掌桥专利:专业的专利平台
掌桥专利
首页

电子式电压互感器

文献发布时间:2023-06-19 16:06:26



技术领域

本发明涉及互感器技术领域,尤其涉及一种电子式电压互感器。

背景技术

电压互感器是电力系统中进行电能计量和继电保护的基本测量设备之一,其一次侧跨接于高压电网母线与地间,二次侧接在功率表、电度表以及机电保护设备上,为机电保护设备和电能计量提供母线电压信号,其测量准确度及可靠性与电力系统的安全、可靠、经济运行密切相关。

电压互感器在将一次侧的直流电压和交流电压降低后传输至二次侧时,因直流电压和交流电压降压后电压值至少相差一个数量级,使得后续对处于不同数量级的电压进行处理时,电路结构较为复杂。

发明内容

本发明提供了一种电子式电压互感器,以降低互感器的电路复杂度。

本发明提供了一种电子式电压互感器,包括:直流分压支路、交流分压支路、直流信号选择电路、交流信号选择电路、积分电路、直流比较电路和交流比较电路,所述直流比较电路包括第一电压设定端、第二电压设定端,所述交流比较电路包括第三电压设定端和第四电压设定端,所述直流分压支路和所述交流分压支路并联连接于电压输入端和地之间,所述直流分压支路的输出端与所述直流信号选择电路的输入端电连接,所述直流信号选择电路的输出端与所述积分电路的输入端电连接,所述交流分压支路的输出端与所述交流信号选择电路的输入端电连接,所述交流信号选择电路的输出端与所述积分电路的输入端电连接,所述积分电路的输出端分别与所述直流比较电路的输入端、所述交流比较电路的输入端电连接,所述直流比较电路的输出端与测量仪表电连接,所述交流比较电路的输出端与测量仪表电连接;所述直流分压支路和所述交流分压支路的阻值不同以使施加在所述直流分压支路和所述交流分压支路的电压相同时,所述直流分压支路的输出端和所述交流分压支路的输出端输出的电压值不同;

所述直流分压支路被配置为将电压输入端输入的电压降低后传输至所述直流信号选择电路,所述交流分压支路被配置为将所述电压输入端输入的电压降低后传输至所述交流信号选择电路;所述直流信号选择电路被配置为滤除电路中的交流信号,所述交流信号选择电路被配置为滤除电路中的直流信号;所述直流比较电路被配置为在确定所述积分电路生成的有效值信号大于第一电压设定端的电压且小于第二电压设定端的电压时,将所述有效值信号输出至所述测量仪表;所述交流比较电路被配置为在确定所述积分电路生成的有效值信号大于第三电压设定端的电压且小于所述第四电压设定端的电压时,将所述有效值信号输出至所述测量仪表;所述第一电压设定端的电压小于所述第二电压设定端的电压,所述第三电压设定端的电压小于所述第四电压设定端的电压。

可选的,所述第一电压设定端的电压小于在所述电压输入端输入直流电压时,所述直流分压支路的输出端输出的电压,所述第二电压设定端的电压小于在所述电压输入端输入交流电压时,所述积分电路的输出端输出的有效值信号的大小;所述第三电压设定端的电压大于所述第二电压设定端的电压,所述第四电压设定端的电压大于在所述电压输入端输入交流电压时,所述积分电路的输出端输出的有效值信号的大小。

可选的,所述的电子式电压互感器还包括控制模块和与控制模块电连接的直流指示模块和交流指示模块,所述控制模块的第一输入端与所述直流比较电路的输出端电连接,所述控制模块的第二输入端与所述交流比较电路的输出端电连接,所述控制模块被配置为在所述直流比较电路的输出端输出所述有效值信号、所述交流比较电路输出端无电压信号输出时,控制直流指示模块导通,以及还被配置为在所述交流比较电路的输出端输出所述有效值信号、所述直流比较电路输出端无电压信号输出时,控制所述交流指示模块导通。

