多频段测量数字式线性交流电流互感器及其测量方法技术

本发明专利技术涉及一种多频段测量数字式线性交流电流互感器及其测量方法。它在有源数字式电流互感器基础上，利用先进可控制的高速信号采集处理和光纤传导技术，在保证工频电流测量的前提下，增加高频测量功能，实现可多频段控制测量的交流电流互感器。其结构为：它包括数字式线性交流电流传感器，该数字式线性交流电流传感器输出端与高压侧高速数据采集模块输入端连接，高压侧高速数据采集模块输出端与高速光纤绝缘传输模块输入端连接，高速光纤绝缘传输模块输出端分别与工频输出接口和信号分频模块输入端连接，信号分频模块输出端分别与谐波输出接口和高频输出接口的输入端连接，分别输出测量值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有高速采集性能的多频段测量数字式线性交流电流互感器及 其测量方法，它在有源数字式电流互感器基础上，利用先进的可控制的高速信号采集处理 和光纤传导技术，实现可多频段测量。
技术介绍
几十年以来电流互感器，多采用电磁式结构，系统测量目的主要为电能计量和继 电保护，由于电磁式结构的特点，无法实现高频信号的测量。随着电网的发展，对掌握系统 和设备的运行状态，及时预见和分析异常发生发展的趋势，电流高频信号的测量日益重要， 迫切需要具有高速采集性能的数字式线性交流电流互感器，实现对电网运行多参数的测量。随着智能电网的建设和发展，电力系统通讯和信息系统飞速发展，各种高速A/D 变换及数值采集技术更加成熟，将用于电力系统计量和保护的电流互感器拓展其功能，实 现电网电能质量和为变电站设备的状态监测和诊断提供数据成为可能。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决目前对电网运行多频段电流测量不便的问题，提供一 种适用各高电压等级，具有高频信号采集，线性度高，数字式，高精度等特点的具有高速采 集性能的。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种多频段测量数字式线性交流电流互感器，它包括数字式线性交流电流传感 器，该数字式线性交流电流传感器输出端与高压侧高速数据采集模块输入端连接，高压侧 高速数据采集模块输出端与高速光纤绝缘传输模块输入端连接，高速光纤绝缘传输模块输 出端分别与工频输出接口和信号分频模块输入端连接，信号分频模块输出端分别与谐波输 出接口和高频输出接口的输入端连接，分别输出测量值。所述数字式线性交流电流互感器为罗科夫斯基线圈或电阻式传感器。所述高压侧高速数据采集模块主要由高频信号采集模块和工频信号采集模块组 成；其中，所述高频信号采集模块包括扫频及低频滤波器，它的输入端与数字式线性交流电 流传感器输出端连接，输出端与信号放大器输入端连接；信号放大器输出端与超高速数模 转换A/D模块输入端连接；超高速数模转换A/D模块输出端分为两路，分别与数字控制振频 器的两个输出端分别汇合后与两个低频数字滤波器分别连接；两个低频数字滤波器输出端 与波形寄存器I输入端连接，波形寄存器I的输出端分别与数字控制振频器的输入端和光 电转换模块连接；所述工频信号采集模块包括模数转换器ADC，它的输入端与数字式线性交流电流 传感器输出端连接，输出端与高频滤波器连接；高频滤波器的输出端与高通滤波器输入端连接，高通滤波器输出端与数字积分器输入端连接，数字积分器输出端与波形寄存器II输 入端连接，波形寄存器II输出端与逻辑控制电路输入端连接，逻辑控制电路输出端与光电 转换模块输入端连接；所述光电转换模块输出端与高速光纤绝缘传输模块输入端连接；取电供电模块为高频信号采集模块、工频信号采集模块和逻辑控制电路供电。所述逻辑控制电路为时序控制电路。所述取电供电模块包括电磁式互感器，它与保护电路连接，保护电路、整流电路、 稳压电路和电容储能电路依次连接，电容储能电路为电源输出端。所述高速光纤绝缘传输模块主要由光发射机、光纤、光接收机三部分依次连接构 成；其中光发射机由LED型发光发送器及其调制、驱动电路组成，将高压侧的采样电信号数 据流转换成光学数据流；光接收机为高速集成光接收器件。所述信号分频模块为150Hz 600Hz中频带通有源滤波器和30kHz及以上的高频 带通有源滤波器，它们输入端均与高速光纤绝缘传输模块连接，输出端分别输出到谐波输 出接口和高频输出接口。所述工频输出接口主要由相互连接的SDP数据处理模块和以太网输出接口构成； 所述谐波输出接口主要由串联的中频数字信号放大器、高频滤波器、低频滤波器I和跟随 器I构成，跟随器I通过以太网输出接口输出信号；所述高频输出接口主要由依次连接的高 频数字信号放大器、低频滤波器II和跟随器II以及高速数据存储器构成，跟随器II通过 以太网输出接口输出信号。一种多频段测量数字式线性交流电流互感器的测量方法，利用数字式线性交流电 流传感器采集高压侧电流信号，并将电流信号送入高压侧高速数据采集模块，该模块分别 进行高频信号采集和工频信号采集；其中，高频信号采集是首先对采集的模拟电流信号进 行扫频及低频滤波、放大，再进行超高速数模转换，以及数字控制振频器和低频数字滤波完 成将特定频段内的有用信号搬到基带的处理；通过改变数字控制振频器的震荡频率实现高 频信号的采样频率控制，以完成对全频带的信号搜索和选频；工频信号采集则是对工频信 号进行模数转换、高频和低频滤波、数字积分、波形寄存和逻辑控制处理；高频信号采集和 工频信号采集初步处理后的数字信号进行打包，通过高速光纤绝缘传输模块传送到信号分 频模块和工频输出接口，完成对工频数字量的输出；同时信号分频模块完成谐波和高频信 号分离，并通过谐波输出接口和高频输出接口，分别完成谐波和高频数字量输出。