專利名稱：電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電信號(hào)有線傳輸設(shè)備，特別涉及一種電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距 離無損耗傳輸裝置。
背景技術(shù)：
電能計(jì)量精度取決于電能表、電流互感器(CT)、電壓互感器(PT)誤差，以及PT 二 次回路壓降的誤差。近年在生產(chǎn)上普遍把電能表的精度由1. 0級(jí)提高到0. 5級(jí)，計(jì)量互感 器的精度由0. 5級(jí)提高到0. 2級(jí)，為提高電能計(jì)量裝置精度創(chuàng)造了條件。目前在電能計(jì)量 系統(tǒng)中，唯一沒有得到很好解決的是PT 二次回路壓降引起的計(jì)量誤差問題，它嚴(yán)重影響了 電能計(jì)量精度。由于PT 二次回路刀閘、熔斷器、端子的接觸電阻和二次電纜阻抗的存在，必 然產(chǎn)生二次壓降誤差，使得電能計(jì)量不準(zhǔn)，漏計(jì)電量。據(jù)統(tǒng)計(jì)各變電站PT 二次回路的平均 壓降達(dá)到了 0. 2V，有的變電站最大值甚至達(dá)到了 IV，即電量計(jì)量損失達(dá)到了 1%。如果能夠 解決PT 二次回路壓降的問題，就可以極大地挽回供電部門的電費(fèi)損失，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng) 濟(jì)性，保證供電部門的經(jīng)濟(jì)利益。當(dāng)前國內(nèi)外解決電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸普遍采用額的方法是: 增加PT二次回路導(dǎo)線截面積。該方法是目前絕大多數(shù)供電部門采用的辦法，但是效果并不 理想。原因在于二次導(dǎo)線電阻屬于金屬電阻，長期穩(wěn)定不變；其它元件的電阻屬接觸電阻， 受觸點(diǎn)狀態(tài)、壓力、接觸表面氧化等諸多因素影響，接觸電阻不可避免地會(huì)發(fā)生變化，這種 變化是隨機(jī)的、不可預(yù)測(cè)的。接觸電阻在不利情況下，可能超過二次導(dǎo)線電阻數(shù)倍以上，僅 采用加粗二次電纜方法來消除PT二次壓降效果必然很差。如能去掉刀閘、熔斷器、端子能 從根本上解決問題，但這方法并不可行，因?yàn)檫@些都是運(yùn)行、維護(hù)必備的元器件。采用高質(zhì) 量刀閘、熔斷器、端子，或加強(qiáng)對(duì)這些元件的維護(hù)，降低其接觸電阻，都有助于降低PT 二次 壓降，但不能從根本上徹底解決問題。總之，現(xiàn)有技術(shù)的不足是電壓互感器的二次側(cè)輸出的電壓信號(hào)通過電纜傳輸后 有衰減，因而傳輸?shù)男盘?hào)不精確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)上的不足，提供一種全新的電壓互感器二次側(cè)輸出 信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗有線傳輸裝置，該裝置信號(hào)傳輸過程中無衰減，因而傳輸?shù)男盘?hào)精度高。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為所述裝置包括光纖，在光纖的前端和后端分別接有含 CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器和含CPU信號(hào)還原接收器；所述含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器 包括小電壓互感器、輸入CPU、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、輸入運(yùn)算放大器、基準(zhǔn)電壓源、電-光轉(zhuǎn) 換器；其中小電壓互感器能夠?qū)㈦妷夯ジ衅鬏敵龅慕涣?-100V或0-57. 7V電壓變換為交 流0-5V電壓，該信號(hào)通過輸入運(yùn)算放大器構(gòu)成的比例加法器后，輸入到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器 中，由輸入CPU控制模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器和基準(zhǔn)電壓源將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，通過 電-光轉(zhuǎn)換器將數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號(hào)；所述含CPU信號(hào)還原接收器包括光-電轉(zhuǎn)換器、輸出CPU、輸出運(yùn)算放大器、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器、功率放大器；其中光-電轉(zhuǎn)換器將數(shù) 字光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，該信號(hào)輸入到輸出CPU中，由輸出CPU控制數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器 將數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)，該信號(hào)通過由輸出運(yùn)算放大器構(gòu)成的比例器后，輸入到 功率放大器中，功率放大器將該輸入信號(hào)放大還原為電壓互感器輸出的交流電壓。本發(fā)明的第二種技術(shù)方案為所述裝置包括光纖，在光纖的前端和后端分別接有 就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器和信號(hào)還原接收器；所述就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器包括小電壓互感 器、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、輸入運(yùn)算放大器、基準(zhǔn)電壓源、電-光轉(zhuǎn)換器；其中小電壓互感器將 電壓互感器輸出的交流0-100V或0-57. 