CN108761191B - 一种行波保护采集电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种行波保护采集电路，包括电流互感器、精密运放跟随器电路、精密运放反向比例衰减器电路、双极性单端转单极性差分电路、单通道单极差分高精度AD采集电路，其特征在于：所述电流互感器输出端与精密运放跟随器电路正输入端连接，所述精密运放跟随器电路输出端与双极性单端转单极性差分电路输入端连接，所述双极性单端转单极性差分电路的输出端与单通道单极差分高精度AD采集电路的输入端连接，所述精密运放反向比例衰减器电路输出端与双极性单端转单极性差分电路连接，驱动负载能力强，采样精度高，采样率快，适合行波保护采集具有较高的实用价值和广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及电路设计技术领域，具体涉及一种行波保护采集电路设计方法。
背景技术
电力系统中的高压长距离输电线路属于分布参数电路，电力系统状态切换或者扰动时的电磁能量会在其中引发波过程。行波是以近似光速传播的暂态分量，即使是在1000km长的线路上，其存在时间不超过5ms。以往的保护装置不能精确捕捉和分析这种信号，从而无法用于生产实践。
国内外学者1950年代就开始了基于行波的保护、测距研究，遇到困难集中在：行波只存在于很短的时间窗口内，难以充当主保护；早先用运放搭建采集电路，虽然不存在采集密度不足的问题，但是在差分信号提取时遇到缓存、对齐问题；GPS/北斗大面积推广之前，缺乏广域对时手段。此外装置的调试运行仪器特殊也限制了行波保护的推广。
近年来，将行波原理用于故障测距的工程实践已经逐渐开展，但是行波采集电路的设计还不成熟，如何实现高精度高采样的采集行波信号成为亟需解决的问题，为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种行波保护采集电路。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种行波保护采集电路，通过设置了电流互感器、精密运放跟随器电路、精密运放反向比例衰减器电路、双极性单端转单极性差分电路、单通道单极差分高精度AD采集，解决了不能精确捕捉和分析这种信号，导致无法用于生产实践的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种行波保护采集电路包括电流互感器、精密运放跟随器电路、精密运放反向比例衰减器电路、双极性单端转单极性差分电路、单通道单极差分高精度AD采集电路，所述电流互感器输出端与精密运放跟随器电路正输入端连接，所述精密运放跟随器电路输出端与双极性单端转单极性差分电路输入端连接，所述双极性单端转单极性差分电路的输出端与单通道单极差分高精度AD采集电路的输入端连接，所述精密运放反向比例衰减器电路输出端与双极性单端转单极性差分电路连接。
优选的，所述电流互感器的输出端连接有第一电阻R1，所述第一电阻R1与所述精密运放跟随器电路连接。
优选的，所述精密运放一的输出端连接第二电阻R2，所述精密运放一的反向输入端与精密运放的输出端连接。
优选的，所述精密运放反向比例衰减器电路包括精密运放二、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5，所述精密运放二的同相输入端通过第五电阻R5接地，所述精密运放二反相输入端通过第三电阻R3连接至正电压端，所述精密运放二反相输入端通过第四电阻R4连接至精密运放二的输出端，所述精密运放二的输出端连接至双极性单端转单极性差分电路。
优选的，所述双极性单端转单极性差分电路包括全差分衰减放大器和低通滤波电路、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3，所述全差分衰减放大器的偏置电压VOCM端与精密运放二的输出端连接，所述全差分衰减放大器同相输入端与所述精密运放跟随器电路的第二电阻R2输出端连接，全差分衰减放大器反相输入端接地，全差分衰减放大器的负输出端通过第六电阻R6连接至单通道单极差分高精度AD采集电路，全差分衰减放大器的正输出端通过第七电阻R7连接至单通道单极差分高精度AD采集电路，第一电容C1与第二电容C2串联后联接在第六电阻R6的输出端与第七电阻R7的输出端之间，第三电容C3同时联接在第六电阻R6的输出端与第七电阻R7的输出端之间。
优选的，所述第三电阻R3与第四电阻R4的比例关系为第四电阻R4/第三电阻R3=偏置电压VOCOM/电压VCC。
优选的，所述单通道单极差分高精度AD采集电路包括高精度AD转换电路，所述高精度AD转换电路负输入端连接至第七电阻R7的输出端，所述高精度AD转换电路的正输入端连接至第六电阻R6的输出端，所述高精度AD转换电路的数字电路信号通过SCK引脚、SDO引脚、CNV引脚和SDI引脚与MPC8247处理器的SPI接口连接。
与现有技术相比，本发明有益效果是：本发明公开了一种行波保护采集电路，包括电流互感器,用于将电力一次大电流转换为二次小电压，精密运放所搭建的跟随器电路,用于在高速采集电路中增强信号源驱动负载的能力，精密运放搭建的反向比例衰减器电路,用于提供双极性单端转单极性差分电路的偏置电压，全差分衰减放大器搭建的双极性单端转单极性差分电路,用于将双极性单端信号转换为单极性差分信号，单通道单极差分高精度AD采集电路,用于将单通道二次电压进行采样，驱动负载能力强，采样精度高，采样率快，适合行波保护采集具有较高的实用价值和广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明一种行波保护采集电路的电流互感器示意图；
图2是本发明的一种行波保护采集电路的精密运放所搭建的跟随器电路示意图；
图3是本发明的一种行波保护采集电路的精密运放搭建的反向比例衰减器电路示意图；
图4是本发明的一种行波保护采集电路的全差分衰减放大器以及低通滤波电路搭建的双极性单端转单极性差分电路示意图；
图5是本发明的一种行波保护采集电路的单通道单极差分高精度AD采集电路示意图；