可选的,所述直流比较电路包括第一放大器、第二放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻;所述第一放大器的第一输入端作为所述直流比较电路的输入端,所述第一电阻的一端接入第一固定电位,所述第一电阻的另一端与所述第一放大器的第二输入端电连接,所述第一电阻的另一端还与所述第二电阻的一端电连接,所述第二电阻的另一端接地,所述第二电阻的另一端还与所述第一放大器的输出端电连接,所述第一放大器的第二输入端作为所述第一电压设定端;所述第二放大器的第二输入端与所述第一放大器的第一输入端电连接,所述第三电阻的一端接入第二固定电位,所述第三电阻的另一端与所述第二放大器的第一输入端电连接,所述第三电阻的另一端还与所述第四电阻的一端电连接,所述第四电阻的另一端接地,所述第二放大器的第二输入端还与所述第二放大器的输出端电连接,所述第二放大器的第一输入端作为所述第二电压设定端,所述第一放大器的输出端与所述第二放大器的输出端电连接,所述第一放大器的输出端作为所述直流比较电路的输出端;所述第一固定电位与所述第二固定电位的电位信号相反;

所述交流比较电路包括第三放大器、第四放大器、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻;所述第三放大器的第一输入端作为所述交流比较电路的输入端,所述第五电阻的一端接入所述第一固定电位,所述第五电阻的另一端与所述第三放大器的第二输入端电连接,所述第五电阻的另一端还与所述第六电阻的一端电连接,所述第六电阻的另一端接地,所述第六电阻的另一端还与所述第三放大器的输出端电连接,所述第三放大器的第二输入端作为所述第三电压设定端;所述第四放大器的第二输入端与所述第三放大器的第一输入端电连接,所述第七电阻的一端接入第二固定电位,所述第七电阻的另一端与所述第四放大器的第一输入端电连接,所述第七电阻的另一端还与所述第八电阻的一端电连接,所述第八电阻的另一端接地,所述第四放大器的第二输入端还与所述第四放大器的输出端电连接,所述第四放大器的第一输入端作为所述第四电压设定端,所述第三放大器的输出端与所述第四放大器的输出端电连接,所述第三放大器的输出端作为所述交流比较电路的输出端。

可选的,所述直流分压支路包括第九电阻和第十电阻,所述第九电阻的第一端与所述电压输入端电连接,所述第九电阻的第二端与所述第十电阻的第一端电连接,所述第九电阻的第二端作为所述直流分压支路的输出端,所述第十电阻的第二端接地;

所述交流分压支路包括第十一电阻和第十二电阻,所述第十一电阻的第一端与所述电压输入端电连接,所述第十一电阻的第二端与所述第十二电阻的第一端电连接,所述第十一电阻的第二端作为所述交流分压支路的输出端,所述第十二电阻的第二端接地。

可选的,所述第九电阻与所述第十电阻的阻值之比为第一比值,所述第十一电阻与所述第十二电阻的阻值之比为第二比值,所述第二比值与所述第一比值之比为5-25。

可选的,所述积分电路包括第五放大器,第一电容、第十三电阻和第十四电阻,所述第五放大器的第一输入端作为所述积分电路的输入端,所述第五放大器的第二输入端接地,所述第一电容的一端与所述第五比较器的第一输入端电连接,所述第一电容的另一端与所述第五比较器的输出端电连接,所述第十三电阻的一端与所述第五比较器的第一输入端电连接,所述第十三电阻的另一端与所述第五比较器的输出端电连接,所述第五比较器的输出端与所述第十四电阻的一端电连接,所述第十四电阻的另一端作为所述积分电路的输出端。

可选的,所述电子式电压互感器,还包括第一电压跟随器和第二电压跟随器,所述第一电压跟随器的第一输入端与所述第一电压跟随器的输出端电连接,所述第一电压跟随器的第二输入端与所述直流信号选择电路的输出端电连接,所述第一电压跟随器的输出端与所述积分电路的输入端电连接;

所述第二电压跟随器的第一输入端与所述第二电压跟随器的输出端电连接,所述第二电压跟随器的第二输入端与所述交流信号选择电路的输出端电连接,所述第二电压跟随器的输出端与所述积分电路的输入端电连接。