7V電壓變換為交流0-5V電壓，該信號(hào)通過由輸入 運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)電壓源構(gòu)成的比例加法器后，輸入到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器中，通過電-光轉(zhuǎn) 換器將數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號(hào)；所述信號(hào)還原接收器包括光-電轉(zhuǎn)換器、輸出運(yùn)算 放大器、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器、功率放大器；其中光-電轉(zhuǎn)換器將數(shù)字光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信 號(hào)，該信號(hào)輸入到數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器中，將數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)，該模擬電信號(hào)通 過由輸出運(yùn)算放大器構(gòu)成的比例器后，輸入到功率放大器中，功率放大器將該輸入信號(hào)放 大還原為電壓互感器輸出的交流電壓。本發(fā)明的第三種技術(shù)方案為所述裝置包括光纖，在光纖的前端接有方案1所述 的含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器，在光纖的后端接有方案2所述的信號(hào)還原接收器。本發(fā)明的第四種技術(shù)方案為所述裝置包括光纖，在光纖的前端接有方案2所述 的就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器，在光纖的后端接有方案1所述的含CPU信號(hào)還原接收器。以上四個(gè)方案中，所述含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器或就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器的 輸入信號(hào)分為交流0-100V或交流0-57. 7V電壓兩檔，輸出信號(hào)為數(shù)字光信號(hào)；所述含CPU 信號(hào)還原接收器或信號(hào)還原接收器的輸入信號(hào)為數(shù)字光信號(hào)，輸出信號(hào)為交流0-100V或 交流0-57. 7V或交流0-5V電壓三檔。以上四個(gè)方案中，所述含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器或就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器的 輸入信號(hào)分為交流0-100V或交流0-57. 7V電壓兩檔，輸出信號(hào)為數(shù)字光信號(hào)；所述含CPU 信號(hào)還原接收器或信號(hào)還原接收器的輸入信號(hào)為數(shù)字光信號(hào)，輸出信號(hào)為交流0-5V電壓。方案1或方案3中所述的含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器的結(jié)構(gòu)為小電壓互感器 將電壓互感器輸出的交流0-100V或0-57. 7V電壓變換為交流0-5V信號(hào)，并將該交流0-5V 信號(hào)輸入到型號(hào)為0P07的輸入運(yùn)算放大器中，輸入運(yùn)算放大器0P07、型號(hào)為AD584的基準(zhǔn) 電壓源以及電阻Rl、R2、Rf構(gòu)成比例加法器；輸入運(yùn)算放大器0P07的輸出端接到型號(hào)為 8051F120的輸入CPU的第18管腳上，CPU8051F120通過第62管腳的I/O 口輸出脈沖電信 號(hào)，利用脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)型號(hào)為HFBR1414的電-光轉(zhuǎn)換器將脈沖電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光脈沖信號(hào)， 電-光轉(zhuǎn)換器HFBR1414上含有ST或FC光纖法蘭接頭，與光纖直接連接。方案1或方案4中所述的含CPU信號(hào)還原接收器的結(jié)構(gòu)為型號(hào)為HFBR2412的 光-電轉(zhuǎn)換器上含有ST或FC光纖法蘭接頭，與光纖相連接；光電轉(zhuǎn)換器HFBRM12將光脈 沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖電信號(hào)后，通過與之相連的型號(hào)為8051F120的輸出CPU的第61管腳的 I/O 口，將脈沖電信號(hào)輸入到CPU8051F120中，并通過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器輸出模擬信號(hào)；輸 出的模擬信號(hào)通過型號(hào)為0P07的輸出運(yùn)算放大器和電阻R4、R5、Rg放大后輸出為交流0-5V 信號(hào)，該信號(hào)輸入到型號(hào)為PA04A的功率放大器中，將其放大，經(jīng)過并聯(lián)可切換的電阻Rpl 和Rp2輸出交流信號(hào)為交流0-100V或者交流0-57. 7V，在進(jìn)入功率放大器之前的信號(hào)直接輸出即為0-5V交流電壓。方案2或方案4中所述的就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器的結(jié)構(gòu)為小電壓互感器將電壓 互感器輸出的交流0-100V或0-57. 