[发明专利]一种多量程采集单元、中压开关柜信号采集装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种多量程采集单元、中压开关柜信号采集装置及系统，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

目前，现有电子式电压、电流互感器在继电保护信号采集中的主要应用是：一、互感器采样信号经采集单元至合并单元，完成数据同步，再经交换机或光纤直连至保护测控设备；二、互感器采样信号经调理单元，经电缆至保护测控设备。其中，使用合并单元和交换机虽然解决了数据同步及共享问题，但设备多、成本高、连接复杂，受限开关柜安装空间及经济性要求，显然不适合应用。经调理单元由电缆至保护测控设备，连接简单，但传输易受干扰，也不利于数据共享。

电子互感器的电流信号既要用于保护，又要用于测量，用于保护的范围需要20In，用于测量的范围为5％In～200％In，其采样总范围相差400倍，当信号较小时需要进行放大。目前常用的多级放大存在电路复杂问题，开关柜中电磁环境恶劣，不利于可靠性控制；动态可控放大不利于实时性控制，控制复杂，增加了应用风险。

独立的采集单元需要零漂、系数校准等，但其一般不具备人机功能，要使用辅助工具完成，带来了额外的工作量。电子互感器应用于中压开关柜，亟需解决信号采集及传输问题，使其应用经济、简单、可靠。

发明内容

本发明的目的是提供一种多量程采集单元、中压开关柜信号采集装置及系统，用于解决电流采样信号同时满足保护和测量要求的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多量程采集单元，包括以下方案：

采集单元方案一：包括第一跟随器模块、放大器模块、A/D模块以及用于向保护测控装置发送采样信息的处理器；所述第一跟随器模块和放大器模块的输入端用于接收同一电流采样信号；所述第一跟随器模块的输出端连接所述A/D模块的第一A/D通道，所述放大器模块的输出端连接所述A/D模块的第二A/D通道和第三A/D通道；所述A/D模块的各A/D通道均连接所述处理器，所述处理器还连接所述第三A/D通道的增益控制端用于控制第三A/D通道的信号增益。

采集单元方案二：在采集单元方案一的基础上，还包括信号调理模块，所述信号调理模块的输入端用于接收电流采样信号、输出端连接所述第一跟随器模块和放大器模块的输入端。

采集单元方案三：在采集单元方案二的基础上，还包括第二跟随器模块，所述第二跟随器模块的输入端用于连接电压采样信号、输出端连接所述A/D模块的第四A/D通道。

采集单元方案四、五、六：分别在采集单元方案一、二、三的基础上，所述处理器为FPGA。

本发明还提供了一种中压开关柜信号采集装置，包括以下方案：

装置方案一：包括电流传感器和多量程采集单元，所述多量程采集单元包括第一跟随器模块、放大器模块、A/D模块以及用于向保护测控装置发送采样信息的处理器；所述第一跟随器模块和放大器模块的输入端均连接所述电流传感器；所述第一跟随器模块的输出端连接所述A/D模块的第一A/D通道，所述放大器模块的输出端连接所述A/D模块的第二A/D通道和第三A/D通道；所述A/D模块的各A/D通道均连接所述处理器，所述处理器还连接所述第三A/D通道的增益控制端用于控制第三A/D通道的信号增益。

装置方案二：在装置方案一的基础上，还包括信号调理模块，所述信号调理模块的输入端所述电流传感器、输出端连接所述第一跟随器模块和放大器模块的输入端。

装置方案三：在装置方案二的基础上，还包括电压传感器和第二跟随器模块，所述第二跟随器模块的输入端连接所述电压传感器、输出端连接所述A/D模块的第四A/D通道。

装置方案四、五、六：分别在装置方案一、二、三的基础上，所述处理器为FPGA。

装置方案七：在装置方案三的基础上，所述电流传感器为电子式电流互感器，所述电压传感器为电子式电压互感器。

本发明还提供了一种中压开关柜信号采集系统，包括以下方案：

系统方案一：包括电流传感器、多量程采集单元和保护测控装置，所述多量程采集单元包括第一跟随器模块、放大器模块、A/D模块以及处理器；所述第一跟随器模块和放大器模块的输入端均连接所述电流传感器；所述第一跟随器模块的输出端连接所述A/D模块的第一A/D通道，所述放大器模块的输出端连接所述A/D模块的第二A/D通道和第三A/D通道；所述A/D模块的各A/D通道均连接所述处理器，所述处理器还连接所述第三A/D通道的增益控制端用于控制第三A/D通道的信号增益，所述处理器的输出端连接所述保护测控装置。