本实用新型属于电气隔离技术领域，涉及一种电压互感器隔离装置。
背景技术：
直流阻容分压式电压互感器在一次高压侧与二次低压侧间由电阻和电容复合组成分压器，与电磁式互感器相比，具有结构简单，体积小，性价比高，输出线性度好、易维护等优点，广泛应用于中压与高压电网中。但是它也有绝缘性能低、无饱和现象、抗干扰性能差等缺点。如果将阻容分压式互感器二次输出信号直接接入变电站测控保护设备，因绝缘或者器件受损等原因二次侧有可能输出强电压电流烧坏变电站测控保护设备。
现有的电气隔离措施主要有两种，一种基于直流隔离运放进行隔离。第二种主要使用线性光耦或者通过光耦频率转换得到隔离。两种隔离方式均有明显缺点，第一种使用直流隔离运放方式不能做到完全电气隔离，不能完全阻隔干扰输出，只能抑制或减小干扰。第二种使用线性光耦或者光耦频率转换的很难做到同时满足精度高、频率响应快、隔离电压大的特点。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种电压互感器隔离装置，将电压隔离装置分为输入和输出两大模块，两个模块电气隔离，不会损坏变电站测控保护设备。
本实用新型是通过以下技术方案来实现：
一种电压互感器隔离装置，包括输入模块、高压光电隔离器件和输出模块；
输入模块包括第一比例运算放大电路、ad转换器件和高频信号发生器；第一比例运算放大电路与电压互感器连接，用于对电压互感器输出的稳定电压模拟信号进行比例放大，得到电压模拟信号；
ad转换器件与比例运算放大电路连接，用于将电压模拟信号转换为电压数字信号，输出电压数字信号和采样完毕信号；
高频信号发生器与ad转换器件连接，高频信号发生器用于产生高频脉冲并启动ad转换器件进行信号采集；
ad转换器件通过高压光电隔离器件与da转换器件连接，用于切断干扰通道，将ad输出的电压数字信号与采用完毕信号传输到da器件；
输出模块包括第二比例运算放大电路和da转换器件，da转换器件与高压光电隔离器件连接，采集完毕信号作为da转换器件的使能信号，da转换器件用于将数字信号转化为模拟信号；
第二比例运算放大电路与da转换器件连接，用于将模拟信号进行放大，输出放大模拟信号；放大模拟信号输入给变电站测量保护设备。
进一步，输入模块还包括第一保护器件，电压互感器通过第一保护器件与第一比例运算放大电路连接，第一保护器件用于抑制输入的电压模拟信号的过压过流干扰，得到稳定电压模拟信号，并将稳定电压模拟信号输入第一比例运算放大电路。
进一步，第一保护器件采用tvs与压敏电阻。
进一步，输出模块还包括第二保护器件，第二比例运算放大电路通过第二保护器件与变电站测量保护设备连接，第二保护器件用于抑制输出的电压模拟信号的过压过流干扰，输出稳定模拟信号。
进一步，第二保护器件采用tvs或压敏电阻。
进一步，输入模块与第一开关电源连接，第一开关电源用于为输入模块供电；
输出模块与第二开关电源连接，第二开关电源用于为输出模块供电。
进一步，ad转换器件的型号为ad574。
进一步，da转换器件的型号为ad667。
进一步，高压光电隔离器件的型号为go133，入出间隔离电压大于10kv。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型公开了一种电压互感器隔离装置，包括输入模块、高压光电隔离器件和输出模块；输入模块包括第一比例运算放大电路、ad转换器件和高频信号发生器；输出模块包括第二比例运算放大电路和da转换器件，电压互感器模拟量经第一保护器件与第一比例运算放大电路和ad转换器件处理后，输出电压数字信号，电压数字信号经高压光电隔离器件后输出数字信号到da器件，输入模块与输出模块间电气隔离，da器件输出的模拟量再经过第二比例运算放大电路与第二保护器件后输出给变电站测量保护设备。输入模块和输出模块通过高压光电隔离器件实现电气隔离，输入模块任何电压或电流干扰，不会通过电气连接传入到输出模块，不会损坏变电站测控保护设备。输出精度高，频率响应高，使用ad和da，比例运放模块可以对模拟量进行微调，保证输入模块和输出模块转换精度高，使用高频信号发生器启动ad转换器件采集，ad转换器件采集完毕后启动da转换器件，保证隔离装置具有良好频率响应。结构简单，可靠性高，本隔离装置只使用ad与da器件没有使用单片机等cpu器件，不会出现程序死机，通过电路板良好布线与结构合理布局，隔离装置可以具有非常好的抗干扰性，运行可靠性高。
进一步，输入模块与输出模块电源是两个完全独立的开关电源，输入和输出模块仅通过高压光电隔离器件连接，完全电气隔离。
进一步，输入模块还包括第一保护器件，电压互感器通过第一保护器件与第一比例运算放大电路连接，第一保护器件能够抑制过压过流干扰，提供更稳定的电压模拟信号。
进一步，输出模块还包括第二保护器件，第二保护器件与第二比例运算放大电路连接，第二保护器件能够抑制过压过流干扰，提供更稳定的模拟信号。
附图说明
图1为本实用新型的电压互感器隔离装置的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
如图1所示，本实用新型公开了一种电压互感器隔离装置，包括输入模块、高压光电隔离器件和输出模块；输入模块包括第一比例运算放大电路、ad转换器件和高频信号发生器；第一比例运算放大电路与电压互感器连接，用于对电压互感器输出的稳定电压模拟信号进行放大，得到放大电压模拟信号；ad转换器件与比例运算放大电路连接，用于将放大电压模拟信号转换为电压数字信号，输出电压数字信号和采样完毕信号；高频信号发生器与ad转换器件连接，高频信号发生器用于产生高频脉冲并启动ad转换器件进行信号采集；高压光电隔离器件与ad转换器件连接，用于切断干扰通道，将ad输出的电压数字信号与采用完毕信号传输到da器件。