7V電壓變換為交流0-5V信號(hào)，并將該交流0-5V信號(hào)輸 入到型號(hào)為0P07的輸入運(yùn)算放大器中，輸入運(yùn)算放大器0P07、型號(hào)為AD584的基準(zhǔn)電壓源 以及電阻Rl、R2、Rf構(gòu)成比例加法器；輸入運(yùn)算放大器0P07的輸出端接到型號(hào)為AD650的 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的第3管腳上，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器AD650通過第8管腳的I/O 口輸出脈 沖電信號(hào)，利用脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)型號(hào)為HFBR1414的電-光轉(zhuǎn)換器將脈沖電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光脈沖 信號(hào)，電-光轉(zhuǎn)換器HFBR1414上含有ST或FC光纖法蘭接頭，與光纖直接連接。方案2或方案3中所述的信號(hào)還原接收器的結(jié)構(gòu)為型號(hào)為HFBR2412的光-電 轉(zhuǎn)換器上含有ST或FC光纖法蘭接頭，與光纖相連接；光電轉(zhuǎn)換器HFBRM12將光脈沖信號(hào) 轉(zhuǎn)換為脈沖電信號(hào)后，輸入與之相連的型號(hào)為CD4046的CMOS鎖相環(huán)集成電路的第14管腳 上，⑶4046和AD6M共同構(gòu)成數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，并通過AD654的第4管腳輸出模擬信號(hào)； 輸出的模擬信號(hào)通過型號(hào)為0P07的輸出運(yùn)算放大器和電阻R4、R5、Rg放大后輸出為交流 0-5V信號(hào)，該信號(hào)輸入到型號(hào)為PA04A的功率放大器中，將其放大，經(jīng)過并聯(lián)可切換的電阻 Rwl和Rw2輸出交流信號(hào)為交流0-100V或者交流0-57. 7V，在進(jìn)入功率放大器之前的信號(hào) 直接輸出即為0-5V交流電壓。本發(fā)明的有益效果為(1)由于所述裝置就地將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化光信號(hào)，通過光纖傳輸，保證 信號(hào)在遠(yuǎn)距離傳輸過程中無衰減，傳輸精度很高。(2)可以采用無CPU下的模擬數(shù)字和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換，提高裝置的抗干擾性能。(3)所述裝置的應(yīng)用范圍廣，可適用于 500kV、220kV、110kV、35kV、60kV、10kV、 380V等各種電壓等級(jí)的電壓互感器，通過將電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)就地?cái)?shù)字化，通過 光纖傳輸數(shù)字信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)的遠(yuǎn)距離無損耗傳輸。同時(shí)，在接 收端將數(shù)字信號(hào)還原為交流0-100V或0-57. 7V電壓，供傳統(tǒng)計(jì)量儀表使用；也可以接收端 將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為交流0-5V電壓，供電子式計(jì)量儀表使用。


圖1是本發(fā)明的第一種方案示意圖；圖2是本發(fā)明的第二種方案示意圖；圖3是本發(fā)明的第三種方案示意圖；圖4是本發(fā)明的第四種方案示意圖；圖5是含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器的原理圖；圖6是含CPU信號(hào)還原接收器的原理圖；圖7是就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器的原理圖；圖8是信號(hào)還原接收器的原理圖。圖中標(biāo)號(hào)1-光纖；2-含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器；3-含CPU信號(hào)還原接收器；4_就地信 號(hào)數(shù)字化傳輸器；5-信號(hào)還原接收器；6-小電壓互感器；7-輸入運(yùn)算放大器；8-模擬/數(shù) 字轉(zhuǎn)換器；9-輸入CPU ； 10-電-光轉(zhuǎn)換器；11-基準(zhǔn)電壓源；12-光-電轉(zhuǎn)換器；13-數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器；14-輸出運(yùn)算放大器；15-功率放大器；16-輸出CPU ；17-電壓互感器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗傳輸裝置，下面結(jié)合 附圖，通過具體實(shí)施對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗光纖傳輸裝置適用于500kV、 220kV、110kV、35kV、60kV、10kV、380V等各種電壓等級(jí)的電壓互感器，通過將電壓互感器二 次側(cè)輸出信號(hào)就地?cái)?shù)字化，通過光纖傳輸數(shù)字信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào) 的遠(yuǎn)距離無損耗傳輸。同時(shí)，在接收端將數(shù)字信號(hào)還原為交流0-100V或交流0-57. 7V電壓， 供傳統(tǒng)計(jì)量儀表使用；也可以接收端將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為交流0-5V電壓，供電子式計(jì)量儀表 使用。