可选的,所述电子式电压互感器,还包括第一滤波电路和第二滤波电路,所述第一滤波电路包括第十五电阻、第十六电阻、第二电容和第三电容,所述第二滤波电路包括第十七电阻、第十八电阻、第四电容和第五电容;

所述第十五电阻的一端与所述直流信号选择电路的输出端电连接,所述第十五电阻的另一端与所述第二电容的一端电连接,所述第二电容的另一端接地,所述第十五电阻的另一端还与所述第十六电阻的一端电连接,所述第十六电阻的另一端与所述第三电容的一端电连接,所述第三电容的另一端接地,所述第十六电阻的另一端与所述积分电路的输入端电连接;

所述第十七电阻的一端与所述交流信号选择电路的输出端电连接,所述第十七电阻的另一端与所述第四电容的一端电连接,所述第四电容的另一端接地,所述第十七电阻的另一端还与所述第十八电阻的一端电连接,所述第十八电阻的另一端与所述第五电容的一端电连接,所述第五电容的另一端接地,所述第十八电阻的另一端与所述积分电路的输入端电连接。

可选的,所述电子式电压互感器,还包括输出模块,所述输出模块的第一输入端与所述直流比较电路的输出端电连接,所述输出模块的第二输入端与所述交流比较电路的输出端电连接,所述输出模块的输出端与所述测量仪表电连接,所述输出模块用于将所述直流比较电路或所述交流比较电路输出的所述有效值信号转换为匹配信号输出至所述测量仪表中,所述匹配信号为电流信号。

本发明实施例提供了一种电子式电压互感器,包括直流分压支路、交流分压支路、直流信号选择电路、交流信号选择电路、积分电路、直流比较电路和交流比较电路,直流分压支路和交流分压支路并联连接于电压输入端和地之间,直流分压支路的输出端与直流信号选择电路的输入端电连接,直流信号选择电路的输出端与积分电路的输入端电连接,交流分压支路的输出端与交流信号选择电路的输入端电连接,交流信号选择电路的输出端与积分电路的输入端电连接,积分电路的输出端分别与直流比较电路的输入端、交流比较电路的输入端电连接,直流比较电路的输出端与测量仪表电连接,交流比较电路的输出端与测量仪表电连接;直流分压支路和交流分压支路的阻值不同以使施加在直流分压支路和交流分压支路的电压相同时,直流分压支路的输出端和交流分压支路的输出端输出的电压值不同。通过设定直流分压支路和交流分压支路包括的电阻的电阻值的大小关系,使得施加在直流分压支路和交流分压支路的电压相同时,直流分压支路的输出端和交流分压支路的输出端输出的电压值不同,以使电压输入端输入直流电压时,积分电路输出端输出的有效值大小与电压输入端输入交流电压时,积分电路输出端输出的有效值大小位于同一数量级,以简化直流比较电路、交流比较电路等电路的结构,有利于电子式电压互感器电路设计的简单化。同时通过直流比较电路和交流比较电路可实现将直流电压或交流电压传输至测量仪表,提高电子式电压互感器的适用性。

应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种电子式电压互感器的结构示意图;

图2是本发明实施例提供的另一种电子式电压互感器的结构示意图;

图3是本发明实施例提供的另一种电子式电压互感器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或系统不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或系统固有的其它步骤或单元。

图1是本发明实施例提供的一种电子式电压互感器的结构示意图,参考图1,电子式电压互感器包括直流分压支路10、交流分压支路11、直流信号选择电路12、交流信号选择电路13、积分电路14、直流比较电路15和交流比较电路16,直流比较电路15包括第一电压设定端A1、第二电压设定端A2,交流比较电路16包括第三电压设定端A3和第四电压设定端A4,直流分压支路10和交流分压支路11并联连接于电压输入端INT1和地GND之间,直流分压支路10的输出端B1与直流信号选择电路12的输入端电连接,直流信号选择电路12的输出端与积分电路14的输入端A5电连接,交流分压支路11的输出端B2与交流信号选择电路13的输入端电连接,交流信号选择电路13的输出端与积分电路14的输入端A5电连接,积分电路14的输出端B3分别与直流比较电路15的输入端A6、交流比较电路16的输入端A7电连接,直流比较电路15的输出端B4与测量仪表17电连接,交流比较电路16的输出端B5与测量仪表17电连接;直流分压支路10和交流分压支路11的阻值不同以使施加在直流分压支路10和交流分压支路11的电压相同时,直流分压支路10的输出端B1和交流分压支路11的输出端B1输出的电压值不同;

