一種用于計量弱輸入信號的電路制造技術

本實用新型專利技術公開了一種用于計量弱輸入信號的電路，其特征在于，包括：電流信號采樣回路：對應三相電流信號包括三組依次相連的高精度隔離傳感器、防浪涌電路、抗混疊濾波RC網絡和信號偏置電路；電壓信號采樣回路：對應三相電壓信號包括三組依次相連的高精度隔離傳感器、防浪涌電路、抗混疊濾波RC網絡和信號偏置電路；計量回路：包括計量芯片ATT7022，計量芯片ATT7022分別與電流信號采樣回路、電壓信號采樣回路相連；基準電壓回路、32位處理器總線接口及控制回路、脈沖輸出回路同時與計量芯片相連。本實用新型專利技術的計量電路可靠性高。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

—種用于計量弱輸入信號的電路
[0001 ] 本技術涉及一種用于計量弱輸入信號的電路，屬于數字化變電站
技術背景隨著技術的發展，數字化變電站采用了電子式互感器等非常規互感器，其輸出形 式為遵循《IEC 60044-7-1999互感器第7部分電子式電壓互感器》、((IEC60044-8-2002互 感器第8部分電子式電流互感器》標準的模擬小信號；同時變電站智能化改造中未及替換 的低壓傳統互感器，以及一些與低壓智能合并單元匹配的低壓電子式互感器，其輸出的弱 信號也未完全遵循〈〈Q-GDW 424-2010電子式電流互感器技術規范 >> 等相關標準；這些模擬小信號和弱輸出信號，相對于傳統依靠能量傳遞信息的電流電壓信號而 言，具有低電壓低功率的特征，對于接收單元而言，都視為弱輸入信號。目前國內外均提出如何直接就地安裝表計，對弱輸入信號進行計量的問題。目前 國內外對弱輸入信號的計量研究較少，在此可以借鑒傳統依靠能量傳遞信息的電流電壓信 號計量技術方法，目前典型的電能計量方案有如下兩種A)單片機(或可編程器件等主控單元)+AD (AD:模數轉換芯片)前端經電壓隔離變壓器、電流隔離變壓器，分別把輸入電壓通道、電流通道信號變 成電壓信號；或者用高精度電阻分壓來獲取電壓信號；通過經過濾波、阻抗匹配等處理以 后，輸入到AD芯片，采樣獲得離散數據，發送給單片機或者可編程器件等主控單元，然后主 控單元對數據進行處理，獲得信號有效值、計量線路的電能量等。B)單片機(或可編程器件等主控單元)+專用計量芯片前端輸入電流通道、電壓通道信號，被隔離變壓器或者電阻變換成電壓信號，經過 濾波、疊加偏置電壓、阻抗匹配等處理以后，輸入到專門的計量芯片，其根據主控單元下達 的相關設置值，對信號進行采樣計算，并輸出信號有效值、計量線路的電能量等到主控單 元；同時主控單元還負責校正計量芯片的偏差；現階段，國內對弱輸入信號一般采用第一種方案進行采集，獲取輸入信號的有效 值等；國內外未見對弱輸入信號進行計量處理的相關產品報道。現有電能計量方案接入的電流通道信號的額定值一般為1.0A、1.5A、5A等，電壓 通道信號的額定值一般為380V、220V、100V、57. 7V等，這些信號依靠能量進行傳遞，信號功 率一般在IVA左右；對于弱輸入信號，不管是電流通道信號、還是電壓通道信號，都是低電壓低功率的 模擬電壓小信號，信號額定電壓為1. 5V、2. 0V、4. OV等，信號功率在O. 05VA左右，現有電能 計量方案不適用于計量弱輸入信號。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題是針對弱輸入信號的特征，提供一種用于計量弱 輸入信號的高精度電路，對弱輸入信號進行計量。為解決上述技術問題，本技術提供一種用于計量弱輸入信號的電路，其特征 在于，包括電流信號采樣回路對應三相電流信號包括三組依次相連的高精度隔離傳感器、 防浪涌電路、抗混疊濾波RC網絡和信號偏置電路，用于對電流通道信號進行隔離濾波；電壓信號采樣回路對應三相電壓信號包括三組依次相連的高精度隔離傳感器、 防浪涌電路、抗混疊濾波RC網絡和信號偏置電路，用于對電壓通道信號進行隔離濾波；計量回路包括計量芯片ATT7022，計量芯片ATT7022分別與電流信號采樣回路、 電壓信號采樣回路相連，用于對弱輸入信號進行計量、輸出電能脈沖、以及與處理器交互；基準電壓回路包括基準電壓芯片ADR421，基準電壓芯片ADR421與計量芯片 ATT7022相連，為計量芯片提供采樣基準電壓，為采樣通道提供采樣偏置電壓；32位處理器總線接口及控制回路與計量芯片ATT7022相連，包括計量芯片 控制回路、總線電平轉換芯片SN74ALVC164245，計量芯片控制回路、總線電平轉換芯片 SN74ALVC164245通過16位數據總線相連，用于控制計量芯片，進行初始化、誤差校正、獲取 被計量線路電能量、獲取通道信號有效值，以及提供遠程數據交換和控制接口 ；脈沖輸出回路與計量芯片ATT7022相連，包括經光耦隔離的有功電能脈沖回路、 無功電能脈沖回路，用于外部設備計數，以獲取被計量線路輸電電能值的大小。前述的用于計量弱輸入信號的電路，其特征在于還包括電源供電回路，電源供電 回路包括與計量芯片ATT7022相連的交直流自適應電源模塊，用于對計量回路模塊供電。