實(shí)施方式一如圖1、圖5、圖6示，所述裝置包括光纖1，在光纖的前端和后端分別接有含CPU 就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器2和含CPU信號(hào)還原接收器3 ；所述含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器 3包括小電壓互感器6、輸入CPU9、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器8、輸入運(yùn)算放大器7、基準(zhǔn)電壓源11、 電-光轉(zhuǎn)換器10 ；其中小電壓互感器6能夠?qū)㈦妷夯ジ衅?7輸出的交流0-100V或0-57. 7V 電壓變換為交流0-5V電壓，該信號(hào)通過輸入運(yùn)算放大器7構(gòu)成的比例加法器后，輸入到模 擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器8中，由輸入CPU9控制模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器8和基準(zhǔn)電壓源11將輸入信號(hào) 轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，通過電-光轉(zhuǎn)換器10將數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號(hào)。所述含CPU信號(hào)還原接收器3包括光-電轉(zhuǎn)換器12、輸出CPU16、輸出運(yùn)算放大器 14、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器13、功率放大器15 ；其中光-電轉(zhuǎn)換器12將數(shù)字光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字 電信號(hào)，該信號(hào)輸入到輸出CPU16中，由輸出CPU16控制數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器13將數(shù)字電信 號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)，該信號(hào)通過由輸出運(yùn)算放大器14構(gòu)成的比例器后，輸入到功率放大 器15中，功率放大器15將該輸入信號(hào)放大還原為電壓互感器17輸出的交流0-100V或交 流0-57.7V電壓。該信號(hào)可以輸入到目前傳統(tǒng)的計(jì)量儀表中。變比為100 5或者57. 7 5的小電壓互感器6將電壓互感器17輸出的交流 0-100V或交流0-57. 7V電壓變換為交流0-5V信號(hào)，交流0-5V信號(hào)輸入到輸入運(yùn)算放大器 7中，輸入運(yùn)算放大器7將交流0-5V信號(hào)變換為模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器8 (ADC)可以接收的電壓 信號(hào)，由輸入CPU9控制ADC將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，基準(zhǔn)電壓源11輸入到ADC 中作為其基準(zhǔn)源。其中ADC和基準(zhǔn)電壓源11可以是在輸入CPU9外部，也可以是集成于輸 入CPU9中。輸入CPU9獲得數(shù)字量后通過I/O 口輸出一系列規(guī)格化的脈沖電信號(hào)，脈沖信 號(hào)驅(qū)動(dòng)電-光轉(zhuǎn)換器10將脈沖電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光脈沖信號(hào)。電-光轉(zhuǎn)換器10通過ST或FC 光纖法蘭接頭與光纖1連接，將光脈沖信號(hào)輸入到光纖1中。光纖1的另一端與光-電轉(zhuǎn)換 器12通過ST或FC光纖法蘭接頭相連接。光-電轉(zhuǎn)換器12將光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖電信 號(hào)后，通過與相連接的輸出CPU16的I/O 口，將脈沖電信號(hào)輸入到輸出CPU16中，輸出CPU16 將脈沖電信號(hào)通過控制數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器13 (DAC)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并輸出。其中，DAC可 以是在輸出CPU16外部，也可以是集成于輸出CPU16中。輸出的模擬信號(hào)通過輸出運(yùn)算放 大器14放大后輸出為交流0-5V信號(hào)。該信號(hào)輸入到功率放大器15，功率放大器15將其放 大為交流0-100V或者交流0-57. 7V。其中，功率放大器15可以根據(jù)所接的計(jì)量儀表進(jìn)行取舍，如果所接儀表是傳統(tǒng)計(jì)量儀表，需要輸入交流0-100V或者交流0-57. 7V，則保留功率 放大器15。如果所接儀表是電子式計(jì)量儀表，需要輸入交流0-5V信號(hào)，則去掉功率放大器 15。含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器2的原理如圖5所示，小電壓互感器6將交流0_5V 信號(hào)輸入到輸入運(yùn)算放大器0P07中，0P07、基準(zhǔn)電壓源AD584以及電阻Rl、R2、Rf構(gòu)成比 例加法器。輸入運(yùn)算放大器0P07的輸出接到CPU8051F120的第18管腳上，8051F120內(nèi)部 含有ADC和附加基準(zhǔn)電壓源。8051F120通過第62管腳的I/O 口輸出一系列規(guī)格化的脈沖 電信號(hào)，脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)電-光轉(zhuǎn)換器HFBR1414將脈沖電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光脈沖信號(hào)。電-光轉(zhuǎn) 換器HFBR1414上含有ST或FC光纖法蘭接頭，可以與光纖直接連接。