[实用新型]一种适用于中高压信号传感的差分信号线性隔离变换装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电测量技术领域，更特别地，涉及一种适用于中高压(尤其是10Kv及以下)信号传感的差分信号线性隔离变换装置。

背景技术

PT(Potential Transformer，电压互感器)是电力系统中不可或缺的设备。电子式PT的原理有很多种，例如光电转换式(光学互感器)、电阻分压式、电容分压式、阻容分压式等等。但是，作为电力线系统的FTU(Feeder Terminal Unit，馈线终端装置)、MCU(Micro Controller Unit，微控制器)以及其它二次控制设备，却不能直接将这些信号接入控制设备的ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)接口。一方面是控制设备电路安全性不够高。例如，正常情况下输入信号的幅度只有6.5V；但是现场的环境处在中高压(例如是10kV及以下)环境，依据电力行业的要求，控制设备必须能够承受严酷程度四级的电磁干扰。显然直接接入控制设备的ADC，会导致电路损坏。因此，必须采用线性隔离电路。另一方面，实际使用的时候，输入信号虽然通常可能是相电压，但是也有可能是线电压。也就是说控制设备必须具备相电压信号输入和线电压信号输入两种模式。而线电压可由相电压做差分运算得到，因此电路也最好具备有差分运算功能。

由于控制设备接受的输入信号幅度很小，只有AC6.5V，甚至AC3.752V；因此，一般的信号处理装置并没有做隔离防护，或者说不会去实现耐压达到AC2500V的隔离防护。某些模块化的装置虽然做了小信号输入线性隔离处理，但是却只是单路输入单路输出，不适用与两个信号的减法运算；而且在低温或高温环境下(例如工作温度需要在零下40℃至70℃之间)，这类模块化的装置精度变差，满足不了实际应用需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种适用于中高压(尤其是10Kv及以下)信号传感的差分信号线性隔离变换装置，同时实现输入信号的隔离保护和两路信号差分变换处理的目的。

为了实现上述目的，本实用新型提出一种适用于中高压信号传感的差分信号线性隔离变换装置，包括输入隔离单元、信号调理单元、线性隔离单元和输出隔离单元。其中，输入隔离单元提供两个接收电压互感器的输入信号接口，输入信号接口联接到电压跟随器，并提供较高的输入阻抗，以将电压互感器传入的两路输入信号“取出”而不影响电压互感器本身的电气性能。信号调理单元包含差分放大单元，且信号调理单元联接到输入隔离单元的输出端，以获取输入隔离单元的输入信号；并传送到差分放大单元，形成一路差分放大信号。需要补充说明的是，差分放大单元不仅得到交流信号的幅度差，还得到了相位差。线性隔离单元包含线性光耦，其中线性光耦与信号调理单元的输出端联接，接收信号调理单元输出的差分放大信号，并形成与解除电气耦合的信号。输出隔离单元将线性隔离单元所形成的，解除电气耦合的信号隔离输出，从而不会因为后一级的电路而影响到本电路的电气性能。

优选地，输入隔离单元提供的两个接收电压互感器的输入信号接口中的一个可以接地，从而实现零序电压或者相电压测量。

优选地，输出隔离单元由与输入信号的电路独立的单路直流供电，从而降低装置的成本，且简化了相关单元的电路设计。

作为本实用新型的进一步改进，为了解决输出负电压的问题，可将基于输出隔离单元单路直流供电的可用模拟信号叠加在直流信号上。这样可以保证隔离输出的信号不失真。若需要后续ADC采样，控制人员再滤除信号中直流分量即可。

本实用新型还提出一种适用于中高压信号传感的差分信号线性隔离变换装置，包括输入隔离单元、信号调理单元、线性隔离单元和输出隔离单元。其中，输入隔离单元提供两个接收电压互感器的输入信号接口，输入信号接口联接到电压跟随器，并提供较高的输入阻抗，以将电压互感器传入的两路输入信号“取出”而不影响电压互感器本身的电气性能。信号调理单元包含差分放大单元，且信号调理单元联接到输入隔离单元的输出端，以获取输入隔离单元的输入信号；并传送到差分放大单元，形成一路差分放大信号。需要补充说明的是，差分放大单元不仅得到交流信号的幅度差，还得到了相位差。线性隔离单元包含隔离放大器，其中隔离放大器作为线性隔离放大器，与信号调理单元的输出端联接。隔离放大器接收信号调理单元输出的差分放大信号，并形成解除电气耦合的信号。输出隔离单元将线性隔离单元所形成的，解除电气耦合的信号隔离输出，从而不会因为后一级的电路而影响到本电路的电气性能。