專利名稱：電流/電壓互感器就地數(shù)字化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電力系統(tǒng)測量和保護(hù)用的互感器，特別涉及模擬量的互感器數(shù)字 化改造裝置。
技術(shù)背景隨著我國電力事業(yè)飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)向大容量、高電壓的方向發(fā)展，廠、站和系 統(tǒng)數(shù)字化測量、保護(hù)、調(diào)度和控制已成為發(fā)展的趨勢。根據(jù)國家電網(wǎng)公司提出的將控制、保 護(hù)、測量、監(jiān)測、安全、防誤操作的功能結(jié)合，構(gòu)成“機電一體化”新概念電力設(shè)備的發(fā)展需 求，全數(shù)字化變電站是必然的發(fā)展趨勢。近年來，隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，電子式互感器 (也稱為光電互感器)的研究也不斷取得進(jìn)展。電子式互感器采用光纖輸出數(shù)字信號，該信 號在傳輸?shù)倪^程中既不受外界電磁干擾、也不會發(fā)生明顯的畸變和衰減。實現(xiàn)了低壓設(shè)備 與高壓設(shè)備之間的無金屬線纜連接，從而為變電站數(shù)字化提供了最基本的物質(zhì)條件。國內(nèi) 大多數(shù)的變電站均裝有電磁式電流/電壓互感器，因此就需要利用就地數(shù)字化的方法將其 改造為電子式的互感器，使得傳統(tǒng)電磁式電流/電壓互感器能夠適合數(shù)字化變電站建設(shè)的 需要，進(jìn)而保證變電站的安全、可靠運行
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題就是提供一種電流/電壓互感器就地數(shù)字化裝 置，把傳統(tǒng)電流/電壓互感器輸出的模擬量轉(zhuǎn)換成適合光纖傳輸?shù)臄?shù)字光信號，采用該裝 置可以使傳統(tǒng)電流/電壓互感器能夠適應(yīng)變電站數(shù)字化發(fā)展的需要，繼續(xù)發(fā)揮作用；還可 以電氣隔離一次設(shè)備和二次設(shè)備，提高變電站的安全性；及減少互感器的負(fù)載，可以提高傳 統(tǒng)互感器的準(zhǔn)確度。本實用新型所采取的技術(shù)方案是一種電流/電壓互感器就地數(shù)字化裝置，連接在傳統(tǒng)互感器與二次設(shè)備之間，特 點是由順次連接的光電轉(zhuǎn)換裝置、光纖和合并單元構(gòu)成；光電轉(zhuǎn)換裝置將傳統(tǒng)互感器處理 后的二次側(cè)弱電模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后將數(shù)字信號變成光信號；光纖長距離雙向 傳輸該光信號；合并單元將該信號進(jìn)行處理，然后通過以太網(wǎng)接口輸出給測量、繼保等二 次設(shè)備。該裝置向上在傳統(tǒng)互感器就近承接其輸出，向后以數(shù)字光信號按照一定通信格式 來傳送采樣數(shù)據(jù)，它將來自傳統(tǒng)電流/電壓互感器的模擬信號就地數(shù)字化，轉(zhuǎn)換成適合于 光纖傳輸系統(tǒng)的光脈沖信號，通過光纖傳輸給合并單元，經(jīng)合并單元解碼、處理、合并、打包 后，按規(guī)約的報文格式，通過以太網(wǎng)接口直接輸出給測量、繼保等二次設(shè)備。合并單元可連接有GPS定時系統(tǒng)，通過高精度的秒脈沖同步采樣，可將每個采樣 點準(zhǔn)確定時，并可打上時標(biāo)，為以后的電網(wǎng)監(jiān)控打下基礎(chǔ)。光電轉(zhuǎn)換裝置由順次連接的小型互感器、采樣元件和一次轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，小型互感 器采用超微晶合金的磁芯和密繞的繞制工藝，在額定電流范圍內(nèi)精度到達(dá)萬分之五，保證 了其傳變信息的準(zhǔn)確性，通過采用屏蔽技術(shù)，很好的隔離了外界干擾對其工作的影響；采樣元件采用的高精度采樣電阻，保證了輸入信號的精確性；一次轉(zhuǎn)換器I對輸入的模擬信號 進(jìn)行數(shù)字化，最后以光脈沖信號的形式通過光纖傳送給合并單元。