專利名稱：電流/電壓互感器就地數字化裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電力系統測量和保護用的互感器，特別涉及模擬量的互感器數字 化改造裝置。
技術背景隨著我國電力事業飛速發展，電力系統向大容量、高電壓的方向發展，廠、站和系 統數字化測量、保護、調度和控制已成為發展的趨勢。根據國家電網公司提出的將控制、保 護、測量、監測、安全、防誤操作的功能結合，構成“機電一體化”新概念電力設備的發展需 求，全數字化變電站是必然的發展趨勢。近年來，隨著數字化技術的發展，電子式互感器 (也稱為光電互感器)的研究也不斷取得進展。電子式互感器采用光纖輸出數字信號，該信 號在傳輸的過程中既不受外界電磁干擾、也不會發生明顯的畸變和衰減。實現了低壓設備 與高壓設備之間的無金屬線纜連接，從而為變電站數字化提供了最基本的物質條件。國內 大多數的變電站均裝有電磁式電流/電壓互感器，因此就需要利用就地數字化的方法將其 改造為電子式的互感器，使得傳統電磁式電流/電壓互感器能夠適合數字化變電站建設的 需要，進而保證變電站的安全、可靠運行
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題就是提供一種電流/電壓互感器就地數字化裝 置，把傳統電流/電壓互感器輸出的模擬量轉換成適合光纖傳輸的數字光信號，采用該裝 置可以使傳統電流/電壓互感器能夠適應變電站數字化發展的需要，繼續發揮作用；還可 以電氣隔離一次設備和二次設備，提高變電站的安全性；及減少互感器的負載，可以提高傳 統互感器的準確度。本實用新型所采取的技術方案是一種電流/電壓互感器就地數字化裝置，連接在傳統互感器與二次設備之間，特 點是由順次連接的光電轉換裝置、光纖和合并單元構成；光電轉換裝置將傳統互感器處理 后的二次側弱電模擬信號轉換成數字信號，然后將數字信號變成光信號；光纖長距離雙向 傳輸該光信號；合并單元將該信號進行處理，然后通過以太網接口輸出給測量、繼保等二 次設備。該裝置向上在傳統互感器就近承接其輸出，向后以數字光信號按照一定通信格式 來傳送采樣數據，它將來自傳統電流/電壓互感器的模擬信號就地數字化，轉換成適合于 光纖傳輸系統的光脈沖信號，通過光纖傳輸給合并單元，經合并單元解碼、處理、合并、打包 后，按規約的報文格式，通過以太網接口直接輸出給測量、繼保等二次設備。合并單元可連接有GPS定時系統，通過高精度的秒脈沖同步采樣，可將每個采樣 點準確定時，并可打上時標，為以后的電網監控打下基礎。光電轉換裝置由順次連接的小型互感器、采樣元件和一次轉換器構成，小型互感 器采用超微晶合金的磁芯和密繞的繞制工藝，在額定電流范圍內精度到達萬分之五，保證 了其傳變信息的準確性，通過采用屏蔽技術，很好的隔離了外界干擾對其工作的影響；采樣元件采用的高精度采樣電阻，保證了輸入信號的精確性；一次轉換器I對輸入的模擬信號 進行數字化，最后以光脈沖信號的形式通過光纖傳送給合并單元。一次轉換器包括有與采樣元件連接的兩路信號調理電路，信號調理電路與控制電 路連接，控制電路一則通過電光轉換電路與合并單元連接，二則將從光電轉換電路得到的 同步采樣信號處理后輸送給其中的一路信號調理電路，信號調理電路對輸入的兩路信號進 行一系列處理后轉變成數字信號，控制電路通過計算，對兩路信號進行比較處理，選取其中 一路精度較高的信號輸出，電光轉換電路把控制電路輸出的數字信號轉變成光脈沖信號， 通過光纖傳送給合并單元。信號調理電路包括有高精度模數轉換芯片AD7667。本實用新型能達到的有益效果是1、本實用新型適應了變電站數字化發展的需求，實現了一次傳感器模擬信號的數 字化，對傳統互感器按照電子式電流互感器標準進行改造，并具有正規電子式電流/電壓 互感器所有的功能，使傳統互感器繼續發揮作用，降低了變電站的更新成本。2、本實用新型從硬件平臺、系統功能、網絡結構等各個部分均采用了先進的技術 手段，確保了系統的先進性，也保證了系統的準確度和穩定性，更進一步推動了變電站的數 字化發展，提高變電站運行的安全性和可靠性。