直流分压支路10被配置为将电压输入端INT1输入的电压降低后传输至直流信号选择电路12,交流分压支路11被配置为将电压输入端INT1输入的电压降低后传输至交流信号选择电路13;直流信号选择电路12被配置为滤除电路中的交流信号,交流信号选择电路13被配置为滤除电路中的直流信号;直流比较电路15被配置为在确定积分电路14生成的有效值信号大于第一电压设定端A1的电压且小于第二电压设定端A2的电压时,将有效值信号输出至测量仪表17;交流比较电路16被配置为在确定积分电路14生成的有效值信号大于第三电压设定端A3的电压且小于第四电压设定端A4的电压时,将有效值信号输出至测量仪表17;第一电压设定端A1的电压小于第二电压设定端A2的电压,第三电压设定端A3的电压小于第四电压设定端A4的电压。

电压输入端INT1用于输入电力系统中的母线上的电压,母线电压一般较大,而测量仪表17能接受的电压较小,因此需要将一次侧的大电压转换为同相位的小电压或小电流输出至测量仪表17中。电压输入端INT1输入直流电压时,直流电压中可能掺杂交流信号,直流信号选择电路12用于将交流信号滤除,示例性的,直流信号选择电路12至少包括电感,通过设定电感的电感值,使得交流信号经电感后,交流信号被滤除。电压输入端INT1输入交流电压时,交流电压中可能掺杂直流信号,交流信号选择电路13用于将直流信号滤除,示例性的,交流信号选择电路13至少包括隔直电容,通过隔直电容滤除交流信号。直流电压经积分电路14后幅值无变化,即直流电压的有效值信号等于自身电压的大小。交流电压经积分电路14后变为有效值,交流电压每时刻电压值不变,无法输入后续电路中进行分析,因此需将交流电压例如正弦电压转化成固定值即有效值信号进行分析。

一般母线侧交流电压有效值为25000V,直流电压为1500V,通过设定直流分压支路10以及交流分压支路11上的电阻值,使得当电压输入端INT1输入的电压为直流电压时,直流分压支路10输出端B1输出的电压为1.5V,交流分压支路11输出端B2输出的电压为0.15V。当电压输入端INT1输入的电压为直流电压时,交流信号选择电路13的输出端无信号输出,直流信号选择电路12输出的1.5V电压进入积分电路14中。当电压输入端INT1的电压为有效值为25000V的交流电压时,直流分压支路10的输出端B1输出的电压有效值为25V(此时直流分压支路、交流分压支路的电阻值变比在输入直流电压时已设定好),交流分压支路11的输出端B2输出的电压有效值为2.5V,直流信号选择电路12的输出端无电压输出,此时,输入积分电路14中的电压为交流信号选择电路13输出的电压。

示例性的,可设定第一电压设定端A1的电压小于电压输入端INT1输入直流电压时,积分电路14输出的有效值信号对应的电压,第二电压设定端A2的电压大于电压输入端INT1输入交流电压时,积分电路14输出的有效值信号对应的电压。同时设定第三电压设定端A3的电压等于第一电压设定端A1的电压,第四电压设定端A4的电压等于第二电压设定端A2的电压。示例性的,第一电压设定端A1的电压为1.3V,第二电压设定端A2的电压为2.7V。则当电压输入端INT1输入直流电压时,积分电路14输出端输出的1.5V电压位于1.3V-2.7V之间,可经过直流比较电路15和交流比较电路16输出至测量仪表17中。当电压输入端INT1输入交流电压时,积分电路14输出端输出的2.5V电压位于1.3V-2.7V之间,可经过直流比较电路15和交流比较电路16输出至测量仪表17中。进而实现无论电压输入端INT1输入直流电压还是交流电压均能将电压信号传输至测量仪表中。

