【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及發電機/調相機磁場電壓電流信號測量，具體涉及一種電機磁場信號測量變送器。
技術介紹
1、目前大中型同步發電機/調相機絕大多數采用靜態勵磁方式，即采用專用勵磁變壓器作為電源，經晶閘管橋整流后供給電機勵磁繞組，晶閘管整流橋輸出到電機勵磁繞組的磁場電壓是6倍頻的正負脈動電壓，并疊加有整流換相缺口和尖峰，其波形比較復雜。由于每種型號發電機/調相機的勵磁電源電壓都是特殊適配的，不同于標準電壓級別。因此，為有效監測磁場電壓，每種型號的發電機/調相機都需要適配特定量程的電壓變送器。目前勵磁設備廠家常規配套的都是通用電壓變送器，但，
2、一方面，目前已有發電機/調相機的勵磁電源電壓有些高達1500vac等級，未來更大發電機/調相機可能會超過這一電壓等級，但該類變送器所采用線性光耦，其絕緣等級低于1kv，試驗耐受電壓為4~5kv，導致其絕緣能力不足，普適性和實用性較差。
3、另一方面，該類變送器的測量功能較為單一，通常僅能測量一路磁場電壓，導致不能完全滿足用戶觀察磁場電壓信號的需求。
4、進一步的，測量的磁場電壓信號通常會連接到電廠的故障錄波裝置，但故障錄波裝置對測量回路的時間常數有較高要求。通用電壓變送器常規型號的時間常數為100~200ms，這對于電力系統來說時間太長，而減小通用變送器的時間常數又將導致測量結果擾動較大。
5、另外，公告號為cn201273936y的專利文獻公開了一種發電機磁場電壓上傳裝置，該裝置包括：分壓器，用于采集發電機磁場電壓信號；光調制器，連接所述的分壓器，
技術實現思路
1、為克服現有技術中存在的上述問題，本專利技術提供了一種耐壓能力高、響應快、簡單易用、并能同時測量磁場正負極之間的4路信號的電機磁場信號測量變送器。
2、為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：
3、一種電機磁場信號測量變送器，該變送器用于同時測量包括磁場正負極之間電壓信號、磁場正極對地電壓信號、磁場負極對地電壓信號在內的磁場電壓信號和磁場電流信號；其具體包括mcu處理單元和接地電阻，所述接地電阻的一端接地，另一端接電源零參考點；所述mcu處理單元的輸入端連接有磁場電流測量信號輸出電路和多路磁場電壓測量信號輸出電路，所述mcu處理單元的輸出端連接有多個分別與磁場電流測量信號輸出電路和磁場電壓測量信號輸出電路一一對應的pwm隔離及變換電路；
4、所述磁場電壓測量信號輸出電路包括依次連接至mcu處理單元的分壓采樣電路、初級放大及量程切換電路、濾波及信號整理電路；多路磁場電壓測量信號輸出電路分別通過分壓采樣電路連接到磁場繞組正極、發電機接地機座和磁場繞組負極；分壓采樣電路用于將接入的磁場電壓信號降壓為一級電壓信號并采樣；
5、所述磁場電流測量信號輸出電路包括依次連接至mcu處理單元的初級放大及量程切換電路、濾波及信號整理電路，初級放大及量程切換電路可通過霍爾變換器接入磁場電流信號，霍爾變換器用于將接入的磁場電流信號轉換為一級電壓信號；
6、各初級放大及量程切換電路用于調整放大倍數，并按調整的放大倍數將各一級電壓信號分別放大為二級電壓信號，各濾波及信號整理電路用于分別對各二級電壓信號進行濾波及幅值處理，并將處理后的二級電壓信號整理為mcu處理單元所需的三級電壓信號；mcu處理單元用于分別計算各三級電壓信號的平均電壓，并將平均電壓轉換成pwm信號；pwm隔離及變換電路用于將各路pwm信號轉換為電流信號，并分別輸出磁場正負極之間電壓信號、磁場正極對地電壓信號、地對磁場負極電壓信號和磁場電流信號。