圖1為本實用新型結構原理示意圖圖2為本實用新型高精度小型互感器工作原理圖。圖3為本實用新型整體結構電路框圖。圖4為本實用新型信號調理電路的原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的描述如圖1、圖2、圖3、圖4所示，該該電流/電壓互感器就地數字化裝置連接在傳統互 感器10與二次設備60之間，特點是由順次連接的光電轉換裝置20、光纖30和合并單元40 構成；光電轉換裝置20將傳統互感器10處理后的二次側弱電模擬信號轉換成數字信號， 然后將數字信號變成光信號；光纖30長距離雙向傳輸該光信號；合并單元40將該信號進 行處理，然后通過以太網接口輸出給測量、繼保等二次設備60，合并單元連接有GPS定時系 統50，通過高精度的秒脈沖同步采樣，可將每個采樣點準確定時，并可打上時標，為以后的 電網監控打下基礎。該裝置向上在傳統互感器10就近承接其輸出，向后以數字光信號按照 一定通信格式來傳送采樣數據，它將來自傳統電流/電壓互感器的模擬信號就地數字化， 轉換成適合于光纖傳輸系統的光脈沖信號，通過光纖30傳輸給合并單元40，經合并單元40 解碼、處理、合并、打包后，按規約的報文格式，通過以太網接口直接輸出給測量、繼保等二 次設備60。其中光電轉換裝置20由順次連接的小型互感器21、采樣元件22和一次轉換器 23構成，小型互感器21采用超微晶合金的磁芯和密繞的繞制工藝，在額定電流范圍內精度 到達萬分之五，保證了其傳變信息的準確性，通過采用屏蔽技術，很好的隔離了外界干擾對 其工作的影響；采樣元件22采用的高精度采樣電阻，保證了輸入信號的精確性；本方案中
4主要有1 6路小型互感器21，對應1 6個高精度采樣電阻，每一個高精度小型互感器21 的輸入端與傳統互感器10的輸出端相連，每一個高精度小型互感器21的輸出端與每一個 高精度采樣電阻相連構成一路光電轉換單元；一次轉換器23輸入的模擬信號進行數字化， 最后以光脈沖信號的形式通過光纖傳30送給合并單元40。一次轉換器23包括有與采樣元 件22連接的兩路信號調理電路231，信號調理電路231與控制電路232連接，控制電路232 一則通過電光轉換電路234與合并單元40連接，二則將從光電轉換電路233得到的同步采 樣信號處理后輸送給其中的一路信號調理電路231，信號調理電路231對輸入的兩路信號 進行一系列處理后轉變成數字信號，控制電路232通過計算，對兩路信號進行比較處理，選 取其中一路精度較高的信號輸出，電光轉換電路234把控制電路232輸出的數字信號轉變 成光脈沖信號，通過光纖30傳送給合并單元40，信號調理電路231包括有高精度模數轉換 芯片AD7667，該芯片是一款16位、1MSPS、電荷再分配SAR型模數轉換器，內置一個16位高 速采樣ADC、一個內部轉換時鐘、一個內部基準電壓、糾錯電路，以及串行和并行系統接口。
權利要求一種電流/電壓互感器就地數字化裝置，連接在傳統互感器與二次設備之間，其特征在于由順次連接的光電轉換裝置、光纖和合并單元構成；光電轉換裝置將傳統互感器處理后的二次側弱電模擬信號轉換成數字信號，然后將數字信號變成光信號；光纖長距離雙向傳輸該光信號；合并單元將該信號進行處理，然后通過以太網接口輸出給二次設備。
2.如權利要求1所述的電流/電壓互感器就地數字化裝置，其特征在于合并單元連 接有GPS定時系統。
3.如權利要求1或2所述的電流/電壓互感器就地數字化裝置，其特征在于光電轉 換裝置由順次連接的小型互感器、采樣元件和一次轉換器構成，小型互感器采用超微晶合 金的磁芯和密繞繞制；采樣元件采用的高精度采樣電阻；一次轉換器對輸入的模擬信號進 行數字化，最后以光脈沖信號的形式通過光纖傳送給合并單元。
4.如權利要求3所述的電流/電壓互感器就地數字化裝置，其特征在于一次轉換器 包括有與采樣元件連接的兩路信號調理電路，信號調理電路與控制電路連接，控制電路一 則通過電光轉換電路與合并單元連接，二則將從光電轉換電路得到的同步采樣信號處理后 輸送給其中的一路信號調理電路。
5.如權利要求5所述的電流/電壓互感器就地數字化裝置，其特征在于信號調理電 路包括有高精度模數轉換芯片AD7667。
專利摘要本實用新型公開一種電流/電壓互感器就地數字化裝置，連接在傳統互感器與二次設備之間，特點是由順次連接的光電轉換裝置、光纖和合并單元構成；光電轉換裝置將傳統互感器處理后的二次側弱電模擬信號轉換成數字信號，然后將數字信號變成光信號；光纖長距離雙向傳輸該光信號；合并單元將該信號進行處理，然后通過以太網接口輸出給測量、繼保等二次設備。本實用新型適應了變電站數字化發展的需求，實現了一次傳感器模擬信號的數字化，對傳統互感器按照電子式電流互感器標準進行改造，并具有正規電子式電流/電壓互感器所有的功能，使傳統互感器繼續發揮作用，降低了變電站的更新成本。
文檔編號H03M1/12GK201584282SQ20092027678
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月10日 優先權日2009年12月10日
發明者任文靜, 季國劍, 張偉政, 裴曉鋒, 魏志華 申請人:河南省電力公司鄭州供電公司;鄭州祥和集團電氣設備有限公司