朱诚 徐腾飞 金运昌 赵光锋 卢兆军

摘  要： 介绍AVAGO公司高精度线性模拟光耦器件ACPL?C87B的原理，提出一种应用于故障录波器模拟信号采集的隔离采样电路设计方案，采用输入/输出和电源三端隔离和直流偏置电压的方法，完成高精度隔离采样电路的设计，通过简单的电阻匹配来适用于直流、交流、电压和电流等多种输入信号，解决常用方案存在的价格高、易损坏的缺点。通过搭建隔离采样电路并对测试结果进行精确性分析，表明该电路可适用于多种信号输入，而且精度可以优于0.5%。

关键词： 模拟信号; 隔离电路设计; 电阻匹配; 信号输入; 测试实验; 精确性分析

中图分类号： TN911.34?34; TP391.4             文献标识码： A                      文章编号： 1004?373X（2020）06?0009?04

Design of high precision analog signal isolation circuit

ZHU Cheng1， XU Tengfei2， JIN Yunchang2， ZHAO Guangfeng3， LU Zhaojun3

（1.Shandong University， Jinan 250101， China; 2. Shandong University Electric Power Technology Co.， Ltd.， Jinan 250101， China;

3. State Grid Shandong Electric Power Company， Jinan 250000， China）

Abstract： An isolated sampling circuit design scheme for analog signal acquisition of fault recorder is proposed by introducing the principle of ACPL?C87B， a high precision linear analog optocoupler made by AVAGO Company. The design of high?precision isolated sampling circuit is completed by means of the method of three?terminal isolation of input， output and power supply and DC bias voltage. The simple resistance matching is suitable for DC， AC， voltage， current and other input signals， which solve the high price and easy damage in the common used schemes. The isolated sampling circuit was built and the precision of the testing results were analyzed. It is shown that the circuit can be suitable for multiple signal inputs， of which the accuracy is better than 0.5%.

Keywords： analog signal; isolated circuit design; resistance matching; signal input; testing experiment; accuracy analysis

0  引  言

故障錄波器（也称为故障录波装置或电力系统动态记录装置）是一种常年投入运行的自动记录设备，用于监测电力系统的运行状况，其被称为电力系统的“黑匣子”。故障录波器是电力系统发生故障及振荡时能自动记录的一种装置，它可以记录因短路故障、系统振荡、频率崩溃、电压崩溃等大扰动引起的系统电流、电压及其导出量，如有功、无功及系统频率的全过程变化现象。因此故障录波器需要采样变电站内的变压器或母线上的交流电压、交流电流、直流电压和直流电流等多种形式和多种输入范围的信号，这些信号输入范围宽、精度要求高。其中交流电压信号和交流电流信号一般采用电压互感器和电流互感器将大信号转换为电压小信号送到ADC中进行转换和处理，而直流电压和直流电流信号一般采用隔离模块进行采样，主要有变压器隔离（磁隔离）和光电隔离（线性光耦）等方案[1?3]。……