專利名稱：一種電子式互感器校驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于高壓電力計量及繼電器保護裝置技術領域，具體涉及一種電子式
互感器校驗裝置。
背景技術：
目前，在高電壓測量領域，由于電網(wǎng)容量及電壓等級的不斷提高，致使已為大量使
用的電磁式、電容式電壓互感器的體積越來越大，造價越來越高，互感器要采用油或SF6氣
體絕緣，帶有環(huán)保和安全隱患，難以滿足現(xiàn)代數(shù)字化電站對信號輸出的要求。 近年來，國內外制造商已投入了大量人力、物力，進行新型電子式互感器的研發(fā)。
現(xiàn)代電子式互感器取消了信號輸出的功率要求，這為研制小型化、小功率電子式互感器提
供了可能。新型的電子式互感器為數(shù)字輸出，并采用光纖傳輸，不存在干擾，但給精度計量
帶來了新的問題，首先標準互感器是模擬輸出的，而被測互感器是數(shù)字輸出的，如果把數(shù)字
信號還原為模擬信號，用傳統(tǒng)方法校驗，數(shù)字信號的精度將損失很大，無法滿足校驗精度要
求，對電子式互感器進行校驗是確保其在電力系統(tǒng)中成功應用的前提。本實用新型采用把
模擬信號數(shù)字化，再用數(shù)學FFT方法進行運算，得出標準互感器和被測互感器的誤差。實踐
證明這種方法非常有效，大大減少了校驗過程中的傳輸誤差，完全滿足用戶對電子式互感
器的校驗要求。

實用新型內容本實用新型針對目前電子式互感器校驗過程中存在的問題，提出了一種電子式互 感器校驗裝置。 —種電子式互感器校驗裝置，其特殊之處在于，該裝置包括標準互感器、隔離電
路、集成運放電路、模/數(shù)轉換器、光電轉換模塊、用以采集信號的同步數(shù)據(jù)采集電路和用
以處理采集信號的計算機；所述標準互感器接入隔離電路；所述隔離電路依次通過集成運
放電路、模/數(shù)轉換器接入同步數(shù)據(jù)采集電路；所述光電轉換模塊接入同步數(shù)據(jù)采集電路；
所述同步數(shù)據(jù)采集電路接入計算機。 上述同步數(shù)據(jù)采集電路是可編程控制器CPLD。 上述標準互感器是標準電流互感器或標準電壓互感器，所述隔離電路是零磁通的 電流互感器或零磁通的電壓互感器。 本實用新型的能夠實時的計算出頻率、比差和角差，并顯示波形、有效值等參數(shù)， 實現(xiàn)了存儲、匯總等功能，能獲得更準確、更穩(wěn)定的測量值，而且計算速度完全能滿足需要， 且該裝置具有體積小、攜帶方便、精度高的特點。

圖1是本實用新型的原理框圖； 圖2是本實用新型的電路原理圖；[0011] 圖3是校驗電子電流互感器時的電路示意圖； 圖4是校驗電子電壓互感器時的電路示意圖。
具體實施方式參見圖1、2，本實用新型所述的電子式互感器校驗裝置，包括標準互感器、隔離電 路、集成運放電路、模/數(shù)轉換器、光電轉換模塊、用以采集信號的同步數(shù)據(jù)采集電路和用 以處理采集信號的計算機；所述標準互感器接入隔離電路；所述隔離電路依次通過集成運 放電路、模/數(shù)轉換器接入同步數(shù)據(jù)采集電路；所述光電轉換模塊接入同步數(shù)據(jù)采集電路； 所述同步數(shù)據(jù)采集電路接入計算機。 其中，所述的標準互感器是標準電流互感器或標準電壓互感器，所述隔離電路是 零磁通的電流互感器或零磁通的電壓互感器；電子式互感器校驗裝置還包括用以提供輸入 信號的信號發(fā)生器，該信號發(fā)生器接入標準互感器；信號發(fā)生器是電流發(fā)生器或電壓發(fā)生 器；同步數(shù)據(jù)采集電路選用ALTERA公司的EPM1270型的CPLD。 標準互感器在在信號發(fā)生器(電流發(fā)生器或電壓發(fā)生器)的激勵下產生輸出信 號，該輸出信號是模擬信號，該模擬信號通過集成運放取樣，獲得取樣信號；再將該取樣信 號通過模/數(shù)轉換(A/D)芯片轉換為數(shù)字信號；又將該數(shù)字信號輸送給同步數(shù)據(jù)采集電路， 由該同步數(shù)據(jù)采集電路對該數(shù)字信號及被測電子式互感器輸出的數(shù)字信號同步采樣，進而 獲得采樣信號，最后將該采樣信號通過USB模塊電路傳輸給上位計算機并對該采樣信號進 行FFT計算，獲得比差(被測互感器和標準互感器在測量信號時幅值的差)和角差(被測 互感器和標準互感器在測量信號時相位的差)的計算結果；一般需要獲得多個這樣的計算 結果，取這多個計算結果的平均值作為最后的計算結果(測量結果)，即需要重復步驟1 5多次，一般至少重復步驟1 5三次。 所述的模/數(shù)轉換(A/D)芯片采用最高采樣頻率為500KHZ、16位的模/數(shù)轉換 (A/D)芯片。 其中，被測電子式互感器輸出的數(shù)字信號為光信號，因此需要將該光數(shù)字信號通 過光電轉換模塊(電路)轉換為電信號后，再輸送給同步數(shù)據(jù)采集電路；而且，為了防止標 準互感器對被測電子式互感器的影響，通過隔離電路將標準互感器的模擬輸出予以隔離， 并且，該零磁通的互感器的額定值的選用以不能影響到被測電子式互感器為準。 這里的同步數(shù)據(jù)采集電路是可編程控制器CPLD。 在非同步采樣下，傳統(tǒng)FFT存在泄漏效應和柵欄效應，使算出的頻率、幅值和相位 誤差較大，為了減少非同步采樣對FFT的影B向，提高校驗精度，我們采用改進后的高精度 FFT算法。 由數(shù)字信息處理知識可知，插值算法可以消除柵欄效應引起的誤差，而加窗處理
