[发明专利]电力系统内宽范围电流的高精度快速测量电路及测量方法

权利要求书

1.电力系统内宽范围电流的高精度快速测量电路，其特征是，包括：电流互感器，所述电流互感器将电力电流变换成小电流信号后传输给信号调理电路，信号调理电路将电流信号调理转换为电压信号后传输给限幅器，所述限幅器将信号传输给A/D转换器，所述A/D转换器对电流进行模数转换后将数据传输给CPU；

所述信号调理电路包括：前置放大器，所述前置放大器将电流信号转换成电压信号并送入主放大器，主放大器将信号进一步放大后送入自适应放大器，自适应放大器的信号会传输给限幅器，同时主放大器进一步放大的信号还会经过三个平均值提取电路，通过三个平均值提取电路后得到的电压平均值分别传输给三个电压比较器，通过三个电压比较器比较后，三个电压比较器分别输出高/低电平，并均分别将高/低电平传输给两个电平转换器，其中第一电平转换器将转换后的信号传输给多路转换开关，所述多路转换开关还接收自适应放大器的输出，为自适应放大器自动调整放大倍数，第二电平转换器将转换后的信号传输给CPU。

2.如权利要求1所述的测量电路，其特征是，所述平均值提取电路包括三条并联的支路，第一条支路和第二条支路上均设有两个串联的二极管，第三条支路上设有电容C，所述第一条支路上的第一二极管D1的正极接输入端，所述第一二极管D1的正极还连接第三二极管的负极，所述第一二极管D1的负极连接输出端，所述第三二极管D3的正极接地，所述第二条支路上的第二二极管D2的正极接输入端，所述第二二极管D2的正极还连接第四二极管D4的负极，所述第二二极管D2的负极连接输出端，所述第四二极管D4的正极接地，所述电容C的两端分别接地和输出端。

3.如权利要求1所述的测量电路，其特征是，所述电平转换器包括三条相同的电平转换电路，每条电平转换电路设有三极管，所述三极管的基极通过第一电阻与输入端连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极通过第二电阻连接电源，所述三极管的集电极与输出端连接。

4.如上述任一权利要求所述的测量电路所采用的测量方法，其特征是，主要分为如下步骤：

步骤一：将电力系统中的电流信号I1变换为小电流信号I2，送入信号调理电路；

步骤二：将电流信号I2转换为电压信号Vo1并送入主放大器，主放大器负责将Vo1进一步放大为电压信号Vo2并将其送入自适应放大器；同时，电压信号Vo2经过处理，得到电压信号Vo2对应的电压平均值|Vo2|后送入三个电压比较器，经过三个电压比较器的比较之后生成三位数字编码；

步骤三：所述三位数字编码转换为适合多路转换开关的电平后，被送入多路转换开关的三个选通端；这样就能够根据三个电压比较器的输出结果自动为自适应放大器选择合适的反馈电阻，同时也就选择了合适的电压放大倍数，使自适应放大器输出电压信号Vo3；

步骤四：自适应放大器输出的电压信号Vo3经过限幅器送入A/D转换器，A/D转换器将模拟量转换为数字量，数字量送入CPU；同时，三个电压比较器输出的三位数字编码转换为适合CPU的电平后，送入CPU的三个数字量输入端，得到CPU当前自适应放大器连接的反馈电阻和放大倍数，从而CPU计算出准确的电流值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征是，所述步骤（2）中，电压比较器的具体工作步骤如下：这三个电压比较器分别具有不同的阈值电压Vd1，Vd2，和Vd3；

通过将电压平均值|Vo2|送入第一电压比较器与阈值电压Vd1进行比较，如果|Vo2|>Vd1，则第一电压比较器输出高电平；否则其输出低电平；

将|Vo2|分别送入第二电压比较器与阈值电压Vd2比较，如果|Vo2|>Vd2，则第二电压比较器输出高电平；否则其输出低电平；

将|Vo2|分别送入第三电压比较器与阈值电压Vd3比较，如果|Vo2|>Vd3，则第三电压比较器输出高电平；否则其输出低电平；

这样三个电压比较器输出的3个电平形成三位数字编码。

6.如权利要求4所述的方法，其特征是，所述步骤一中的电流信号I1经过电流互感器变换为小电流信号I2。

7.如权利要求4所述的方法，其特征是，所述步骤二中的信号调理电路中前置运算放大器将电流信号I2转换为电压信号Vo1。

8.如权利要求4所述的方法，其特征是，所述步骤二中电压信号Vo2经过平均值提取电路处理，得到电压信号Vo2对应的电压平均值|Vo2|后送入三个电压比较器。