[发明专利]一种宽电压的电力信号电压检测装置

说明书

技术领域

本发明属于电压检测技术领域，更为具体地讲，涉及一种宽电压的电力信号电压检测装置。

背景技术

在电力系统中，传统的高压检测装置采用油浸式电压互感器、气体绝缘电压互感器、电容式电压互感器等。该类电压互感器深受漏油、漏气、潮气渗入、铁芯饱和、铁磁谐振等影响而造成可靠性低、安全性差等特点。同时还会因环境温度的变化，运行时间的延长而使准确性下降。

随着技术发展，出现了用电子式电压互感器和霍尔电压传感器来测量电压的装置。现列举两种主流产品的参数。某种型号为TV19E的电流式电压互感器参数如下：(1)工作频率20-20KHz；(2)最高检测电压2000V；(3)输入电流0-5mA；(4)相移小于25度。某种型号为HV62-400的霍尔电压传感器的参数如下：(1)工作频率0-20KHz；(2)检测电压0-500V。

可见，上述两种装置均不能用来测量高压中的尖峰电压，且测量电压的动态范围较小，电子式电压互感器还存在相移较大的缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种宽电压的电力信号电压检测装置，采用纯硬件实现分档控制，可以实现大动态范围的电压检测。

为实现上述发明目的，本发明宽电压的电力信号电压检测装置，包括信号衰减电路、交直流转换电路、自动分档控制电路和强电压信号检测电路，其中：

信号衰减电路接收交流电压信号对其进行衰减，使交流电压信号幅值满足交直流转换电路的输入电压范围，将其衰减倍数记为X；

交直流转换电路将经信号衰减电路衰减处理的交流电压信号转换成直流电压信号，输出至自动分档控制电路；

自动分档控制电路包括N-1组放大/衰减装置和电压比较器，N表示电压检测装置的电压分档数量，将分档电压范围按升序排列，第i档对应的电压范围为(U_i-1,U_i]，i的取值范围为i＝1,2,…,N，计算得到自动分档控制电路中第i档对应的电压范围为(U_i-1/X,U_i/X]，记为(u_i-1,u_i]；记第j组放大/衰减装置和电压比较器中电压比较器的参考电压信号的电压值为j的取值范围为j＝1,2,…,N-1，计算对应放大/衰减装置的放大/衰减倍数每个放大/衰减装置均接收交直流转换电路输出的直流信号，进行放大/衰减处理后输出至对应的电压比较器，电压比较器将衰减后的直流信号与参考电压信号比较后输出控制信号，当直流信号电压值小于等于参考电压值控制信号的值为0，当直流信号电压值大于参考电压值控制信号的值为1，将第j个电压比较器的控制信号值记为m_j，输出所有控制信号至强电压信号检测电路；

强电压信号检测电路包括反向衰减器、单端转差分转换器、谐波滤波器、ADC((Analog to Digital Converter，模数变换器)采样模块和电压计算模块，交流电压信号自反向衰减器中运算放大器的反向输入端输入，交流电压信号输入端与运算放大器的反向输入端之间串联N个电阻，第2至第N个电阻分别并联一个继电器，共计N-1个继电器，第j个继电器由控制信号m_j控制，当m_j＝1，继电器断开，当m_j＝0，继电器闭合，令对应电阻短路；单端转差分转换器接收经反向衰减器衰减后的交流电压信号，将其转化差分信号；谐波滤波器对差分信号进行谐波滤波；ADC采样模块对滤波后的差分信号进行采样，得到衰减后的电压值；电压值计算模块中预先存储各档电压的衰减系数，根据自动分档控制电路输出的控制信号得到强电压信号检测电路当前所处的档位，查找得到对应的衰减系数，再根据衰减后的电压值计算得到交流电压信号的电压值。

本发明宽电压的电力信号电压检测装置，包括信号衰减电路、交直流转换电路、自动分档控制电路和强电压信号检测电路，交流电压信号在经信号衰减电路和交直流转换电路衰减后转换成直流信号，自动分档控制电路包括N-1组放大/衰减装置和电压比较器，每个放大/衰减装置根据对应电压比较器的参考电压值和对应的电压范围得到放大/衰减倍数，每个放大/衰减装置均接收直流信号进行放大/衰减处理，电压比较器将衰减后的直流信号与参考电压信号比较，输出控制信号，实现分档，强电压信号检测电路根据控制信号来设置当前所处档位，对交流电压信号进行检测得到电压值。