雙ad實(shí)時(shí)監(jiān)測采集電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及繼電保護(hù)裝置中的模擬量采集領(lǐng)域，具體涉及雙AD實(shí)時(shí)監(jiān)測采集電路。
【背景技術(shù)】
[0002]互感器作為繼電保護(hù)裝置中最基本的測量元件之一，其作用至關(guān)重要。在繼電保護(hù)裝置中，互感器通過把一次側(cè)的電流/電壓經(jīng)過隔離變比后，轉(zhuǎn)換成二次側(cè)保護(hù)裝置可以采集的模擬量小信號供CPU采集、判斷、分析。因此，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的正確性很大程度取決于互感器傳變的準(zhǔn)確性。隨著電網(wǎng)電壓等級的提高，勢必要求互感器的鐵芯截面積和線圈匝數(shù)足夠大、絕緣強(qiáng)度足夠高，這就造成了保護(hù)裝置中的互感器體積龐大，質(zhì)量較重的問題。當(dāng)互感器焊接在裝置中的板卡上時(shí)，由于運(yùn)輸中的震動(dòng)和自身重力的影響，互感器內(nèi)部管腿斷線概率大大增加。有的管腳甚至近似連接，這種情況下，調(diào)試人員無法發(fā)現(xiàn)，一旦在保護(hù)裝置運(yùn)行中突然斷線，勢必引起保護(hù)誤動(dòng)甚至拒動(dòng)，造成極其嚴(yán)重的后果。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的模擬量小信號采集電路，如圖1所示，是通過互感器的副邊輸出經(jīng)過一級低通濾波后直接進(jìn)ADC芯片。目前，ADC芯片在供電模式方面，分為雙極性供電與單極性供電兩類。雙極性供電模式需要多軌電源供電，供電系統(tǒng)復(fù)雜。單極性供電模式僅需單一電源，電源回路簡單。為了避免多軌電源供電帶來的可靠性較差的問題，多數(shù)電力系統(tǒng)廠家設(shè)計(jì)采用了單極性供電模式。單極性供電模式的ADC芯片，為了接收雙極性輸入的模擬小信號，ADC芯片內(nèi)部都集成有運(yùn)算放大器，這就不可避免的在ADC輸入端上產(chǎn)生偏置電流。由于偏置電流的存在，ADC芯片內(nèi)部便會產(chǎn)生一個(gè)偏置電壓。偏置電壓的大小和信號源阻抗成正比。當(dāng)互感器內(nèi)部的A點(diǎn)斷路時(shí)，信源阻抗就由低通濾波電路的電阻Rl?R4，TVS管Tl和電容Cl、C2組成，阻抗值很大。ADC芯片的輸出即為內(nèi)部的偏置電壓，該值會突然增大，當(dāng)保護(hù)裝置接收到ADC芯片發(fā)送的值后，勢必導(dǎo)致誤判，繼電保護(hù)裝置將來不及發(fā)出告警信號直接誤動(dòng)作，進(jìn)而有可能引起嚴(yán)重事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供雙AD實(shí)時(shí)監(jiān)測采集電路，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的模擬量小信號采集電路誤動(dòng)作的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:
[0006]一種雙AD實(shí)時(shí)監(jiān)測采集電路，包括共模電壓產(chǎn)生模塊和兩片ADC芯片；所述共模電壓產(chǎn)生模塊的輸入端用于采集連接互感器副邊輸出的模擬電壓小信號，所述共模電壓產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的兩路差分電壓信號分別連接對應(yīng)的ADCl芯片和ADC2芯片。
[0007]所述雙AD實(shí)時(shí)監(jiān)測采集電路還包括抗干擾保護(hù)模塊，所述抗干擾保護(hù)模塊的輸入端用于連接互感器的副邊輸出，所述抗干擾保護(hù)模塊的輸出端連接共模電壓產(chǎn)生模塊。
