电子式电压传感器电路和电能表的原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——新型电子式电压传感器电路、检测方法及其电能表。该专利由威胜电气有限公司申请，并于2018年9月4日获得授权公告。

内容说明

本发明具体涉及一种新型电子式电压传感器电路、检测方法及其电能表。

发明背景

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。

电压传感器广泛应用于电力系统的计量当中，用于将高压电信号转换为低压电信号并供系统采样，从而辅助完成电能的计量。目前，随着行业的发展，电压传感器逐渐小型化。特别是近几年，电压传感器逐步发展为电子式电压传感器，该电子式电压传感器采用电阻或电容分压，将一次高压信号变成低压模拟信号，并供系统采样。

虽然电子式电压传感器有着变压器的结构，能够将一次和二次设备进行隔离，但是目前传统的电子式电压传感器的一次侧和二次侧还是通过电阻或者电容等间接连接，从而在电子式电压传感器故障时，一次侧电能有可能耦合到二次侧，从而造成安全隐患。此外，由于电子式电压传感器的小型化，使得其带载能力较弱，不能够直接被系统进行模拟采样，从而增加了系统采样的难度，而且也使得精度相对较差。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够实现可靠隔离且带载能力较好的新型电子式电压传感器电路，目的之二在于提供一种所述新型电子式电压传感器电路的检测方法，目的之三在于提供一种包括了所述新型电子式电压传感器电路和检测方法的电能表。

本发明提供的这种新型电子式电压传感器电路，包括输入保护电路、信号放大电路、信号转换电路、电压互感器、输出保护电路和输出采样电路；输入保护电路、信号放大电路、信号转换电路、电压互感器、输出保护电路和输出采样电路依次串接；待测线路通过输入保护电路进行输入保护后，通过信号放大电路进行信号放大，然后通过信号转换电路将电压信号转换为电流信号并通过电压互感器进行隔离，隔离后的信号通过输出保护电路进行二次保护后，再通过输出采样电路转换为电压信号并供后级的AD芯片进行采样。

所述的新型电子式电压传感器电路还包括输出滤波电路；输出滤波电路串接在信号放大电路和信号转换电路之间，用于对信号放大电路输出的信号进行滤波。

所述的输出滤波电路为由电阻和电容构成的RC低通滤波电路。所述的输入保护电路为雷击浪涌保护电路。所述的信号放大电路为由运算放大器构成的电压跟随器电路。所述的信号转换电路为由电阻构成的电压转电流电路。所述的输出保护电路为由齐纳二极管构成的输出保护电路。所述的输出采样电路为由采样电阻构成的输出采样电路。

本发明还提供了一种所述新型电子式电压传感器电路的检测方法，包括如下步骤：S1 。采用雷击浪涌保护电路对输入的电压信号进行保护和箝位；S2 。采用电压跟随器电路对箝位信号进行驱动能力放大； S3 。采用电阻将输入的电压信号转换为电流信号； S4 。采用电压互感器实现一次信号和二次信号之间的隔离，并将一次信号传递到二次信号；S5 。将输出的二次信号进行保护箝位； S6 。采用电阻采样电路对输出的电流信号转换为电压信号，并供后级AD芯片采样。

本发明还提供了一种电能表，所述电能表包括了所述的新型电子式电压传感器电路和检测方法。

本发明提供的这种新型电子式电压传感器电路和检测方法，通过雷击浪涌保护电路对一次信号进行保护，采用电压跟随器提高电路的带载能力，同时采用电压互感器实现一次信号和二次信号之间的隔离；因此本发明提供的这种电路和检测方法，不仅电路简单可靠，而且成本低廉，能够实现可靠隔离且带载能力好。