0 5A電流信號(hào)時(shí)本實(shí)用新型裝置具體實(shí)施方式
的電 路圖7是本實(shí)用新型裝置具體實(shí)施方式
的偏置調(diào)整和溫度補(bǔ)償電路圖； 圖8是本實(shí)用新型裝置具體實(shí)施方式
的濾波電路圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。如圖2所示，為本實(shí)用 新型具體實(shí)施方式
的用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的信號(hào)調(diào)理裝置，該信號(hào)調(diào)理
裝置包括信號(hào)輸入保護(hù)單元，用于對(duì)輸入調(diào)理裝置的超量程電流電壓信號(hào) 進(jìn)行抑制，保護(hù)后面的電路免受危害；霍爾傳感器及其二次電阻，用于在從 DC至AC 50kHz的頻率范圍內(nèi)，將上述量程范圍內(nèi)的電流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成 0~10V的電壓信號(hào)；信號(hào)輸出處理單元，用于抑制霍爾傳感器二次信號(hào)的快 速瞬變脈沖信號(hào)，對(duì)上述0 10V的電壓信號(hào)進(jìn)行偏置調(diào)整和溫度補(bǔ)償，以克 服霍爾傳感器的零點(diǎn)漂移，保證錄波的精度，并對(duì)上述0 10V的電壓信號(hào)進(jìn) 行低通濾波，抑制高頻干擾，使錄波波形不致出現(xiàn)因千擾而造成的不可信的 尖峰。
如圖3所示，在上述信號(hào)調(diào)理裝置中的信號(hào)輸入保護(hù)單元包括兩種不同 的信號(hào)輸入保護(hù)單元。第一種為電壓信號(hào)輸入保護(hù)單元當(dāng)輸入調(diào)理裝置的 信號(hào)為0 250V的電壓時(shí)，電壓信號(hào)輸入保護(hù)單元包括自恢復(fù)保險(xiǎn)管，用 于切斷過(guò)流信號(hào)；壓敏電阻，用于吸收峰值超過(guò)250V的電壓信號(hào)；瞬態(tài)抑制 二極管，用于吸收峰值超過(guò)250V的快速瞬變脈沖電壓信號(hào)。第二種為電流信 號(hào)輸入保護(hù)單元當(dāng)輸入校驗(yàn)裝置的信號(hào)為0 5A的電流時(shí)，電流信號(hào)輸入 保護(hù)單元包括保險(xiǎn)管，用于切斷過(guò)流信號(hào)；氣體放電管及其能量吸收電阻，用于保護(hù)后面電路不受到由于電流互感器開路所造成的過(guò)電壓信號(hào)的損害； 能量吸收電阻的作用在于當(dāng)氣體放電管達(dá)到動(dòng)作電壓放電時(shí)，將放電能量消 耗在該電阻上；瞬態(tài)抑制二極管，用于吸收峰值超過(guò)30V的快速瞬變脈沖電 壓信號(hào)。
上述信號(hào)調(diào)理裝置中的輸出保護(hù)電路包括瞬態(tài)抑制二極管和兩個(gè)穩(wěn)壓 二極管，用于吸收峰值超過(guò)12V的快速瞬變脈沖電壓信號(hào)。
在上述信號(hào)調(diào)理裝置中可同時(shí)具備上述的電壓信號(hào)輸入保護(hù)單元和電 流信號(hào)輸入保護(hù)單元，也可僅具有電壓信號(hào)輸入保護(hù)單元或電流信號(hào)輸入保 護(hù)單元之一。
本具體實(shí)施方式
提出的用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的信號(hào)調(diào)理裝置，不僅 可以抑制超量程信號(hào)，隔離輸入輸出信號(hào)，而且通過(guò)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行快速瞬 變脈沖抑制、偏置調(diào)整和溫度補(bǔ)償、濾波，抑制干擾信號(hào)，提高了錄波的精 度。裝置釆用霍爾傳感器，大大減小了體積和重量，便于攜帶，方便了錄波 儀器的現(xiàn)場(chǎng)布置。
實(shí)施例
本實(shí)用新型裝置設(shè)計(jì)用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的信號(hào)調(diào)理裝置，其電路 原理框圖如圖4所示，包括輸入保護(hù)電路，用于對(duì)輸入調(diào)理裝置的超量程 電流電壓信號(hào)進(jìn)行抑制，保護(hù)后面的電路免受損害；霍爾傳感器及其二次電 阻，用于在從DC至AC 50kHz的頻率范圍內(nèi)，將上述量程范圍內(nèi)的電流電壓 信號(hào)轉(zhuǎn)化成0 10V的電壓信號(hào)；輸出高頻抑制電路，用于抑制霍爾傳感器二 次信號(hào)中的快速瞬變脈沖信號(hào)；偏置調(diào)整和溫度補(bǔ)償電路，用于對(duì)上述0-10V 的電壓信號(hào)進(jìn)行偏置調(diào)整和溫度補(bǔ)償，以克服霍爾傳感器的零點(diǎn)漂移，保證 錄波的精度。