一次轉(zhuǎn)換器包括有與采樣元件連接的兩路信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路與控制電 路連接，控制電路一則通過電光轉(zhuǎn)換電路與合并單元連接，二則將從光電轉(zhuǎn)換電路得到的 同步采樣信號處理后輸送給其中的一路信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路對輸入的兩路信號進(jìn) 行一系列處理后轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，控制電路通過計算，對兩路信號進(jìn)行比較處理，選取其中 一路精度較高的信號輸出，電光轉(zhuǎn)換電路把控制電路輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)變成光脈沖信號， 通過光纖傳送給合并單元。信號調(diào)理電路包括有高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7667。本實用新型能達(dá)到的有益效果是1、本實用新型適應(yīng)了變電站數(shù)字化發(fā)展的需求，實現(xiàn)了一次傳感器模擬信號的數(shù) 字化，對傳統(tǒng)互感器按照電子式電流互感器標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，并具有正規(guī)電子式電流/電壓 互感器所有的功能，使傳統(tǒng)互感器繼續(xù)發(fā)揮作用，降低了變電站的更新成本。2、本實用新型從硬件平臺、系統(tǒng)功能、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等各個部分均采用了先進(jìn)的技術(shù) 手段，確保了系統(tǒng)的先進(jìn)性，也保證了系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，更進(jìn)一步推動了變電站的數(shù) 字化發(fā)展，提高變電站運行的安全性和可靠性。

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)原理示意圖圖2為本實用新型高精度小型互感器工作原理圖。圖3為本實用新型整體結(jié)構(gòu)電路框圖。圖4為本實用新型信號調(diào)理電路的原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的描述如圖1、圖2、圖3、圖4所示，該該電流/電壓互感器就地數(shù)字化裝置連接在傳統(tǒng)互 感器10與二次設(shè)備60之間，特點是由順次連接的光電轉(zhuǎn)換裝置20、光纖30和合并單元40 構(gòu)成；光電轉(zhuǎn)換裝置20將傳統(tǒng)互感器10處理后的二次側(cè)弱電模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號， 然后將數(shù)字信號變成光信號；光纖30長距離雙向傳輸該光信號；合并單元40將該信號進(jìn) 行處理，然后通過以太網(wǎng)接口輸出給測量、繼保等二次設(shè)備60，合并單元連接有GPS定時系 統(tǒng)50，通過高精度的秒脈沖同步采樣，可將每個采樣點準(zhǔn)確定時，并可打上時標(biāo)，為以后的 電網(wǎng)監(jiān)控打下基礎(chǔ)。該裝置向上在傳統(tǒng)互感器10就近承接其輸出，向后以數(shù)字光信號按照 一定通信格式來傳送采樣數(shù)據(jù)，它將來自傳統(tǒng)電流/電壓互感器的模擬信號就地數(shù)字化， 轉(zhuǎn)換成適合于光纖傳輸系統(tǒng)的光脈沖信號，通過光纖30傳輸給合并單元40，經(jīng)合并單元40 解碼、處理、合并、打包后，按規(guī)約的報文格式，通過以太網(wǎng)接口直接輸出給測量、繼保等二 次設(shè)備60。其中光電轉(zhuǎn)換裝置20由順次連接的小型互感器21、采樣元件22和一次轉(zhuǎn)換器 23構(gòu)成，小型互感器21采用超微晶合金的磁芯和密繞的繞制工藝，在額定電流范圍內(nèi)精度 到達(dá)萬分之五，保證了其傳變信息的準(zhǔn)確性，通過采用屏蔽技術(shù)，很好的隔離了外界干擾對 其工作的影響；采樣元件22采用的高精度采樣電阻，保證了輸入信號的精確性；本方案中