本实施例的电子式电压互感器通过设定直流分压支路和交流分压支路包括的电阻的电阻值的大小关系,使得施加在直流分压支路和交流分压支路的电压相同时,直流分压支路的输出端和交流分压支路的输出端输出的电压值不同,以使电压输入端输入直流电压时,积分电路输出端输出的有效值大小与电压输入端输入交流电压时,积分电路输出端输出的有效值大小位于同一数量级,以简化直流比较电路、交流比较电路等电路的结构,有利于电子式电压互感器电路设计的简单化。同时通过直流比较电路和交流比较电路可实现将直流电压或交流电压传输至测量仪表,提高电子式电压互感器的适用性。

继续参考图1,可选的,第一电压设定端A1的电压小于在电压输入端INT1输入直流电压时,所述直流分压支路10的输出端B1输出的电压,第二电压设定端A2的电压小于在电压输入端INT1输入交流电压时,积分电路14的输出端B3输出的有效值信号的大小;第三电压设定端A3的电压大于第二电压设定端A3的电压,第四电压设定端A4的电压大于在电压输入端INT1输入交流电压时,积分电路14的输出端B3输出的有效值信号的大小。

示例性的,第一电压设定端A1的电压等于1.3V,第二电压设定端A2的电压等于1.7V,第三电压设定端A3的电压为2V,第四电压设定端A4的电压为2.7V。则电压输入端INT1输入的电压为直流电压时,积分电路14输出的1.5V电压经直流比较电路15输出,交流比较电路16无信号输出。当电压输入端INT1输入的电压为交流电压时,积分电路14输出的2.5V电压经交流比较电路16输出,直流比较电路15无信号输出。

继续参考图1,可选的,电子式电压互感器还包括控制模块18和与控制模块电连接的直流指示模块19和交流指示模块20,控制模块18的第一输入端A9与直流比较电路15的输出端B4电连接,控制模块18的第二输入端A10与交流比较电路16的输出端B5电连接,控制模块18被配置为在直流比较电路15的输出端B4输出有效值信号、交流比较电路16的输出端B5无电压信号输出时,控制直流指示模块19导通,以及还被配置为在交流比较电路16的输出端B5输出有效值信号、直流比较电路15的输出端B4无电压信号输出时,控制交流指示模块20导通。

直流指示模块19可以为指示灯,交流指示模块20可以为指示灯。控制模块18根据直流比较电路15和交流比较电路16是否有电压信号输出,确定电压输入端INT1输入的电压的类型,并控制相应的指示模块点亮,以便于用户直观获取电压输入端INT1输入的电压的类型。

继续参考图1,可选的,直流比较电路15包括第一放大器Q1、第二放大器Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4;第一放大器Q1的第一输入端D1作为直流比较电路15的输入端A6,第一电阻R1的一端接入第一固定电位V1,第一电阻R1的另一端与第一放大器Q1的第二输入端D2电连接,第一电阻R1的另一端还与第二电阻R2的一端电连接,第二电阻R2的另一端接地GND,第二电阻R2的另一端还与第一放大器Q1的输出端E1电连接,第一放大器Q1的第二输入端D2作为第一电压设定端A1;第二放大器Q2的第二输入端D4与第一放大器Q1的第一输入端D1电连接,第三电阻R3的一端接入第二固定电位V2,第三电阻R3的另一端与第二放大器Q2的第一输入端D3电连接,第三电阻R3的另一端还与第四电阻R4的一端电连接,第四电阻R4的另一端接地GND,第二放大器Q2的第二输入端D4还与第二放大器Q2的输出端E2电连接,第二放大器Q2的第一输入端D3作为第二电压设定端A2,第一放大器Q1的输出端E1与第二放大器Q2的输出端E2电连接,第一放大器Q1的输出端E1作为直流比较电路15的输出端B4;第一固定电位V1与第二固定电位V2的电位信号相反;