含CPU信號(hào)還原接收器3的原理如圖6所示，光-電轉(zhuǎn)換器HFBRM12上含有ST或 FC光纖法蘭接頭，與光纖相連接。光-電轉(zhuǎn)換器HFBRM12將光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖電信 號(hào)后，通過與相連接的CPU8051F120的第62管腳的I/O 口，將脈沖電信號(hào)輸入到8051F120 中，8051F120通過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)輸出模擬信號(hào)。其中，8051F120內(nèi)部含有DAC。 輸出的模擬信號(hào)通過輸出運(yùn)算放大器0P07和電阻R4、R5、Rg放大后輸出為交流5V信號(hào)。 該信號(hào)輸入到功率放大器PA04A，功率放大器將其放大，經(jīng)過并聯(lián)可切換的電阻Rpl和Rp2 輸出交流信號(hào)為交流0-100V或者交流0-57. 7V，在進(jìn)入功率放大器(1 之前的信號(hào)直接輸 出即為0-5V交流電壓。實(shí)施方式二 如圖2、圖7、圖8所示，電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗光纖傳輸裝置由 就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器4和信號(hào)還原接收器5兩個(gè)部分組成。所述就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器 4包括小電壓互感器6、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器8、輸入運(yùn)算放大器7、基準(zhǔn)電壓源11、電-光轉(zhuǎn)換 器10 ；其中小電壓互感器6將電壓互感器17輸出的交流0-100V或0-57. 7V電壓變換為交 流0-5V電壓，該信號(hào)通過由輸入運(yùn)算放大器7和基準(zhǔn)電壓源11構(gòu)成的比例加法器后，輸入 到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器8中，通過電-光轉(zhuǎn)換器12將數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號(hào)。所述信 號(hào)還原接收器5包括光-電轉(zhuǎn)換器12、輸出運(yùn)算放大器14、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器13、功率放大 器15 ；其中光-電轉(zhuǎn)換器12將數(shù)字光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，該信號(hào)輸入到數(shù)字/模擬轉(zhuǎn) 換器14中，將數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)，該模擬電信號(hào)通過由輸出運(yùn)算放大器14構(gòu)成 的比例器后，輸入到功率放大器15中，功率放大器15將該輸入信號(hào)放大還原為電壓互感器 17輸出的交流電壓。變比為100 5或者57. 7 5小電壓互感器6將電壓互感器輸出的交流0-100V 或交流0-57. 7V電壓變換為交流0-5V信號(hào)，交流0-5V信號(hào)輸入到輸入運(yùn)算放大器7中，輸 入運(yùn)算放大器7將交流0-5V信號(hào)變換為模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器8 (ADC)可以接收的電壓信號(hào)， ADC將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一系列規(guī)格化的脈沖電信號(hào)，基準(zhǔn)電壓源11輸入到ADC中作 為其基準(zhǔn)源。其中基準(zhǔn)電壓源11可以是在ADC外部，也可以是集成于ADC中。脈沖信號(hào)驅(qū) 動(dòng)電-光轉(zhuǎn)換器10將脈沖電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光脈沖信號(hào)。電-光轉(zhuǎn)換器10通過ST或FC光纖 法蘭接頭與光纖1連接，將光脈沖信號(hào)輸入到光纖1中。光纖1的另一端與光-電轉(zhuǎn)換器 12通過ST或FC光纖法蘭接頭相連接。光-電轉(zhuǎn)換器12將光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖電信號(hào) 后，通過與相連接的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器13 (DAC)將脈沖電信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并輸出。輸出 的模擬信號(hào)通過輸出運(yùn)算放大器14放大后輸出為交流0-5V信號(hào)。該信號(hào)輸入到功率放大
9器15，功率放大器15將其放大為交流0-100V或者交流0-57. 7V。其中，功率放大器15可 以根據(jù)所接的計(jì)量儀表進(jìn)行取舍，如果所接儀表是傳統(tǒng)計(jì)量儀表，需要輸入交流100V或者 交流0-57. 7V，則保留功率放大器15。如果所接儀表是電子式計(jì)量儀表，需要輸入交流0-5V 信號(hào)，則去掉功率放大器15。也可以保留功率放大器15實(shí)現(xiàn)三檔輸出，進(jìn)入功率放大器15 的信號(hào)直接輸出即為0-5V交流電壓。進(jìn)入功率放大器的信號(hào)，經(jīng)過并聯(lián)可切換的電阻Rwl 和Rw2輸出交流信號(hào)為交流0-100V或者交流0-57. 7V。就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器原理如圖7所示。