图6是本发明的一种行波保护采集电路的整体电路示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1-6所示，一种行波保护采集电路，电流互感器、精密运放跟随器电路、精密运放反向比例衰减器电路、双极性单端转单极性差分电路、单通道单极差分高精度AD采集电路，所述电流互感器输出端与精密运放跟随器电路正输入端连接，所述精密运放跟随器电路输出端与双极性单端转单极性差分电路输入端连接，所述双极性单端转单极性差分电路的输出端与单通道单极差分高精度AD采集电路的输入端连接，所述精密运放反向比例衰减器电路输出端与双极性单端转单极性差分电路连接。
在本实施中，所述电流互感器的输出端连接有第一电阻R1，所述第一电阻R1与所述精密运放跟随器电路连接，用于将电力一次大电流转换为二次小电压。
在本实施中，所述精密运放一的输出端连接第二电阻R2，所述精密运放一的反向输入端与精密运放的输出端连接，值得注意的是所述第一阻值R1的阻值与第二阻值R2的阻值相同，构成跟随器电路用于增强信号源驱动负载的能力。
在本实施中，所述精密运放反向比例衰减器电路包括精密运放二、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5，所述精密运放二的同相输入端通过第五电阻R5接地，所述精密运放二反相输入端通过第三电阻R3连接至正电压端，所述精密运放二反相输入端通过第四电阻R4连接至精密运放二的输出端，所述精密运放二的输出端连接至双极性单端转单极性差分电路，用于提供双极性单端转单极性差分电路的偏置电压。
在本实施中，所述双极性单端转单极性差分电路包括全差分衰减放大器和低通滤波电路、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3，所述全差分衰减放大器的偏置电压VOCM端与精密运放二的输出端连接，所述全差分衰减放大器同相输入端与所述精密运放跟随器电路的第二电阻R2输出端连接，全差分衰减放大器反相输入端接地，全差分衰减放大器的负输出端通过第六电阻R6连接至单通道单极差分高精度AD采集电路，全差分衰减放大器的正输出端通过第七电阻R7连接至单通道单极差分高精度AD采集电路，第一电容C1与第二电容C2串联后联接在第六电阻R6的输出端与第七电阻R7的输出端之间，第三电容C3同时联接在第六电阻R6的输出端与第七电阻R7的输出端之间，用于将双极性单端单端信号转换为单极性差分信号，并进行低通滤波。
在本实施中，所述第三电阻R3与第四电阻R4的比例关系为第四电阻R4/第三电阻R3=偏置电压VOCOM/电压VCC。
在本实施中，所述单通道单极差分高精度AD采集电路包括高精度AD转换电路，所述高精度AD转换电路负输入端连接至第七电阻R7的输出端，所述高精度AD转换电路的正输入端连接至第六电阻R6的输出端，所述高精度AD转换电路的数字电路信号通过SCK引脚、SDO引脚、CNV引脚和SDI引脚与MPC8247处理器的SPI接口连接。用于将单通道二次电压进行采样，并将得到的数字信号传送给处理器。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种行波保护采集电路，包括电流互感器、精密运放跟随器电路、精密运放反向比例衰减器电路、双极性单端转单极性差分电路、单通道单极差分高精度AD采集电路，其特征在于：所述电流互感器输出端与精密运放跟随器电路正输入端连接，所述精密运放跟随器电路输出端与双极性单端转单极性差分电路输入端连接，所述双极性单端转单极性差分电路的输出端与单通道单极差分高精度AD采集电路的输入端连接，所述精密运放反向比例衰减器电路输出端与双极性单端转单极性差分电路连接；
所述精密运放反向比例衰减器电路包括精密运放二、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5，所述精密运放二的同相输入端通过第五电阻R5接地，所述精密运放二反相输入端通过第三电阻R3连接至正电压端，所述精密运放二反相输入端通过第四电阻R4连接至精密运放二的输出端，所述精密运放二的输出端连接至双极性单端转单极性差分电路；
所述双极性单端转单极性差分电路包括全差分衰减放大器和低通滤波电路、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3，所述全差分衰减放大器的偏置电压VOCM端与精密运放二的输出端连接，所述全差分衰减放大器同相输入端与所述精密运放跟随器电路的第二电阻R2输出端连接，全差分衰减放大器反相输入端接地，全差分衰减放大器的负输出端通过第六电阻R6连接至单通道单极差分高精度AD采集电路，全差分衰减放大器的正输出端通过第七电阻R7连接至单通道单极差分高精度AD采集电路，第一电容C1与第二电容C2串联后联接在第六电阻R6的输出端与第七电阻R7的输出端之间，第三电容C3同时联接在第六电阻R6的输出端与第七电阻R7的输出端之间。
2.根据权利要求1所述的一种行波保护采集电路，其特征在于：所述电流互感器的输出端连接有第一电阻R1，所述第一电阻R1与所述精密运放跟随器电路连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种行波保护采集电路，其特征在于：所述精密运放跟随器电路组成包括精密运放一、第二电阻R2，所述精密运放一的输出端通过第二电阻R2连接至双极性单端转单极性差分电路，所述精密运放一的反向输入端与精密运放的输出端连接。
4.根据权利要求1所述的一种行波保护采集电路，其特征在于：所述第三电阻R3与第四电阻R4的比例关系为第四电阻R4/第三电阻R3=偏置电压VOCOM/电压VCC。
5.根据权利要求2所述的一种行波保护采集电路，其特征在于：所述单通道单极差分高精度AD采集电路包括高精度AD转换电路，所述高精度AD转换电路负输入端连接至第七电阻R7的输出端，所述高精度AD转换电路的正输入端连接至第六电阻R6的输出端，所述高精度AD转换电路的数字电路信号通过SCK引脚、SDO引脚、CNV引脚和SDI引脚与MPC8247处理器的SPI接口连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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