交流比较电路16包括第三放大器Q3、第四放大器Q4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8;第三放大器Q3的第一输入端D5作为交流比较电路16的输入端A7,第五电阻R5的一端接入第一固定电位V1,第五电阻R5的另一端与第三放大器Q3的第二输入端D6电连接,第五电阻R5的另一端还与第六电阻R6的一端电连接,第六电阻R6的另一端接地GND,第六电阻R6的另一端还与第三放大器Q3的输出端E3电连接,第三放大器Q3的第二输入端D6作为第三电压设定端A3;第四放大器Q4的第二输入端D8与第三放大器Q3的第一输入端D5电连接,第七电阻R7的一端接入第二固定电位V2,第七电阻R7的另一端与第四放大器Q4的第一输入端D7电连接,第七电阻R7的另一端还与第八电阻R8的一端电连接,第八电阻R8的另一端接地GND,第四放大器Q4的第二输入端D8还与第四放大器Q4的输出端E4电连接,第四放大器Q4的第一输入端D7作为第四电压设定端A4,第三放大器Q3的输出端E3与第四放大器Q4的输出端E4电连接,第三放大器Q3的输出端E3作为交流比较电路16的输出端B5。

示例性的,第一放大器Q1和第二放大器Q2的型号可以为LM393,第一放大器Q1的同相输入端作为第一放大器Q1的第二输入端D2,第一放大器Q1的反相输入端作为第一放大器Q1的第一输入端D1。第二放大器Q2的同相输入端作为第二放大器Q2的第二输入端D4,第二放大器Q2的反相输入端作为第二放大器Q2的第一输入端D3。第一放大器Q1的第一输入端D1通过第十九电阻R19与积分电路14的输出端B3电连接。第一放大器Q1的第二输入端D2还通过第二十电阻R20与第一放大器Q1的输出端E1电连接。第二放大器Q2的第二输入端D4通过第二十一电阻R21与积分电路14的输出端B3电连接。第二放大器Q2的第二输入端D4还通过第二十二电阻R22与第二放大器Q2的输出端E2电连接。第一电阻R1和第二电阻R2构成分压电路,通过设定第一电阻R1、第二电阻R2和第一固定电位V1的电阻值来设定第一电压设定端A1的电压的大小。第三电阻R3和第四电阻R4构成分压电路,通过设定第三电阻R3、第四电阻R4和第二固定电位V2的电阻值来设定第二电压设定端A2的电压的大小。示例性的,第一固定电位V1为正电压,第二固定电位V2为负电压。第一放大器Q1和第二放大器Q2构成比较器,只允许介于第一电压设定端A1和第二电压设定端A2内的电压通过。

第三放大器Q3和第四放大器Q4的型号可以为LM393,第三放大器Q3的同相输入端作为第三放大器Q3的第二输入端D6,第三放大器Q3的反相输入端作为第三放大器Q3的第一输入端D5。第四放大器Q4的同相输入端作为第四放大器Q4的第二输入端D8,第四放大器Q4的反相输入端作为第四放大器Q4的第一输入端D7。第三放大器Q3的第一输入端D5通过第二十三电阻R23与积分电路14的输出端B3电连接。第三放大器Q3的第二输入端D6还通过第二十四电阻R24与第三放大器Q3的输出端E3电连接。第四放大器Q4的第二输入端D8通过第二十五电阻R25与积分电路14的输出端B3电连接。第四放大器Q4的第二输入端D8还通过第二十六电阻R26与第四放大器Q4的输出端E4电连接。第五电阻R5和第六电阻R6构成分压电路,通过设定第五电阻R5、第六电阻R6和第一固定电位V1的电阻值来设定第三电压设定端A3的电压的大小。第七电阻R7和第八电阻R8构成分压电路,通过设定第七电阻R7、第八电阻R8和第二固定电位V2的电阻值来设定第四电压设定端A4的电压的大小。第三放大器Q3和第四放大器Q4构成比较器,只允许介于第三电压设定端A3和第四电压设定端A4内的电压通过。

图2为本发明实施例提供的另一种电子式电压互感器的结构示意图,参考图2,可选的,直流分压支路10包括第九电阻R9和第十电阻R10,第九电阻R9的第一端与电压输入端INT1电连接,第九电阻R9的第二端与第十电阻R10的第一端电连接,第九电阻R9的第二端作为直流分压支路10的输出端B1,第十电阻R10的第二端接地GND;

