一种高精度无线相位同步电压基准源

技术领域

本发明涉及电力电子技术控制领域，尤其涉及一种高精度无线相位同步电压基准源，用于改造变电站向量校核提供无线电压同步基准。

背景技术

目前改造变电站做一次通流测试时，无法在母线PT一次侧或二次侧加电压，无法确定电流和电压的角度。传统的方式通过在二次侧拉线进入通流设备，作为电压参考，控制电流输出角度，完成电压电流相位校核。

但是从二次侧拉线到一次侧通流设备，距离长，工作效率低。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种高精度无线相位同步电压基准源，从PT二次侧采集电压，可通过无线的方式提供电压基准。

本发明实施例提供一种高精度无线相位同步电压基准源，包括：壳体、设置在壳体表面的显示屏以及安装在壳体内部的整流滤波模块，高压DC/DC芯片、DC/DC隔离模块、电流型电压互感器、过零检测电路、高精度无线模块和MCU；

其中，所述壳体上设有AC输入端口；所述AC输入端口分别内接所述整流滤波模块和电流型电压互感器的一端；

所述整流滤波模块的另一端与所述高压DC/DC芯片、DC/DC隔离模块顺序连接；所述DC/DC隔离模块分别与MCU、显示屏、过零检测电路和高精度无线模块电性连接；

所述MCU分别与所述整流滤波模块、过零检测电路、高精度无线模块和显示屏连接；

所述电流型电压互感器的另一端与所述过零检测电路、高精度无线模块顺序连接。

进一步地，所述整流滤波模块为集成的整流桥或由分立元件组成，将交流电转换成单向脉动性直流电；所述分立元件包括：整流主电路和滤波器；

所述整流滤波模块通过所述AC输入端口直接从测量电压取电，测量电压范围AC30V～300V。

进一步地，所述高压DC/DC芯片将高压直流转换成低压直流，输入直流电压范围为DC18V～600V。

进一步地，所述电流型电压互感器为2mA/2mA或5mA/5mA的小电流互感器，将输入交流电压通过电阻转换成小电流，输出小电流通过电阻再转换成电压。

进一步地，所述过零检测电路采集所述电流型电压互感器的输出电压，转换成与输入电压同步的方波脉冲信号，送入所述高精度无线模块。

进一步地，所述高精度无线模块为433MHz或2.4GHz无线模块，通过串口与所述MCU连接，将输入的方波脉冲信号转换成同步脉冲信号输出。

进一步地，所述MCU采用32位ARM微控器，内部包含12位ADC。

进一步地，所述显示屏为LCD显示器或LED显示器。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的一种高精度无线相位同步电压基准源，包括：壳体、壳体表面的显示屏以及安装在壳体内部的整流滤波模块、高压DC/DC芯片、DC/DC隔离模块、电流型电压互感器、过零检测电路、高精度无线模块和MCU；该壳体上设有AC输入端口，分别内接整流滤波模块和电流型电压互感器的一端；整流滤波模块的另一端与高压DC/DC芯片、DC/DC隔离模块顺序连接；DC/DC隔离模块分别与MCU、显示屏、过零检测电路和高精度无线模块电性连接；MCU分别与整流滤波模块、过零检测电路、高精度无线模块和显示屏连接；电流型电压互感器的另一端与所述过零检测电路、高精度无线模块顺序连接。该基准源从PT二次侧采集电压，通过无线的方式提供电压基准，跟通流设备保持同步，同步精度高，无需接很长距离的线，提高了工作效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的高精度无线相位同步电压基准源的爆炸结构图；

图2为本发明实施例提供的高精度无线相位同步电压基准源的结构框图；

图3为本发明实施例提供的高精度无线模块同步原理图；

附图中，1.上盖；2.LCD液晶屏；3.MCU控制主板；4.底板；5.端子板。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供了一种高精度无线相位同步电压基准源，参照图1-2，包括：壳体、设置在壳体表面的显示屏以及安装在壳体内部的整流滤波模块、高压DC/DC芯片、DC/DC隔离模块、电流型电压互感器、过零检测电路、高精度无线模块和MCU。