濾波電路，用于對(duì)上述0 10V的電壓信號(hào)進(jìn)行低通濾波，抑制 高頻干擾，使錄波波形不致出現(xiàn)因干擾而造成的不可信的尖峰。 本實(shí)施例裝置中的輸入保護(hù)電路有兩種不同的電路設(shè)計(jì)。 當(dāng)輸入信號(hào)為0 250V電壓信號(hào)時(shí)，整個(gè)調(diào)理裝置的電路如圖5所示。其中的偏置調(diào)整和溫度補(bǔ)償電路如圖7所示，濾波電路如圖8所示。輸入保 護(hù)電路由自恢復(fù)保險(xiǎn)管Fu、瞬態(tài)抑制二極管Tui和壓敏電阻Rui組成；霍爾 傳感器Su采用250V/50mA、帶寬為DC 50kHz的傳感器；這樣在電阻Rsu (阻 值為200歐姆)上能得到0 10V的電壓信號(hào)。輸出保護(hù)電路由瞬態(tài)抑制二極 管Tuo和穩(wěn)壓二極管Dul和Du2組成。
當(dāng)輸入信號(hào)為0 5A電流信號(hào)時(shí)，整個(gè)調(diào)理裝置的電路示例如圖6所示。 其中的偏置調(diào)整和溫度補(bǔ)償電路如圖7所示，濾波電路如圖8所示。輸入保 護(hù)電路由自恢復(fù)保險(xiǎn)管Fc、瞬態(tài)抑制二極管Tci、氣體放電管Gc和能量吸收 電阻Rci組成；霍爾傳感器Si釆用5A/50mA、帶寬為DC 50kHz的傳感器； 這樣在電阻Rsc (阻值為200歐姆)上能得到0 10V的電壓信號(hào)。輸出保護(hù) 電路同樣由瞬態(tài)抑制二極管Tco和溫壓二極管Del和Dc2組成。
當(dāng)輸入信號(hào)為其它電流電壓信號(hào)時(shí)，可以選取不同的霍爾傳感器和保護(hù) 元件組成不同的調(diào)理裝置。
無(wú)論輸入信號(hào)是電流還是電壓，調(diào)理裝置都采用了偏置調(diào)整和溫度補(bǔ)償 電路以及濾波電路。如圖7所示，偏置調(diào)整和溫度補(bǔ)償電路由電阻R1、 R3、 Rll、 R12、電位器R2和通用運(yùn)算放大器0P1組成。設(shè)電位器靠近R3部分的 電阻為R21ow，則該電路輸出信號(hào)Uol與其輸入信號(hào)Uil的關(guān)系如式(1)所 示。
U。'-^T" R1+R2+R3 —《Uil ") 圖7中，R12采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，其余電阻都采用普通電阻。 當(dāng)溫度增大時(shí)，霍爾傳感器的溫度漂移會(huì)增加，而R12減小，Rll基本不變， 根據(jù)式(1)，輸出信號(hào)基本不隨溫度變化而變化，實(shí)現(xiàn)了溫度補(bǔ)償。通過(guò)調(diào) 整電位器R2，改變R21ow的大小，可以調(diào)整電路的直流偏置，補(bǔ)償霍爾傳感 器的固有的直流偏置。
如圖8所示，濾波電路由由電阻R21、 R22、 R23、 R24 、電容器C21 、C22和通用運(yùn)算放大器0P2組成。它是一個(gè)通用的有源二階低通濾波器。普 通電子書籍對(duì)其原理都有全面的闡述。本調(diào)理裝置通過(guò)選取合適的電阻電容 參數(shù)，使濾波電路的截止頻率為50kHz。
本實(shí)施例的一種用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的信號(hào)調(diào)理裝置，通過(guò)信號(hào)調(diào) 理裝置抑制超量程信號(hào)，隔離輸入輸出信號(hào)，并對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行偏置調(diào)整、 溫度補(bǔ)償和濾波，排除不必要的干擾，提高錄波的精度。該裝置在輸變電工 程系統(tǒng)調(diào)試所要求的頻率范圍——DC至AC 50kHz內(nèi)，準(zhǔn)確度在3%以內(nèi)。
以上具體實(shí)施方式
僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，而非用于限定本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.