4主要有1 6路小型互感器21，對應(yīng)1 6個高精度采樣電阻，每一個高精度小型互感器21 的輸入端與傳統(tǒng)互感器10的輸出端相連，每一個高精度小型互感器21的輸出端與每一個 高精度采樣電阻相連構(gòu)成一路光電轉(zhuǎn)換單元；一次轉(zhuǎn)換器23輸入的模擬信號進(jìn)行數(shù)字化， 最后以光脈沖信號的形式通過光纖傳30送給合并單元40。一次轉(zhuǎn)換器23包括有與采樣元 件22連接的兩路信號調(diào)理電路231，信號調(diào)理電路231與控制電路232連接，控制電路232 一則通過電光轉(zhuǎn)換電路234與合并單元40連接，二則將從光電轉(zhuǎn)換電路233得到的同步采 樣信號處理后輸送給其中的一路信號調(diào)理電路231，信號調(diào)理電路231對輸入的兩路信號 進(jìn)行一系列處理后轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，控制電路232通過計算，對兩路信號進(jìn)行比較處理，選 取其中一路精度較高的信號輸出，電光轉(zhuǎn)換電路234把控制電路232輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)變 成光脈沖信號，通過光纖30傳送給合并單元40，信號調(diào)理電路231包括有高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換 芯片AD7667，該芯片是一款16位、1MSPS、電荷再分配SAR型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置一個16位高 速采樣ADC、一個內(nèi)部轉(zhuǎn)換時鐘、一個內(nèi)部基準(zhǔn)電壓、糾錯電路，以及串行和并行系統(tǒng)接口。
權(quán)利要求一種電流/電壓互感器就地數(shù)字化裝置，連接在傳統(tǒng)互感器與二次設(shè)備之間，其特征在于由順次連接的光電轉(zhuǎn)換裝置、光纖和合并單元構(gòu)成；光電轉(zhuǎn)換裝置將傳統(tǒng)互感器處理后的二次側(cè)弱電模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后將數(shù)字信號變成光信號；光纖長距離雙向傳輸該光信號；合并單元將該信號進(jìn)行處理，然后通過以太網(wǎng)接口輸出給二次設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的電流/電壓互感器就地數(shù)字化裝置，其特征在于合并單元連 接有GPS定時系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電流/電壓互感器就地數(shù)字化裝置，其特征在于光電轉(zhuǎn) 換裝置由順次連接的小型互感器、采樣元件和一次轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，小型互感器采用超微晶合 金的磁芯和密繞繞制；采樣元件采用的高精度采樣電阻；一次轉(zhuǎn)換器對輸入的模擬信號進(jìn) 行數(shù)字化，最后以光脈沖信號的形式通過光纖傳送給合并單元。
4.如權(quán)利要求3所述的電流/電壓互感器就地數(shù)字化裝置，其特征在于一次轉(zhuǎn)換器 包括有與采樣元件連接的兩路信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路與控制電路連接，控制電路一 則通過電光轉(zhuǎn)換電路與合并單元連接，二則將從光電轉(zhuǎn)換電路得到的同步采樣信號處理后 輸送給其中的一路信號調(diào)理電路。
5.如權(quán)利要求5所述的電流/電壓互感器就地數(shù)字化裝置，其特征在于信號調(diào)理電 路包括有高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7667。
專利摘要本實用新型公開一種電流/電壓互感器就地數(shù)字化裝置，連接在傳統(tǒng)互感器與二次設(shè)備之間，特點是由順次連接的光電轉(zhuǎn)換裝置、光纖和合并單元構(gòu)成；光電轉(zhuǎn)換裝置將傳統(tǒng)互感器處理后的二次側(cè)弱電模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后將數(shù)字信號變成光信號；光纖長距離雙向傳輸該光信號；合并單元將該信號進(jìn)行處理，然后通過以太網(wǎng)接口輸出給測量、繼保等二次設(shè)備。本實用新型適應(yīng)了變電站數(shù)字化發(fā)展的需求，實現(xiàn)了一次傳感器模擬信號的數(shù)字化，對傳統(tǒng)互感器按照電子式電流互感器標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，并具有正規(guī)電子式電流/電壓互感器所有的功能，使傳統(tǒng)互感器繼續(xù)發(fā)揮作用，降低了變電站的更新成本。
文檔編號H03M1/12GK201584282SQ20092027678
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者任文靜, 季國劍, 張偉政, 裴曉鋒, 魏志華 申請人:河南省電力公司鄭州供電公司;鄭州祥和集團電氣設(shè)備有限公司