小電壓互感器將交流0-5V信號(hào)輸入到 輸入運(yùn)算放大器0P07中，0P07、基準(zhǔn)電壓源AD584以及電阻Rl、R2、Rf構(gòu)成比例加法器；輸 入運(yùn)算放大器0P07輸出接到AD650的第3管腳上。AD650通過第8管腳的I/O 口輸出一系 列規(guī)格化的脈沖電信號(hào)，脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)電-光轉(zhuǎn)換器HFBR1414將脈沖電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光脈沖 信號(hào)。光-電轉(zhuǎn)換器HFBR1414上含有ST或FC光纖法蘭接頭，可以與光纖直接連接。信號(hào)還原接收器原理如圖8所示。光-電轉(zhuǎn)換器HFBRM12上含有ST或FC光纖法 蘭接頭，可以與光纖相連接。光-電轉(zhuǎn)換器HFBRM12將光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖電信號(hào)后， 輸入與之相連接的⑶4046的第14管腳上。⑶4046和AD6M共同構(gòu)成數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器 (DAC)，通過AD6M的第4管腳輸出模擬信號(hào)。輸出的模擬信號(hào)通過輸出運(yùn)算放大器0P07和 電阻R4、R5、Rg放大后輸出為交流0-5V信號(hào)。該信號(hào)輸入到功率放大器PA04A，功率放大 器將其放大，將其放大，經(jīng)過并聯(lián)可切換的電阻Rwl和R 2輸出交流信號(hào)為交流0-100V或 者交流0-57. 7V，在進(jìn)入功率放大器之前的信號(hào)直接輸出即為0-5V交流電壓。實(shí)施方式三見圖3、圖5、圖8，電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗光纖傳輸裝置由含 CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器和信號(hào)還原接收器兩個(gè)部分組成。含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器原理如圖5所示。信號(hào)還原接收器原理如圖8所示。具體內(nèi)容分別與實(shí)施方式一或?qū)嵤┓绞蕉南鄳?yīng)部分相同，不再重復(fù)。實(shí)施方式四見圖4、圖6、圖7，電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗光纖傳輸裝置由就地 信號(hào)數(shù)字化傳輸器和含CPU信號(hào)還原接收器兩個(gè)部分組成。就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器原理如圖7所示。含CPU信號(hào)還原接收器原理如圖6所示。具體內(nèi)容分別與實(shí)施方式一或?qū)嵤┓绞蕉南鄳?yīng)部分相同，不再重復(fù)。上述四種實(shí)施方式中，就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器2或4裝在箱殼中，輸入端引出接線 柱，可以與電壓互感器17相連接，輸出端接光纖，箱殼有懸掛或固定用的孔，可以裝在電壓 互感器的附近。信號(hào)還原接收器3或5也裝在箱殼內(nèi)，其輸入端接光纖，其輸出端引出接線 柱，可以與儀表或計(jì)算機(jī)相連，也有懸掛或固定用的孔，可以裝在儀表內(nèi)部或者儀表附近。 這些都是普通技術(shù)人員公知的技術(shù)，故不詳述。
權(quán)利要求
1.一種電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗傳輸裝置，其特征在于，所述裝置包 括光纖(1)，在光纖的前端和后端分別接有含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器( 和含CPU信號(hào) 還原接收器⑶；所述含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器C3)包括小電壓互感器(6)、輸入CPU (9)、模擬/數(shù) 字轉(zhuǎn)換器(8)、輸入運(yùn)算放大器(7)、基準(zhǔn)電壓源(11)、電-光轉(zhuǎn)換器(10)；其中小電壓互感 器(6)能夠?qū)㈦妷夯ジ衅鬏敵龅慕涣?-100V或0-57. 7V電壓變換為交流0-5V電壓，該信 號(hào)通過輸入運(yùn)算放大器(7)構(gòu)成的比例加法器后，輸入到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器⑶中，由輸入 CPU(9)控制模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(8)和基準(zhǔn)電壓源(11)將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，通過 電-光轉(zhuǎn)換器(10)將數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號(hào)；所述含CPU信號(hào)還原接收器C3)包括光-電轉(zhuǎn)換器(12)、輸出CPU (16)、輸出運(yùn)算放大 器(14)、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(13)、功率放大器(1 ；其中光-電轉(zhuǎn)換器(1 將數(shù)字光信號(hào) 轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，該信號(hào)輸入到輸出CPU(16)中，由輸出CPU(16)控制數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器 (13)將數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)，該信號(hào)通過由輸出運(yùn)算放大器(14)構(gòu)成的比例器 后，輸入到功率放大器(15)中，功率放大器(15)將該輸入信號(hào)放大還原為電壓互感器輸出 的交流電壓。