可以減少泄漏效應。為了提高FFT的精度，本實用新型采用基于Blackman2Harris窗的插
值算法；電網(wǎng)電壓的基頻變化范圍一般為49. 15Hz 50. 15Hz。 本實用新型的算法中的加窗函數(shù)是 cyc = 4n Num = 4k*cyc pi = 3. 1415926536
4[0025] For i = 0 To N咖win(i) = 0. 35875-0. 48829*Cos (2*pi*i/Num)+0. 14128*Cos (4*pi*i/ Num)-0. 01168*Cos(6*pi*i/Num) Next I 其中，eye是每次計算采樣的周期數(shù)，所述Num是為每次計算總的采樣點；所述 n > 1， k > l，且所述n和k均是自然數(shù)。 本實施例子中的n = 2，k = 24，即本實用新型中的每次測量，采樣8周波(周期) 信號，每周波96點(每周期內采樣96次)(采樣頻率為4. 8KHZ)，故N(Num) = 96*8 = 768， (實際需多采一些，在程序中去掉首尾)。 為了進一步減小電網(wǎng)電壓隨機波動帶來的誤差，獲得更穩(wěn)定的測量結果，在每次 測量時系統(tǒng)自動連續(xù)采樣、計算10次(每次約8周期)，取10次計算結果的平均值作為最 后的結果。實踐證明，此法能獲得更準確、穩(wěn)定的測量值，而且計算速度完全能滿足需要。 參見圖3、4，本實用新型中的標準互感器的測量精度比被測電子式互感器的測量 精度高兩個等級，標準互感器的測量精度一般為0. 1級或O. 01級，且所述標準互感器是指 標準電流互感器CT 1或標準電壓互感器PT 2，所述被測電子式互感器是光纖數(shù)字輸出的 電子式電流互感器CT 3或電子式電壓互感器PT 4。 這里的標準電流互感器的額定輸出電流是5A ;標準電壓互感器的額定輸出電壓 為100V/ V 3V ;同時，相應的電流發(fā)生器5或電壓發(fā)生器6的額定輸出值應當滿足該標準 電流互感器1或標準電壓互感器2的輸入電流或輸入電壓的要求。 且本實用新型中對于電流發(fā)生器5或電壓發(fā)生器6的要求主要是滿足被測電子式 電流互感器CT 3或電子式電壓互感器PT 4的要求，例如被測電流互感器CT 3的額定電流 為600A，那么電流發(fā)生器5的最大輸出必須大于600A。 本實用新型采用交流220V士5X的電源供電。 被校額定輸入數(shù)字量(光纖或導線)CT/計量2D41H(11585) ;CT/保護 1CFH(463) ;PT/計量保護2D41H(11585);標準互感器輸入模擬量:CT :5A ;PT :100/ V 3V ; 校驗精度3. 0級；采樣精度是16位，80 500點/周波，采用IEC-60044-8標準的通訊規(guī) 約。
權利要求一種電子式互感器校驗裝置，其特征在于該裝置包括標準互感器、隔離電路、集成運放電路、模/數(shù)轉換器、光電轉換模塊、用以采集信號的同步數(shù)據(jù)采集電路和用以處理采集信號的計算機；所述標準互感器接入隔離電路；所述隔離電路依次通過集成運放電路、模/數(shù)轉換器接入同步數(shù)據(jù)采集電路；所述光電轉換模塊接入同步數(shù)據(jù)采集電路；所述同步數(shù)據(jù)采集電路接入計算機。
2. 根據(jù)權利要求1所述的電子式互感器校驗裝置，其特征在于所述同步數(shù)據(jù)采集電 路是可編程控制器CPLD。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的電子式互感器校驗裝置，其特征在于所述標準互感器 是標準電流互感器或標準電壓互感器，所述隔離電路是零磁通的電流互感器或零磁通的電 壓互感器。
專利摘要本實用新型涉及一種電子式互感器校驗裝置，包括標準互感器、隔離電路、集成運放電路、模/數(shù)轉換器、光電轉換模塊、用以采集信號的同步數(shù)據(jù)采集電路和用以處理采集信號的計算機；所述標準互感器接入隔離電路；所述隔離電路依次通過集成運放電路、模/數(shù)轉換器接入同步數(shù)據(jù)采集電路；所述光電轉換模塊接入同步數(shù)據(jù)采集電路；所述同步數(shù)據(jù)采集電路接入計算機。該裝置夠實時的計算出頻率、比差和角差，并顯示波形、有效值等參數(shù)，實現(xiàn)了存儲、匯總等功能，能獲得更準確、更穩(wěn)定的測量值，而且計算速度完全能滿足需要，且該裝置具有體積小、攜帶方便、精度高的特點。
文檔編號G01R35/00GK201438211SQ200920033579
公開日2010年4月14日 申請日期2009年6月17日 優(yōu)先權日2009年6月17日
發(fā)明者劉忠戰(zhàn), 張跟盈, 王世輝, 胡紹剛 申請人:西安華偉光電技術有限公司;遼寧省電力有限公司鞍山供電公司