本技術所達到的有益效果I)本技術方案中電流電壓通道采樣回路中采用高精度隔離傳感器，在保證信 號準確傳遞的同時，可提高回路整體絕緣隔離性能；2)本技術方案適應三相四線與三相三線制接線方式，便于與一次互感器接線 相配合；3)本技術方案中計量回路采用專用計量芯片，其完成弱輸入信號的采用和計 量，并輸出電能脈沖；同時，通過校正，計量芯片的有功電能計量精度達O. 2S級、無功電能 計量精度2. O級；而且專用計量芯片及其外圍電路集成度高，PCB布線無特殊要求，生產工 藝成熟簡單，維護方便，使得整體計量電路可靠性高；同時計量芯片的價格也較便宜；4)本技術方案中采用搭載嵌入式操作系統和文件系統的32位雙核處理器， 校表數據以文件形式被存放在存儲器組件中；遠程主機通過電表的通訊接口，如2路RJ45 網口，對校表數據進行備份、修改、還原等操作；當電能表啟動時，加載校表數據文件，通過 SPI總線對計量芯片的校表寄存器進行初始化；在出廠校驗和定期維護時，通過獲取校表 臺體的誤差數據，計算出修正值，然后修改校表數據文件中對應數據即可；同時遠程主機也 可對校表數據文件進行備份保存，以對數據進行歸檔、驗證。附圖說明圖1為本技術的用于計量弱輸入信號的電路的結構框圖。具體實施方式本技術技術方案結構框圖1所示，其中各部分功能如下電流信號采樣回路對應三相電流信號包括三組依次相連的高精度隔離傳感器、 防浪涌電路、抗混疊濾波RC網絡和信號偏置電路，用于對電流通道信號進行隔離濾波等， 上述高精度隔離傳感器精度符合GB 1207-2006 (IEC60044-2-2003)所規定的O.1級要求；電壓信號采樣回路對應三相電壓信號包括依次相連的高精度隔離傳感器、防浪 涌電路、抗混疊濾波RC網絡和信號偏置電路，用于對電壓通道信號進行隔離濾波等；計量回路，包括計量芯片ATT7022，計量芯片ATT7022分別與電流信號采樣回路、 電壓信號采樣回路相連，用于對弱輸入信號進行計量、輸出電能脈沖、以及與處理器交互 等;基準電壓回路包括基準電壓芯片ADR421，基準電壓芯片ADR421與計量芯片 ATT7022相連，為計量芯片提供采樣基準電壓，為采樣通道提供采樣偏置電壓；32位處理器總線接口及控制回路與計量芯片ATT7022相連，包括32位處理器數 據總線、計量芯片控制回路、總線電平轉換芯片SN74ALVC164245等，用于控制計量芯片，進 行初始化、誤差校正、獲取被計量線路電能量、獲取通道信號有效值等，以及提供遠程數據 交換和控制接口；脈沖輸出回路與計量芯片ATT7022相連，包括經光耦隔離的有功電能脈沖回路、 無功脈沖回路等，用于外部設備計數，以獲取被計量線路輸電電能值的大小；電源供電回路包括與計量芯片ATT7022相連的交直流自適應電源模塊，用于對 計量回本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于計量弱輸入信號的電路，其特征在于，包括：電流信號采樣回路：對應三相電流信號包括三組依次相連的高精度隔離傳感器、防浪涌電路、抗混疊濾波RC網絡和信號偏置電路，用于對電流通道信號進行隔離濾波；電壓信號采樣回路：對應三相電壓信號包括三組依次相連的高精度隔離傳感器、防浪涌電路、抗混疊濾波RC網絡和信號偏置電路，用于對電壓通道信號進行隔離濾波；計量回路：包括計量芯片ATT7022，計量芯片ATT7022分別與電流信號采樣回路、電壓信號采樣回路相連，用于對弱輸入信號進行計量、輸出電能脈沖、以及與處理器交互；基準電壓回路：包括基準電壓芯片ADR421，基準電壓芯片ADR421與計量芯片ATT7022相連，為計量芯片提供采樣基準電壓，為采樣通道提供采樣偏置電壓；32位處理器總線接口及控制回路：與計量芯片ATT7022相連，包括計量芯片控制回路、總線電平轉換芯片SN74ALVC164245，計量芯片控制回路與總線電平轉換芯片SN74ALVC164245通過用16位數據總線連接，用于控制計量芯片，進行初始化、誤差校正、獲取被計量線路電能量、獲取通道信號有效值，以及提供遠程數據交換和控制接口；脈沖輸出回路：與計量芯片ATT7022相連，包括經光耦隔離的有功電能脈沖回路、無功脈沖回路，用于外部設備計數，以獲取被計量線路輸電電能值的大小。...

【技術特征摘要】
1.一種用于計量弱輸入信號的電路，其特征在于，包括 電流信號采樣回路對應三相電流信號包括三組依次相連的高精度隔離傳感器、防浪涌電路、抗混疊濾波Re網絡和信號偏置電路，用于對電流通道信號進行隔離濾波； 電壓信號采樣回路對應三相電壓信號包括三組依次相連的高精度隔離傳感器、防浪涌電路、抗混疊濾波RC網絡和信號偏置電路，用于對電壓通道信號進行隔離濾波； 計量回路包括計量芯片ATT7022，計量芯片ATT7022分別與電流信號采樣回路、電壓信號采樣回路相連，用于對弱輸入信號進行計量、輸出電能脈沖、以及與處理器交互； 基準電壓回路包括基準電壓芯片ADR421，基準電壓芯片ADR421與計量芯片ATT7022相連，為計量芯片提供采樣基準電壓，為采樣通道提供采樣...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周建波，姚艷松，朱學海，王程謙，
申請(專利權)人：國電南京自動化股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：