一種用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的信號(hào)調(diào)理裝置，其特征是，所述的信號(hào)調(diào)理裝置包括信號(hào)輸入保護(hù)單元、霍爾傳感器、霍爾傳感器二次電阻以及信號(hào)輸出處理單元；其中，所述的信號(hào)輸入保護(hù)單元，接收外部輸入的被測(cè)信號(hào)，并對(duì)輸入的超量程被測(cè)信號(hào)進(jìn)行抑制處理，將處理后的被測(cè)信號(hào)傳送給所述的霍爾傳感器；所述的霍爾傳感器與所述的信號(hào)輸入保護(hù)單元相連接，采集處理后的被測(cè)信號(hào)，其輸入輸出信號(hào)在電氣上是相互隔離的；所述的霍爾傳感器二次電阻與所述的霍爾傳感器相連接，所述的霍爾傳感器在所述的霍爾傳感器二次電阻上生成能夠直接輸入錄波設(shè)備的電壓信號(hào)；所述的信號(hào)輸出處理單元與所述的霍爾傳感器二次電阻相連接，用于對(duì)所述的能夠直接輸入錄波設(shè)備的電壓信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理后的電壓信號(hào)輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的信號(hào)調(diào)理裝置，其 特征是，信號(hào)輸入保護(hù)單元包括電壓信號(hào)輸入保護(hù)電路和電流信號(hào)輸入保護(hù) 電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的信號(hào)調(diào)理裝置，其 特征是，所述的電壓信號(hào)輸入保護(hù)電路包括-自恢復(fù)保險(xiǎn)管，用于切斷過(guò)流信號(hào)；壓敏電阻，用于吸收峰值超過(guò)250V的電壓信號(hào)；瞬態(tài)抑制二極管，用于吸收峰值超過(guò)250V的快速瞬變脈沖電壓信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的信號(hào)調(diào)理裝置，其 特征是，所述的電流信號(hào)輸入保護(hù)電路包括保險(xiǎn)管，用于切斷過(guò)流信號(hào)；氣體放電管及其能量吸收電阻，用于使后續(xù)電路避免由于電流互感器二次 開路所造成的過(guò)電壓信號(hào)的損害；瞬態(tài)抑制二極管，用于吸收峰值超過(guò)30V的快速瞬變脈沖電壓信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的信號(hào)調(diào)理裝置，其特征是，所述的信號(hào)輸出處理單元包括輸出高頻抑制電路，用于抑制霍爾傳 感器二次信號(hào)的快速瞬變脈沖信號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的信號(hào)調(diào)理裝置，其特征是，所述的信號(hào)輸出處理單元包括偏置調(diào)整和溫度補(bǔ)償電路，用于對(duì)所 述的能夠進(jìn)行測(cè)量的電壓信號(hào)進(jìn)行偏置調(diào)整和溫度補(bǔ)償。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的信號(hào)調(diào)理裝置，其 特征是，所述的信號(hào)輸出處理單元包括濾波電路，用于對(duì)所述的能夠進(jìn)行測(cè) 量的電壓信號(hào)進(jìn)行低通濾波。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的信號(hào)調(diào)理裝置，其特征是，所述的霍爾傳感器及霍爾傳感器二次電阻，用于將DC至AC50kHz的 頻率范圍內(nèi)的電流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成0-10V的電壓信號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種用于輸變電工程系統(tǒng)調(diào)試的信號(hào)調(diào)理裝置，信號(hào)調(diào)理裝置包括信號(hào)輸入保護(hù)單元、霍爾傳感器、霍爾傳感器二次電阻以及信號(hào)輸出處理單元；其中，信號(hào)輸入保護(hù)單元，接收外部輸入的被測(cè)信號(hào)，并對(duì)輸入的超量程被測(cè)信號(hào)進(jìn)行抑制處理，將處理后的被測(cè)信號(hào)傳送給霍爾傳感器；霍爾傳感器采集處理后的被測(cè)信號(hào)，其輸入輸出信號(hào)在電氣上是相互隔離的；霍爾傳感器在霍爾傳感器二次電阻上生成能夠直接輸入錄波設(shè)備的電壓信號(hào)；信號(hào)輸出處理單元對(duì)能夠直接輸入錄波設(shè)備的電壓信號(hào)進(jìn)行高頻抑制、偏置調(diào)整和溫度補(bǔ)償、濾波等處理，并將處理后的電壓信號(hào)輸出。本裝置用以隔離輸入輸出信號(hào)，抑制干擾信號(hào)，提高信號(hào)錄波的精度。
文檔編號(hào)G01R19/00GK201222080SQ20082008068
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者吳宇輝, 戰(zhàn)秀河, 蕓 朱, 梅志剛, 愷 白, 陳太平 申請(qǐng)人:華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司