交流分压支路11包括第十一电阻R11和第十二电阻R12,第十一电阻R11的第一端与电压输入端INT1电连接,第十一电阻R11的第二端与第十二电阻R12的第一端电连接,第十一电阻R11的第二端作为交流分压支路11的输出端B2,第十二电阻R12的第二端接地GND。

通过第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12实现将电压输入端INT1输入的电压转换为小电压,结构简单,体积较小,有利于器件的小型化。

继续参考图2,可选的,第九电阻R9与第十电阻R10的阻值之比为第一比值,第十一电阻R11与第十二电阻R12的阻值之比为第二比值,第二比值与第一比值之比为5-25。

电压输入端INT1输入的电压,如果为交流电压,一般为25KV,如果为直流电压,一般为1500V,即交流电压值和直流电压值之间相差10倍左右。示例性的,如果待输入电压为直流电压时,1500V的直流电压输入第一分压支路10和第二分压支路11后,经第一分压支路10的输出端B1输出的电压为1.5V,则第一比值为999。如果电压输入端INT1输入的电压为交流电压时,25KV的交流电压输入第一分压支路10和第二分压支路11后,经第二分压支路11的输出端B2输出的电压为了与直流时第一分压支路10的输出端B1输出的电压在一个数量级,此时第二分压支路11的输出端B2输出的电压应为1-5V左右,如果为1V时,第二比值为24999,如果为5V,则第二比值为4999,即第二比值和第一比值之比在5-25左右。

继续参考图2,可选的,积分电路14包括第五放大器Q5,第一电容C1、第十三电阻R13和第十四电阻R14,第五放大器Q5的第一输入端D9作为积分电路14的输入端A5,第五放大器Q5的第二输入端D10接地GND,第一电容C1的一端与第五比较器Q5的第一输入端D9电连接,第一电容C1的另一端与第五比较器Q5的输出端E5电连接,第十三电阻R13的一端与第五比较器Q5的第一输入端D9电连接,第十三电阻R13的另一端与第五比较器Q5的输出端E5电连接,第五比较器Q5的输出端E5与第十四电阻R14的一端电连接,第十四电阻R14的另一端作为积分电路14的输出端B3。

第一电容C1、第十三电阻R13、第十四电阻R14以及第五放大器Q5之间通过连接构成积分电路,对电压输入端INT1输入交流电压时,交流信号选择电路13输出的交流电压进行积分以生成有效值信号。第五放大器Q5的型号可以为LM324,第一电容C1的电容值可以设定为10NF,第十三电阻R13的电阻值可以为20KΩ,第十四电阻R14的阻值可以为100Ω。第五放大器Q5还接入第一固定电位V1和第二固定电位V2,以为自身供电。

图3为本发明实施例提供的另一种电子式电压互感器的结构示意图,参考图3,可选的,电子式电压互感器包括第一电压跟随器Q6和第二电压跟随器Q7,第一电压跟随器Q6的第一输入端D11与第一电压跟随器Q6的输出端E6电连接,第一电压跟随器Q6的第二输入端D12与直流信号选择电路12的输出端电连接,第一电压跟随器Q6的输出端E6与积分电路14的输入端A5电连接;

第二电压跟随器Q7的第一输入端D13与第二电压跟随器Q7的输出端E7电连接,第二电压跟随器Q7的第二输入端D14与交流信号选择电路13的输出端电连接,第二电压跟随器Q7的输出端E7与积分电路14的输入端A5电连接。

第一电压跟随器Q6的型号可以为LM324,第二电压跟随器Q7的信号可以为LM324,第一电压跟随器Q6的输出端E6通过电阻与积分电路14的输入端A5电连接,第二电压跟随器Q7的输出端E7也通过电阻与积分电路14的输入端A5电连接。第一电压跟随器Q6和第二电压跟随器Q7的主要特点是:高输入电阻、低输出电阻、电压增益近似为1,当输入阻抗很高时,就相当于对前级电路(第一电压跟随器Q6的第二输入端D12连接的电路或者,第二电压跟随器Q7的第二输入端D14连接的电路)开路,当输出阻抗很低时,对后级电路(第一电压跟随器Q6的输出端E6连接的电路或第二电压跟随器Q7的输出端E7连接的电路)就相当于一个恒压源,即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路,输出电压又不受后级阻抗影响的电路具备隔离作用,即使得前、后级电路之间互不影响。

