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电力传输线路中电流测量系统的设计和实现

发布时间：2009-10-22 作者：刘增水

摘要：基于法拉第效应的光学电流互感器(OCT),提出了电力传输线路中电流测量方案,解决了OCT中光照度信号的自动增益均衡化问题;利用锁相环技术实现了测量过程中采样信号相位同步,提高了电流测量精度;对提出的测量电路方案进行了测试与分析。

82电容电路无电流流过,Q1控制极G的电压Vg 维持不变CONTROL ENGINEERING China版权所有,此时电路处于平衡状态。当A或B直流分量与基准电压不等时控制工程网版权所有,U18B 积分电路输出电压升高或降低,从而改变U18A的放大倍率,直至电路重新进入平衡状态。由于A和B信号处理电路使用相同- Vref信号CONTROL ENGINEERING China版权所有,经过图3 电路处理后,式(1) 、(2)中的IA 和IB 变化为下式的IC 和ID :
        IC =W (1 + Z1 sin2πf t) , f = 50Hz (3)
        ID =W (1 - Z2 sin2πf t) , f = 50Hz (4)
        式(3)和式(4)经过差分电路处理,即可得到电力线路电流量值为:
        I =W ( Z1 + Z2 ) sin2πf tCONTROL ENGINEERING China版权所有, f = 50Hz (5) 式( 5 ) 电流信号I进行放大处理后, 最终完成 ADC模数转换。实际测量表明,该电路工作稳定可靠。

　直流量自动增益均衡化电路原理图

点击看原图

2. 2. 2　锁相电路的设计和说明
如图4 所示,测量系统使用了锁相环集成芯片 CD4046,实现50Hz信号起始相位的锁定,对应图中 50Hz_Pulse信号; CD4046和二进制计数器CD4040组合,生成单个20ms周期内的256点ADC采样时钟信号www.cechina.cn,对应图中ADC_Samp le_Pulse信号。CD4046输入所需要的方波信号50Hz_Signal由电流正弦信号通过过零比较器转变得到,图中未绘出。

　用于产生采样信号的锁相环电路

在图5中,单片机利用PB0 / INT外部中断和PB7 端口电平变化中断端口,分别与图4 锁相电路中的 50Hz_Pulse单周期脉冲信号(20ms时间间隔)和数据采样ADC_Samp le_Pulse周期信号( 20ms/256时间间隔)相连接,以保证单周期起始采样、单周期内256个采样时刻的准确性和响应速度。