[发明专利]一种机电一体化交流电流采集单元

说明书

一种机电一体化交流电流采集单元，它适用于发电站、输变电站以及工业用电设备的控制测量系统中，特别适合于已部分实现机电一体化测控的场合。

现在已有的对电网中大电流交流电流测量装置，都是基于工程用电工仪表的形式，使用电流互感器把一次回路中的电流转换为0-5安培的二次回路电流，再在二次回路中串联普通指针式电流表进行读数。对于一个电厂等的控制，通过人工抄表的方式记录不同时间的电流值。由于电表装于控制室中，因此二次回路要引入到控制室中，这样引线较长。当二次回路断路时，电流互感器会产生很高的开路电压，这是十分危险的。现在有一些自动化仪表，虽然也能完成数据的自动采集，但它们都是仪表的形式，除有电流互感器和相应的模数转换电路外，还一套进行自身控制、误差调整与补偿以及进行数据传输与显示的复杂电子线路，因而使结构复杂，成本高。由于一个测量点需要这样一整套由这些部分组成的仪表，在象发电站、输变电站等场合，有很多回路电流需要检测，这就使控制测量系统的成本大幅度增高，而且不便于机电一体的控制与检测。

本发明的目的是发明一种机电一体化的交流电流采集单元。用它完成电流的自动采集，并且方便地作为整个机电一体化数据采集和控制系统的一部分，便于进行扩充，消除可能发生的二次回路开路产生的高电压。

本发明如附图1所示，它有电流互感器（1），其特征在于：在电流互感器（1）的次级端并联一无感电阻（2），在互感器旁有为其它测量与控制单元所共有的标准工业控制介面（3），在标准工业控制介面（3）中插有与电流互感器（1）次级相连的模数转换模块（4），在控制室有通过串行通讯接口与标准工业控制介面（3）相连的中央控制计算机（5）。

本发明在电流互感器（1）次级端并联一个无感电阻（2），把互感器次级的电流输出转换为电压输出，这一方面不会因外引线断路引起次级超高压的产生，危害其它电器设备和人身安全，另一方面也便于微电子器件的应用。电流互感器（1）次级端并联一个无感电阻（2）后，两端的电压值与互感器（1）初级中的电流成正比，因此，通过测量电阻（2）两端的电压就可得到被测电流值。本发明中，插于标准工业控制介面（简称RTU）（3）插槽中的模数转换模块（4）与电阻（2）两端相连，把电阻两端的电压值转换为数字量，中央控制计算机（5）再需要被测电流值时，首先通过串行通讯接口发出选通指令，RTU（3）根据计算机（5）送来的地址，选通模数转换模块（4），这时模数转换模块把被测数据传输回计算机（5），完成电流数据的采集任务。中央控制计算机（5）可定时对被测回路电流进行自动采集，并可对采集得到的数据流进行记录、打印及处理，用于对其它部分进行控制，在本发明中，电流互感器（1）次级并联无感电阻（2），使它的电压值在测量范围内为标准的0-75mv或0-5v，以便于适应标准的模数转换电路和互换。

本发明可在电流互感器（1）次级输出端并联无感电阻（2）后，再串入一个整流单元，测量输出的直流电压。也可用模数转换电路直接对交流电压进行测量。模数转换电路可以是交流的，也可以是直流的。由于一般的模数转换电路的转换时间都比交流电的周期短得多，可以用在一个被测交流电周期内同时采很多点求最大值的办法得到交流电的峰值电压和平均电压，用这种方法可消除整流电路在低电压下时的阈值电压的影响，得到较高的精度。特别是在使用0-75mv的标准输入时，整流单元的阈值影响更大。

本发明使用中央控制计算机（5）与RTU（3）结合的机电一体化形式，可以方便地加入各种测量单元和控制单元。例如，只要在RTU（3）中插入相同的三个模数转换模块（4），分配以不同的地址，并在三相交流电的每一相中串入一个并有无感电阻（2）的电流互感器（1），通过计算机扫描，可以把三相的电流值都测量得到。此外，也很容易地就可插入其它的如电压测量单元，相位测量单元，频率测量单元等，对电网进行全面监测。另外，还可以插入控制单元，如对电闸的控制，发电机励磁的控制等等。这样计算机在进行监控的过程中，电网运行不符合要求时，计算机自动进行判断，通过给各个执行单元发送命令，让执行单元动作，达到自动控制的目的。