7、所述的變送器還包括雙電源模塊，所述雙電源模塊包括24v直流供電電路、220v交直流供電電路和電源適配模塊，24v直流供電電路和220v交直流供電電路相互并聯后通過電源適配模塊分別為mcu處理單元、磁場電流測量信號輸出電路、磁場電壓測量信號輸出電路和pwm隔離及變換電路供電。
8、所述24v直流供電電路包括直流二極管芯片，所述220v交直流供電電路包括依次串聯的交直流轉換模塊和直流二極管芯片，24v直流供電電路和220v交直流供電電路通過直流二極管芯片并聯。
9、所述分壓采樣電路包括采樣電阻和若干依次串聯的分壓電阻，采樣電阻的一端連接在最后一個分壓電阻的輸出端，另一端接電源零參考點。
10、所述初級放大及量程切換電路包括差動放大器和量程切換電路，量程切換電路用于調整差動放大器的放大倍數，差動放大器用于按調整的放大倍數將一級電壓信號分別放大為二級電壓信號。
11、所述差動放大器的輸出端連接有就地觀察用的抽頭。
12、所述濾波及信號整理電路包括依次連接的低通濾波器和運算放大器，低通濾波器用于進行濾波處理，運算放大器用于對二級電壓信號進行幅值處理并將二級電壓信號整理為三級電壓信號。
13、所述低通濾波器的截止頻率不高于1khz。
14、所述pwm隔離及變換電路輸出的電流信號大小為4-20ma。
15、所述mcu處理單元上還設置有rs485總線接口和can總線接口。
16、采用上述技術方案，本專利技術的有益技術效果是：
17、1、本專利技術的測量變送器包括mcu處理單元、接地電阻和多個電路，其中，
18、根據發電機勵磁回路是浮地系統、磁場線圈正/負極對地阻抗基本對稱的特點，通過接地電阻能把高磁場電壓下拉到對地低電壓，從而使得變送器內部除了分壓電阻所在電路為高電壓外，其余電路均為對地低電壓。這樣，高電壓輸入端到pwm隔離及變換電路的輸出端就不需要設置高電壓隔離環節，不僅安全性更高，還使得測量更加方便。
19、分壓采樣電路因采用了若干依次串聯的分壓電阻，因而具有耐壓高的優點，1分鐘耐壓試驗電壓可高達10kv。
20、初級放大及量程切換電路可以根據實際工況調整一級電壓信號的放大倍數，從而使得變送器可以適應各型號發電機高低不同的磁場電壓，盡可能利用儀表的量程。
21、濾波及信號整理電路可以在濾波（時間延遲）和輸出信號平穩性之間取得平衡，使得變送器在測量高度脈動的磁場電壓時也能得到平穩的測量輸出
22、綜合來說，本專利技術耐壓高，響應速度快，并能同時測量磁場正負極之間電壓信號、磁場正極對地電壓信本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種電機磁場信號測量變送器，該變送器用于同時測量包括磁場正負極之間電壓信號、磁場正極對地電壓信號、磁場負極對地電壓信號在內的磁場電壓信號和磁場電流信號；其具體包括MCU處理單元（1）和接地電阻（7），所述接地電阻（7）的一端接地，另一端接電源零參考點；所述MCU處理單元（1）的輸入端連接有磁場電流測量信號輸出電路和多路磁場電壓測量信號輸出電路，所述MCU處理單元（1）的輸出端連接有多個分別與磁場電流測量信號輸出電路和磁場電壓測量信號輸出電路一一對應的PWM隔離及變換電路（5）；
2.根據權利要求1所述的一種電機磁場信號測量變送器，其特征在于：包括雙電源模塊（6），所述雙電源模塊（6）包括24V直流供電電路、220V交直流供電電路和電源適配模塊（6.3），24V直流供電電路和220V交直流供電電路相互并聯后通過電源適配模塊（6.3）分別為MCU處理單元（1）、磁場電流測量信號輸出電路、磁場電壓測量信號輸出電路和PWM隔離及變換電路（5）供電。