[0008]所述雙AD實(shí)時(shí)監(jiān)測采集電路還包括兩路低通濾波模塊，所述共模電壓產(chǎn)生模塊輸出的兩路差分電壓信號分別通過低通濾波模塊濾波后輸入兩片對應(yīng)的ADC芯片。
[0009]所述抗干擾保護(hù)模塊包括一個(gè)TVS管和一個(gè)磁珠；模擬電壓小信號經(jīng)過磁珠后加載在TVS管兩端。
[0010]所述共模電壓產(chǎn)生模塊包括電阻Rl和R2，電阻Rl與電阻R2形成串聯(lián)支路，該串聯(lián)支路兩端連接所述TVS管兩端，串聯(lián)點(diǎn)接地GND。
[0011]所述低通濾波電路包括連接在共模電壓產(chǎn)生模塊兩端的電容Cl、用于連接ADCl芯片采樣端口的電阻R3以及連接ADCl芯片采樣端口的接地電容C2，和用于連接ADC2芯片采樣端口的電阻R4以及連接ADC2芯片采樣端口的接地電容C3 ;所述電容Cl的兩端分別連接電阻R3和電阻R4。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:將互感器副邊輸出的模擬電壓小信號通過共模電壓產(chǎn)生模塊進(jìn)行差分，從而形成兩路差分電壓信號，通過兩個(gè)ADC芯片分別采集兩路差分電壓信號。保護(hù)裝置將兩片ADC芯片的采樣值相減即可得到需要采集的模擬電壓小信號。由于采用共模方式采集，當(dāng)互感器短線時(shí)，兩路差分電壓信號采樣值相等，保護(hù)裝置得到的模擬電壓小信號的電壓值近似為0，進(jìn)而可以避免因?yàn)榛ジ衅鞫叹€引起的保護(hù)裝置誤動(dòng)作。
【附圖說明】
[0013]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的模擬量小信號采集電路的電路圖；
[0014]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的雙AD實(shí)時(shí)監(jiān)測采集電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0016]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的雙AD實(shí)時(shí)監(jiān)測采集電路包括抗干擾保護(hù)模塊、共模電壓產(chǎn)生模塊、兩路低通濾波模塊和兩片ADC芯片。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例的互感器內(nèi)部集成電阻，當(dāng)保護(hù)裝置使用這種互感器作為采集元件時(shí)，不管互感器的原邊輸入的是電流信號或者電壓信號，在互感器的副邊輸出都是以模擬小信號電壓量的形式進(jìn)行輸出的?；ジ衅鞲边呡敵龅哪M電壓小信號兩端連接抗干擾保護(hù)模塊和共模電壓產(chǎn)生模塊，共模電壓產(chǎn)生模塊的兩端分別連接兩路低通濾波模塊后，分別輸出到兩片ADC芯片。
[0018]所述抗干擾保護(hù)模塊包括磁珠Al和TVS管Tl，互感器副邊輸出的模擬電壓小信號經(jīng)過磁珠Al后加載在TVS管Tl兩端。當(dāng)互感器副邊輸出超過容限值時(shí)，TVS管Tl能夠瞬間鉗位，起到保護(hù)后級電路的作用；磁珠Al也能濾除高頻噪聲，防止其串?dāng)_到后級電路。
[0019]共模電壓產(chǎn)生模塊由電阻R1、R2組成，電阻Rl與電阻R2形成串聯(lián)支路，該串聯(lián)支路兩端連接所述TVS管兩端，串聯(lián)點(diǎn)接地GND。經(jīng)過抗干擾保護(hù)模塊后，模擬電壓小信號經(jīng)由TVS管Tl的兩端輸出，輸出電壓為Vn，由于電阻Rl、R2的一端共同接地，Vn與后級電路就有了公共的參考電平GND。根據(jù)基爾霍夫電壓定律，VR1+VR2= Vn，令Rl = R2，那么Vri =VR2=Vt1/2o因此需要采集的模擬電壓小信號Vti就變成了一對差分形式的電壓信號+VT1/2與_VT1/2，這對差分信號分別經(jīng)過電阻Rl與R2的另一端分別輸入兩路低通濾波模塊。
[0020]低通濾波電路包括連接在TVS管Tl兩端的電容Cl、連接ADCl芯片采樣端口的電阻R3以及連接ADC