2.一種電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗傳輸裝置，其特征在于，所述裝置包 括光纖(1)，在光纖的前端和后端分別接有就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器(4)和信號(hào)還原接收器 (5)；所述就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器(4)包括小電壓互感器(6)、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(8)、輸入 運(yùn)算放大器(7)、基準(zhǔn)電壓源(11)、電-光轉(zhuǎn)換器(10)；其中小電壓互感器(6)將電壓互 感器輸出的交流0-100V或0-57. 7V電壓變換為交流0-5V電壓，該信號(hào)通過由輸入運(yùn)算放 大器(7)和基準(zhǔn)電壓源(11)構(gòu)成的比例加法器后，輸入到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(8)中，通過 電-光轉(zhuǎn)換器(10)將數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號(hào)；所述信號(hào)還原接收器( 包括光-電轉(zhuǎn)換器(1 、輸出運(yùn)算放大器(14)、數(shù)字/模擬 轉(zhuǎn)換器(13)、功率放大器(1 ；其中光-電轉(zhuǎn)換器(1 將數(shù)字光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)， 該信號(hào)輸入到數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(14)中，將數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)，該模擬電信號(hào) 通過由輸出運(yùn)算放大器(14)構(gòu)成的比例器后，輸入到功率放大器(15)中，功率放大器(15) 將該輸入信號(hào)放大還原為電壓互感器輸出的交流電壓。
3.一種電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗傳輸裝置，其特征在于，所述裝置包 括光纖(1)，在光纖(1)的前端接有權(quán)利要求1所述的含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器(2)， 在光纖(1)的后端接有權(quán)利要求2所述的信號(hào)還原接收器(5)。
4.一種電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗傳輸裝置，其特征在于，所述裝置包 括光纖(1)，在光纖(1)的前端接有權(quán)利要求2所述的就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器0)，在光纖 ⑴的后端接有權(quán)利要求1所述的含CPU信號(hào)還原接收器(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗傳輸 裝置，其特征在于，所述含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器( 或就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器(4)的 輸入信號(hào)分為交流0-100V或交流0-57. 7V電壓，輸出信號(hào)為數(shù)字光信號(hào)；所述含CPU信號(hào) 還原接收器(3)或信號(hào)還原接收器(5)的輸入信號(hào)為數(shù)字光信號(hào)，輸出信號(hào)為交流0-100V 或交流0-57. 7V電壓或交流0-5V電壓三檔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗傳 輸裝置，其特征在于，所述含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器( 或就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器(4) 的輸入信號(hào)分為交流0-100V或交流0-57. 7V電壓，輸出信號(hào)為數(shù)字光信號(hào)；所述含CPU信 號(hào)還原接收器(3)或信號(hào)還原接收器(5)的輸入信號(hào)為數(shù)字光信號(hào)，輸出信號(hào)為交流0-5V 電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗傳輸裝置，其 特征在于，所述含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器O)的結(jié)構(gòu)為小電壓互感器(6)將電壓互 感器輸出的交流0-100V或0-57. 