输出模块包括第二比例运算放大电路和da转换器件，da转换器件与高压光电隔离器件连接，采集完毕信号作为da转换器件的使能信号，da转换器件用于将数字信号转化为模拟信号；第二比例运算放大电路与da转换器件连接，用于将模拟信号进行放大，输出放大模拟信号；放大模拟信号输入给变电站测量保护设备。
本实用新型将电压隔离装置分为输入和输出两大模块，两个模块完全电气隔离，使用ad转换器件与da转换器件进行模拟量与数字转换，使用高频信号发生器启动采集，保证高频率响应。
更优地，输入模块还包括第一保护器件，电压互感器通过第一保护器件与第一比例运算放大电路连接，第一保护器件用于对电压模拟信号进行保护，抑制过压过流干扰，得到稳定电压模拟信号，并将稳定电压模拟信号输入第一比例运算放大电路。
更优地，输出模块还包括第二保护器件，第二保护器件与第二比例运算放大电路连接，第二保护器件用于抑制输出的电压模拟信号的过压过流干扰，输出稳定模拟信号。
一般地，第一保护器件和第二保护器件采用瞬态二极管或压敏电阻。瞬态二极管简称tvs，是一种二极管形式的高效能保护器件，当tvs的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。
压敏电阻是一种限压型保护器件，电路保护中主要是利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。
输入模块与输出模块电源是两个完全独立开关电源，具体为：输入模块与第一开关电源连接，第一开关电源用于为输入模块供电；输出模块与第二开关电源连接，第二开关电源用于为输出模块供电。
具体地，ad转换器件的型号为ad574，da转换器件的型号为ad667。
高压光电隔离器件的型号为go133，它的入出间隔离电压大于10kv，满足中低压电力系统中抗干扰的要求。
以阻容分压式直流电压互感器为例进行说明，本实用新型的电压互感器隔离装置具体的信号处理过程为：
步骤1、阻容分压式直流电压互感器通过电阻r1与电阻r2将高电压分压输出小信号电压模拟信号到第一保护器件，经过保护器件抑制过压过流干扰；
步骤2、电压模拟信号经过第一比例运算放大电路后进入到ad转换器件；
步骤3、高频信号发生器产生高频脉冲启动ad转换器件采集信号，保证ad转换器件的高采样率，使得隔离装置具有良好的频率响应；
步骤4、ad转换器件将采集的模拟量转化为数字量和采样完毕信号后，一并通过高压光电隔离器件传输到da转换器件；
步骤5、da转换器件将ad采集完毕信号作为使能信号，将数字量转化为模拟量；
步骤7、da转换器件输出的模拟量通过第二比例运算放大电路和第二保护器件后输出到变电站测控保护设备。
1.一种电压互感器隔离装置，其特征在于，包括输入模块、高压光电隔离器件和输出模块；
输入模块包括第一比例运算放大电路、ad转换器件和高频信号发生器；第一比例运算放大电路与电压互感器连接，用于对电压互感器输出的稳定电压模拟信号进行比例放大，得到电压模拟信号；
ad转换器件与比例运算放大电路连接，用于将电压模拟信号转换为电压数字信号，输出电压数字信号和采样完毕信号；
高频信号发生器与ad转换器件连接，高频信号发生器用于产生高频脉冲并启动ad转换器件进行信号采集；
ad转换器件通过高压光电隔离器件与da转换器件连接，用于切断干扰通道，将ad输出的电压数字信号与采用完毕信号传输到da器件；
输出模块包括第二比例运算放大电路和da转换器件，da转换器件与高压光电隔离器件连接，采集完毕信号作为da转换器件的使能信号，da转换器件用于将数字信号转化为模拟信号；
第二比例运算放大电路与da转换器件连接，用于将模拟信号进行放大，输出放大模拟信号；放大模拟信号输入给变电站测量保护设备。
2.根据权利要求1所述的电压互感器隔离装置，其特征在于，输入模块还包括第一保护器件，电压互感器通过第一保护器件与第一比例运算放大电路连接，第一保护器件用于抑制输入的电压模拟信号的过压过流干扰，得到稳定电压模拟信号，并将稳定电压模拟信号输入第一比例运算放大电路。
3.根据权利要求2所述的电压互感器隔离装置，其特征在于，第一保护器件采用tvs与压敏电阻。
4.根据权利要求1所述的电压互感器隔离装置，其特征在于，输出模块还包括第二保护器件，第二比例运算放大电路通过第二保护器件与变电站测量保护设备连接，第二保护器件用于抑制输出的电压模拟信号的过压过流干扰，输出稳定模拟信号。
5.根据权利要求4所述的电压互感器隔离装置，其特征在于，第二保护器件采用tvs或压敏电阻。
6.根据权利要求1所述的电压互感器隔离装置，其特征在于，输入模块与第一开关电源连接，第一开关电源用于为输入模块供电；
输出模块与第二开关电源连接，第二开关电源用于为输出模块供电。
7.根据权利要求1所述的电压互感器隔离装置，其特征在于，ad转换器件的型号为ad574。
8.根据权利要求1所述的电压互感器隔离装置，其特征在于，da转换器件的型号为ad667。
9.根据权利要求1所述的电压互感器隔离装置，其特征在于，高压光电隔离器件的型号为go133，入出间隔离电压大于10kv。
技术总结