3.根據權利要求2所述的一種電機磁場信號測量變送器，其特征在于：所述24V直流供電電路包括直流二極管芯片（6.1
4.根據權利要求1-3中任一項所述的一種電機磁場信號測量變送器，其特征在于：所述分壓采樣電路（2）包括采樣電阻（2.1）和若干依次串聯的分壓電阻（2.2），采樣電阻（2.1）的一端連接在最后一個分壓電阻（2.2）的輸出端，另一端接電源零參考點。
5.根據權利要求1所述的一種電機磁場信號測量變送器，其特征在于：所述初級放大及量程切換電路（3）包括差動放大器（3.1）和量程切換電路（3.2），量程切換電路（3.2）用于調整差動放大器（3.1）的放大倍數，差動放大器（3.1）用于按調整的放大倍數將一級電壓信號分別放大為二級電壓信號。
6.根據權利要求5所述的一種電機磁場信號測量變送器，其特征在于：所述差動放大器（3.1）的輸出端連接有就地觀察用的抽頭（3.3）。
7.根據權利要求1所述的一種電機磁場信號測量變送器，其特征在于：所述濾波及信號整理電路（4）包括依次連接的低通濾波器（4.1）和運算放大器（4.2），低通濾波器（4.1）用于進行濾波處理，運算放大器（4.2）用于對二級電壓信號進行幅值處理并將二級電壓信號整理為三級電壓信號。
8.根據權利要求7所述的一種電機磁場信號測量變送器，其特征在于：所述低通濾波器（4.1）的截止頻率不高于1kHz。
9.根據權利要求1所述的一種電機磁場信號測量變送器，其特征在于：所述PWM隔離及變換電路（5）輸出的電流信號大小為4-20mA。
10.根據權利要求1所述的一種電機磁場信號測量變送器，其特征在于：所述MCU處理單元（1）上還設置有RS485總線接口（8）和CAN總線接口（9）。
...【技術特征摘要】
1.一種電機磁場信號測量變送器，該變送器用于同時測量包括磁場正負極之間電壓信號、磁場正極對地電壓信號、磁場負極對地電壓信號在內的磁場電壓信號和磁場電流信號；其具體包括mcu處理單元（1）和接地電阻（7），所述接地電阻（7）的一端接地，另一端接電源零參考點；所述mcu處理單元（1）的輸入端連接有磁場電流測量信號輸出電路和多路磁場電壓測量信號輸出電路，所述mcu處理單元（1）的輸出端連接有多個分別與磁場電流測量信號輸出電路和磁場電壓測量信號輸出電路一一對應的pwm隔離及變換電路（5）；
2.根據權利要求1所述的一種電機磁場信號測量變送器，其特征在于：包括雙電源模塊（6），所述雙電源模塊（6）包括24v直流供電電路、220v交直流供電電路和電源適配模塊（6.3），24v直流供電電路和220v交直流供電電路相互并聯后通過電源適配模塊（6.3）分別為mcu處理單元（1）、磁場電流測量信號輸出電路、磁場電壓測量信號輸出電路和pwm隔離及變換電路（5）供電。
3.根據權利要求2所述的一種電機磁場信號測量變送器，其特征在于：所述24v直流供電電路包括直流二極管芯片（6.1），所述220v交直流供電電路包括依次串聯的交直流轉換模塊（6.2）和直流二極管芯片（6.1），24v直流供電電路和220v交直流供電電路通過直流二極管芯片（6.1）并聯。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的一種電機磁場信號測量變送器，其特征在于：所述分壓采樣電路（2）包括采樣電阻（2...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張李軍，吉磊，王洋，
申請(專利權)人：東方電氣自動控制工程有限公司，
類型：發明
國別省市：
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