继续参考图3,可选的,电子式电压互感器还包括第一滤波电路和第二滤波电路,第一滤波电路包括第十五电阻R15、第十六电阻R16、第二电容C2和第三电容C3,第二滤波电路包括第十七电阻R17、第十八电阻R18、第四电容C4和第五电容C5;

第十五电阻R15的一端与直流信号选择电路12的输出端电连接,第十五电阻R15的另一端与第二电容C2的一端电连接,第二电容C2的另一端接地GND,第十五电阻R15的另一端还与第十六电阻R16的一端电连接,第十六电阻R16的另一端与第三电容C3的一端电连接,第三电容C3的另一端接地GND,第十六电阻R16的另一端与积分电路14的输入端A5电连接;

第十七电阻R17的一端与交流信号选择电路13的输出端电连接,第十七电阻R17的另一端与第四电容C4的一端电连接,第四电容C4的另一端接地GND,第十七电阻R17的另一端还与第十八电阻R18的一端电连接,第十八电阻R18的另一端与第五电容C5的一端电连接,第五电容C5的另一端接地GND,第十八电阻R18的另一端与积分电路14的输入端A5电连接。

本实施例中示例性示出电子式电压互感器还包括第一电压跟随器Q6和第二电压跟随器Q7。第十六电阻R16的另一端通过第一电压跟随器Q6与积分电路14的输入端A5电连接,第十六电阻R16的另一端与第一电压跟随器Q6的第二输入端D12电连接。第十八电阻R18的另一端通过第二电压跟随器Q7与积分电路14的输入端A5电连接,第十八电阻R18的另一端与第二电压跟随器Q7的第二输入端D14电连接。第十五电阻R15和第二电容C2构成一阶滤波电路,第十六电阻R16和第三电容C3构成一阶滤波电路,示例性的,第十五电阻R15的阻值可以为1KΩ,第二电容C2的电容值可以为100PF,第十六电阻R16的电阻值可以为3.3KΩ,第三电容C3的电容值可以为100PF。通过两个滤波电路,可以滤除直流信号选择电路12输出端输出的信号中的干扰信号,以提高信号传输的准确性。第十七电阻R17和第四电容C4构成一阶滤波电路,第十八电阻R18和第五电容C5构成一阶滤波电路,示例性的,第十七电阻R17的阻值可以为1KΩ,第四电容C4的电容值可以为100PF,第十八电阻R18的电阻值可以为3.3KΩ,第五电容C5的电容值可以为100PF。通过两个滤波电路,可以滤除交流信号选择电路13输出端输出的信号中的干扰信号,以提高信号传输的准确性。

继续参考图3,可选的,电子式电压互感器还包括输出模块21,输出模块21的第一输入端与直流比较电路15的输出端B4电连接,输出模块21的第二输入端与交流比较电路16的输出端B5电连接,输出模块21的输出端与测量仪表17电连接,输出模块21用于将直流比较电路15或交流比较电路16输出的有效值信号转换为匹配信号输出至测量仪表17中,匹配信号17为电流信号。

直流比较电路15或交流比较电路16输出的信号为电压信号,当测量仪表17仅能接收电流信号例如4mA-20mA的电流信号时,需经输出模块21将电压信号转变为对应的电流信号输出至测量仪表中。

应该理解,可以使用上面所示的各种形式的流程,重新排序、增加或删除步骤。例如,本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行,只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果,本文在此不进行限制。

上述具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,根据设计要求和其他因素,可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明保护范围之内。

相关技术
  • 电子式电压互感器标准器及电子式电压互感器校验结构
  • 电子式电压互感器与零序电子式电压互感器
技术分类

06120114704810