本专利技术包括具有高速采集性能的数字式线性交流电流互感器，包括数字式线性交 流电流互感器，该数字式线性交流电流互感器与高压侧高速数据采集模块、高速光纤绝缘 传输模块依次连接，高速光纤绝缘传输模块则分别与工频输出接口和信号分频模块连接， 信号分频模块分别与谐波输出接口和高频输出接口连接，分别输出测量值。本专利技术包括具有高速采集性能的数字式线性交流电流互感器是一种有源型电子 式互感器，其工作过程为安装于导线的罗科夫斯基线圈(或电阻式传感器)传感器将被测 电流按一定变比变为电压信号输出给位于高电位的高压侧高速数据采集模块；首先工频信 号采集模块接到由地面的合并单元向高电位的逻辑控制器发送同步采样命令，启动采样， 完成采样值组帧编码并暂存；同时高频信号采集模块采集通过扫频发现异常信号并发往地 面的合并单元后，接受其发往数字控制振荡器的采集核心频率及同步采样指令，完成高频信号的有效采集及数字信息处理；将工频和高频数字信息打包经高速光纤绝缘传输模块实 现将高压端的采集的信息传输到地电位；信号分频模块将中、高频数字信号从高速采集信 息部分中分离开；通过工频、谐波和高频输出接口，实现对正常工频电流、电网谐波电流和 瞬态信号的处理和输出。 数字式线性交流电流传感器，将一次电流按一定比例感应为电压信号。高压侧高 速数据采集模块，完成对工频、高频信号的采集、数模变换等处理。高速光纤绝缘传输模块， 完成对数字信号的光电转换、传输、高低压绝缘功能。信号分频模块，完成高频数字信号中 的高频暂态和谐波分离功能。工频输出接口，将工频数字信号整理输出。谐波输出接口，完 成谐波数字信号整理输出。高频输出接口，完成高频数字信号整理输出。高频信号采集模 块，是高压侧高速数据采集模块的一部分，完成对高频信号的控制采集、数模变换等处理。 工频信号采集模块，是高压侧高速数据采集模块的一部分，完成对工频信号的采集、数模变 换等处理。逻辑控制电路，在工频信号采集模块中，完成同步采样命令识别、电流信号采样 值读出、数据排序功能。光电转换模块，完成将数字信号转为光信号或光信号转为数字电信 号的功能。取电供电模块，完成从高压导线感应取电功能，模数转换器ADC，实现信号的数模 转换。高频滤波器，在工频信号采集模块中，滤去高频干扰信号。高通滤波器，在高频信号 采集模块中，仅让采集的高频段信号通过。数字积分器，将数字式线性交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多频段测量数字式线性交流电流互感器，其特征是，它包括数字式线性交流电流传感器，该数字式线性交流电流传感器输出端与高压侧高速数据采集模块输入端连接，高压侧高速数据采集模块输出端与高速光纤绝缘传输模块输入端连接，高速光纤绝缘传输模块输出端分别与工频输出接口和信号分频模块输入端连接，信号分频模块输出端分别与谐波输出接口和高频输出接口的输入端连接，分别输出测量值。

【技术特征摘要】
一种多频段测量数字式线性交流电流互感器，其特征是，它包括数字式线性交流电流传感器，该数字式线性交流电流传感器输出端与高压侧高速数据采集模块输入端连接，高压侧高速数据采集模块输出端与高速光纤绝缘传输模块输入端连接，高速光纤绝缘传输模块输出端分别与工频输出接口和信号分频模块输入端连接，信号分频模块输出端分别与谐波输出接口和高频输出接口的输入端连接，分别输出测量值。2.如权利要求1所述的多频段测量数字式线性交流电流互感器，其特征是，所述数字 式线性交流电流互感器为罗科夫斯基线圈或电阻式传感器。3.如权利要求1所述的多频段测量数字式线性交流电流互感器，其特征是，所述高压 侧高速数据采集模块主要由高频信号采集模块和工频信号采集模块组成；其中，所述高频信号采集模块包括扫频及低频滤波器，它的输入端与数字式线性交流电流传 感器输出端连接，输出端与信号放大器输入端连接；信号放大器输出端与超高速数模转换 A/D模块输入端连接；超高速数模转换A/D模块输出端分为两路，分别与数字控制振频器的 两个输出端分别汇合后与两个低频数字滤波器分别连接；两个低频数字滤波器输出端与波 形寄存器I输入端连接，波形寄存器I的输出端分别与数字控制振频器的输入端和光电转 换模块连接；所述工频信号采集模块包括模数转换器ADC，它的输入端与数字式线性交流电流传感 器输出端连接，输出端与高频滤波器连接；高频滤波器的输出端与高通滤波器输入端连接， 高通滤波器输出端与数字积分器输入端连接，数字积分器输出端与波形寄存器II输入端 连接，波形寄存器II输出端与逻辑控制电路输入端连接，逻辑控制电路输出端与光电转换 模块输入端连接；所述光电转换模块输出端与高速光纤绝缘传输模块输入端连接；取电供电模块为高频信号采集模块、工频信号采集模块和逻辑控制电路供电。4.如权利要求3所述的多频段测量数字式线性交流电流互感器，其特征是，所述逻辑 控制电路为时序控制电路。5.如权利要求3所述的多频段测量数字式线性交流电流互感器，其特征是，所述取电 供电模块包括电磁式互感器，它与保护电路连接，保护电路、整流电路、稳压电路和电容储 能电路依次连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志红，逯怀东，慕世友，陈玉峰，
申请(专利权)人：山东电力研究院，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]