一种电力融合终端的模拟信号预处理系统的制作方法

本技术涉及信号预处理，具体涉及一种电力融合终端的模拟信号预处理系统。

背景技术：

1、在电力系统监测领域，模拟信号预处理是保障变压器运行参数（如电压、电流）精确采集的关键环节，传统预处理系统面临三大核心问题：

2、动态范围不足：电力信号波动极大（如正常工况的微弱信号与雷击/故障时的千伏级浪涌），单一处理路径易导致小信号失真或过压饱和。

3、噪声干扰严重：电网中存在共模干扰、高频谐波及电磁噪声，直接影响信号信噪比与adc采样精度。

4、瞬态保护薄弱：常规rc滤波或稳压管响应速度慢，难以有效抑制微秒级浪涌，易损坏后端电路。

5、现有技术通常采用独立的分压或放大电路处理不同幅值信号，但缺乏动态切换机制；噪声抑制多依赖简单rc滤波，对共模干扰效果有限；浪涌保护则依赖压敏电阻或气体放电管，响应延迟大，残压高。上述缺陷导致信号失真、adc误码及系统可靠性降低。

6、根据上述出现的问题，为此，我们提出一种电力融合终端的模拟信号预处理系统。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种电力融合终端的模拟信号预处理系统，该电力融合终端的模拟信号预处理系统主要用于对电压互感器采集的变压器运行参数电信号进行预处理，为模数转换器提供稳定、可靠的信号，以解决现有技术中存在的上述问题。

2、为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

3、一种电力融合终端的模拟信号预处理系统，包括，变压器、安装在所述变压器侧的电压互感器、对电压互感器输出的电信号进行预处理的信号预处理单元、获取信号预处理单元的模数转换器，所述信号预处理单元包括：

4、切换模块，通过三极管q1的导通/截止实现信号路径动态切换，导通状态触发运算放大模块工作，处理衰减信号；截止状态激活分压模块处理过压信号，由继电器t1控制常闭触点s3通断；

5、运算放大模块，通过运算放大器u1构成反相放大器，电阻r3和电阻r4设定增益，对衰减信号进行线性放大，

6、分压模块，由电阻r2与可变电阻pot2组成分压网络，适配输入过压场景，输出经二极管d1限幅后送入后续电路，分压比可通过pot2调整；

7、直流偏置模块，通过三极管q2与电阻r5和电阻r6构成射极跟随器，为信号叠加稳定直流偏置电压，电容c1滤除高频噪声，

8、抑制模块，采用互感器l1与电容c2和电容c3组成lc滤波网络，抑制共模干扰与高频噪声，

9、浪涌保护模块，由触发器s2与二极管d3构成快速响应电路，当检测到瞬态高压时，触发继电器切断信号路径，电阻r8吸收残余能量。

10、进一步地，切换模块包括电阻r1、可变电阻pot1、三极管q1、常闭触点s3、继电器t1和触发器s1，所述电阻r1一端均与可变电阻pot1的固定端引脚3、电压互感器的输出端引脚1、常闭触点s3一端和触发器s1的常开触点引脚1电连接，所述电阻r1另一端与三极管q1集电极端电连接，所述三极管q1基极端均与可变电阻pot1的调节端引脚1和固定端引脚2电连接；所述三极管q1发射极端与触发器s1的继电器线圈正端引脚4连接，所述触发器s1的继电器线圈负端引脚3与地线gnd连接；所述触发器s1的常开触点引脚2与继电器t1一端连接，所述继电器t1与地线gnd连接。

11、进一步地，所述触发器s1由常开触点和继电器组成，所述触发器s1的常开触点引脚1和2为常开触点的两端，所述触发器s1的继电器线圈正端引脚4和负端引脚3为继电器的正负极端；当继电器t1得电则常闭触点s3断开。

12、进一步地，运算放大模块包括运算放大器u1、电阻r4、电阻r3和二极管d2，所述运算放大器u1的反相输入端引脚2均与电阻r4一端和常闭触点s3另一端连接，所述运算放大器u1的同相输入端引脚3与电阻r3一端连接，所述电阻r3另一端与地线gnd连接，所述运算放大器u1的输出端引脚1均与电阻r4另一端和二极管d2正极端连接。

13、进一步地，分压模块包括电阻r2、可变电阻pot2和二极管d1，所述电阻r2一端与触发器s1的常开触点引脚2连接，所述电阻r2另一端均与可变电阻pot2的调节端引脚1和固定端引脚2连接，所述可变电阻pot2的固定端引脚3与二极管d1正极端连接，所述二极管d1负极端与二极管d2负极端连接。

14、进一步地，直流偏置模块包括电容c1、电阻r7、三极管q2、电阻r5和电阻r6，所述电阻r5一端均与输入电源+12v和电阻r6一端连接，所述电阻r6另一端与三极管q2集电极端连接，所述三极管q2基极端均与电阻r5另一端和二极管d2负极端连接，所述三极管q2发射极端均与电容c1一端和电阻r7一端连接，所述电阻r7另一端均与电容c1另一端和地线gnd连接。

15、进一步地，抑制模块包括电容c2、互感器l1和电容c3，所述电容c2一端均与互感器l1的初级线圈引脚1和电阻r6另一端连接，所述电容c2另一端均与互感器l1的初级线圈引脚2和电阻r7另一端连接，所述互感器l1的次级线圈引脚3与电容c3一端连接，所述电容c3另一端与互感器l1的次级线圈引脚4连接。

16、进一步地，浪涌保护模块包括触发器s2、二极管d3和电阻r8，所述触发器s2的常闭触点引脚1和继电器线圈正端引脚3与电容c3一端连接，所述触发器s2的常闭触点引脚2与模数转换器的输入端引脚1连接，所述触发器s2的继电器线圈负端引脚4与二极管d3负极端连接，所述二极管d3正极端与电阻r8一端连接，所述电阻r8另一端与互感器l1的次级线圈引脚4连接，所述模数转换器的接地端引脚2与地线gnd连接。

17、进一步地，所述触发器s2由常闭触点和继电器组成，所述触发器s2的常闭触点引脚1和2为常闭触点的两端，所述触发器s2的继电器线圈正端引脚3和继电器线圈负端引脚4为继电器的两端。

18、本实用新型提供了一种电力融合终端的模拟信号预处理系统。具备以下有益效果：动态路径切换（解决动态范围问题），当输入电压低于阈值时，三极管q1导通激活运算放大模块u1（反相放大器），对衰减信号线性放大，增益由电阻r3和电阻r4设定；

19、当输入电压超限时，三极管q1截止，切换至分压模块（r2+pot2分压网络），分压比通过可变电阻pot2动态适配过压场景，二极管d1限幅输出，避免信号饱和或失真，自适应覆盖宽动态范围；

20、噪声综合抑制（提升信噪比），利用l1的共模扼流特性抑制电网共模干扰，结合电容c2和电容c3构成滤波，高效滤除高频噪声（如开关噪声），

21、浪涌保护（保障电路安全），当检测到瞬态高压时，常闭s2的继电器线圈触发，常闭触点瞬间断开信号路径，同时二极管d3导通泄放能量，电阻r8吸收残余电流；

22、信号基线稳定（消除直流漂移）三极管q2构成射极跟随器，通过电阻r5和电阻r6分压注入稳定偏置电压，电容c1滤除偏置电路高频噪声，确保信号基线零漂移，避免adc采样因直流偏移导致的量化误差。