7V電壓變換為交流0-5V信號(hào)，并將該交流0-5V信號(hào)輸入 到型號(hào)為0P07的輸入運(yùn)算放大器(7)中，輸入運(yùn)算放大器0P07、型號(hào)為AD584的基準(zhǔn)電壓 源(11)以及電阻Rl、R2、Rf構(gòu)成比例加法器；輸入運(yùn)算放大器0P07的輸出端接到型號(hào)為 8051F120的輸入CPU(9)的第18管腳上，CPU8051F120通過第62管腳的I/O 口輸出脈沖電 信號(hào)，利用脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)型號(hào)為HFBR1414的電-光轉(zhuǎn)換器(10)將脈沖電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光脈 沖信號(hào)，電-光轉(zhuǎn)換器HFBR1414上含有ST或FC光纖法蘭接頭，與光纖(1)直接連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗傳輸裝置， 其特征在于，所述含CPU信號(hào)還原接收器(3)的結(jié)構(gòu)為型號(hào)為HFBR2412的光-電轉(zhuǎn)換器 (12)上含有ST或FC光纖法蘭接頭，與光纖(1)相連接；光電轉(zhuǎn)換器HFBRM12將光脈沖信 號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖電信號(hào)后，通過與之相連的型號(hào)為8051F120的輸出CPU(16)的第61管腳的 I/O 口，將脈沖電信號(hào)輸入到CPU8051F120中，并通過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(13)輸出模擬信 號(hào)；輸出的模擬信號(hào)通過型號(hào)為0P07的輸出運(yùn)算放大器(14)和電阻R4、R5、Rg放大后輸 出為交流0-5V信號(hào)，該信號(hào)輸入到型號(hào)為PA04A的功率放大器(15)中，將其放大，經(jīng)過并 聯(lián)可切換的電阻Rpl和Rp2輸出交流信號(hào)為交流0-100V或者交流0-57. 7V，在進(jìn)入功率放 大器(1 之前的信號(hào)直接輸出即為0-5V交流電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗傳輸裝置，其 特征在于，所述就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器(4)的結(jié)構(gòu)為小電壓互感器(6)將電壓互感器輸出 的交流0-100V或0-57. 7V電壓變換為交流0-5V信號(hào)，并將該交流0-5V信號(hào)輸入到型號(hào)為 0P07的輸入運(yùn)算放大器(7)中，輸入運(yùn)算放大器0P07、型號(hào)為AD584的基準(zhǔn)電壓源(11)以 及電阻Rl、R2、Rf構(gòu)成比例加法器；輸入運(yùn)算放大器0P07的輸出端接到型號(hào)為AD650的模 擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器⑶的第3管腳上，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器AD650通過第8管腳的I/O 口輸出 脈沖電信號(hào)，利用脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)型號(hào)為HFBR1414的電-光轉(zhuǎn)換器(10)將脈沖電信號(hào)轉(zhuǎn)換 為光脈沖信號(hào)，電-光轉(zhuǎn)換器HFBR1414上含有ST或FC光纖法蘭接頭，與光纖(1)直接連 接。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗傳輸裝置， 其特征在于，所述信號(hào)還原接收器(5)的結(jié)構(gòu)為型號(hào)為HFBR2412的光-電轉(zhuǎn)換器(12)上 含有ST或FC光纖法蘭接頭，與光纖(1)相連接；光電轉(zhuǎn)換器HFBRM12將光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換 為脈沖電信號(hào)后，輸入與之相連的型號(hào)為CD4046的CMOS鎖相環(huán)集成電路的第14管腳上， ⑶4046和AD6M共同構(gòu)成數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(13)，并通過AD6M的第4管腳輸出模擬信號(hào)； 輸出的模擬信號(hào)通過型號(hào)為0P07的輸出運(yùn)算放大器(14)和電阻R4、R5、Rg放大后輸出為 交流0-5V信號(hào)，該信號(hào)輸入到型號(hào)為PA04A的功率放大器(15)中，將其放大，經(jīng)過并聯(lián)可 切換的電阻Rwl和Rw2輸出交流信號(hào)為交流0-100V或者交流0-57. 7V，在進(jìn)入功率放大器(15)之前的信號(hào)直接輸出即為0-5V交流電壓。
全文摘要
電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)遠(yuǎn)距離無損耗傳輸裝置屬于電信號(hào)有線傳輸設(shè)備。所述裝置有四種實(shí)現(xiàn)方式在光纖的前端和后端分別接有含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器和含CPU信號(hào)還原接收器；在光纖的前端和后端分別接有就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器和信號(hào)還原接收器；在光纖的前端和后端分別接有含CPU就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器和信號(hào)還原接收器；在光纖的前端和后端分別接有就地信號(hào)數(shù)字化傳輸器和含CPU信號(hào)還原接收器。所述裝置適用于各種電壓等級(jí)的電壓互感器，通過將電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)就地?cái)?shù)字化，通過光纖傳輸數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電壓互感器二次側(cè)輸出信號(hào)的遠(yuǎn)距離無損耗傳輸；信號(hào)在遠(yuǎn)距離傳輸過程中無衰減，傳輸精度高。
文檔編號(hào)G08C23/06GK102142190SQ201010106199
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者劉君, 李巖松, 齊鄭 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)