其中如图1所示，壳体由上盖1和底板4构成，壳体内部为显示屏2、MCU控制主板3和端子板5。显示屏2通过上盖1上的窗口，安装在上盖1的表面。该整流滤波模块、高压DC/DC芯片、DC/DC隔离模块、电流型电压互感器、过零检测电路、高精度无线模块均安装在MCU控制主板3上。

壳体上设有AC输入端口，作为待测交流电的输入口。如图2所示，AC输入端口分别内接整流滤波模块和电流型电压互感器的一端；整流滤波模块的另一端与高压DC/DC芯片、DC/DC隔离模块顺序连接。

该整流模块为集成的整流桥或分立元件组成的整流电路模块；无需电池供电或额外的交流供电，直接从测量电压取电，测量电压范围AC30V～300V；可输出高压直流。上述分立元件包括：整流主电路和滤波器；主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，为单向脉动性直流电压。

上述高压DC/DC芯片可以将高压直流转换成低压直流，输入直流电压范围可达DC18V～600V超宽范围，无需额外的降压变压器，简化了电路设计。比如，可采用高压降压DC/DC芯片:XD308H，其基本参数是：输入电压范围18-600VDC，输出电流500mA，可以输出单一电压：3.3V，5V，12V，24V等等。

DC/DC隔离模块分别与MCU、显示屏、过零检测电路和高精度无线模块电性连接；给MCU系统提供低压电源；该DC/DC隔离模块将高压DC/DC芯片的输出进行隔离输出，给MCU的整个系统提供低压电源。

上述MCU分别与整流滤波模块、过零检测电路、高精度无线模块和显示屏连接；电流型电压互感器的另一端与过零检测电路、高精度无线模块顺序连接。

进一步地，上述电流型电压互感器为微型信号采样互感器，为2mA/2mA或5mA/5mA的小电流互感器，将输入交流电压通过电阻转换成小电流，输出小电流通过电阻再转换成电压；选用电流型电压互感器同时起到隔离的作用，将输入高电压和输出低电压隔离；

过零检测电路采集电流型电压互感器的输出电压，转换成跟输入电压同步的方波脉冲信号，送入高精度无线模块；

高精度无线模块为433MHz或2.4GHz无线模块，通过串口跟MCU连接。如图3所示，可以将输入方波脉冲转换成同步脉冲输出，作为本设备的主模块。其它从机设备的从机模块同时输出同步脉冲，其它从机设备可以以此同步脉冲为参考，主模块输出脉冲与从机模块输出脉冲的相位差在1us，跟本设备保持同步。

在图3中，高精度无线相位同步电压基准源为主模块，将输入过零检测信号通过无线发送出去，其它从模块接收此信号，并同步输出过零检测信号，从机设备以此信号为参考跟高精度无线相位同步电压基准源保持同步，同步精度可达1us。

进一步地，MCU采用32位ARM微控器，内部包含12位ADC，将电流型电压互感器的输出电压进行AD转换，送入显示屏显示，同时将经过处理的数据通过高精度无线模块以一定的报文格式转发，其它组网的从机模块可以接收此报文进行解析，获取参考电压的数据和相位；

上述显示屏，可选择LCD显示器或LED显示器。比如当选择LCD液晶屏时，可选择通用小型显示屏，显示采样电压的幅值。优点是机身薄，占空间小，辐射小。当选用LED显示器可适用于条件较差的户外环境，另外色彩鲜艳，可视度高。

本发明实施例提供的一种高精度无线相位同步电压基准源，与现有技术相比较，具有显著地优点与积极效果：

1.无需电池供电，输入电源范围宽，直接从测量电压取电；

2.采用高压DC/DC降压芯片，直接将整流的高压转换成直流低压，无需额外的降压变压器，简化了电路设计；

3.基于上述两点，因为无需电池供电，没有额外的降压变压器；因此该高精度无线相位同步电压基准源的体积较小，重量较轻，方便携带；

4.当选用该高精度过零检测无线同步模块作为主机时，过零检测电路的过零信号直接进入高精度无线模块，通过高精度无线模块输出过零检测脉冲，其它从机跟主机输出同样的过零检测脉冲；

5.从机过零检测的高精度无线模块跟主机过零检测及高精度无线模块自动组网建立连接，无需通过命令查询方式组网，组网方式简单快捷。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。