專利名稱：一種用于電子式互感器的量程自適應(yīng)校驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電子式互感器的量程自適應(yīng)校驗(yàn)裝置，屬于測量設(shè)備技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
伴隨著全球經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，全球?qū)﹄娔艿男枨罅吭絹碓酱?，與此同時也對 供電的質(zhì)量提出了更高的要求，如可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好等。為應(yīng)對日益提高的 電能要求，智能電網(wǎng)的概念應(yīng)運(yùn)而生。電子式互感器作為智能電網(wǎng)最重要的組成部分之一， 與智能電網(wǎng)一樣，處在興起與發(fā)展的最佳時期，應(yīng)用范圍與應(yīng)用量都在不斷增大。互感器性 能技術(shù)指標(biāo)的優(yōu)劣，直接影響著電力系統(tǒng)的生產(chǎn)、安全和經(jīng)濟(jì)效益，也是電能計(jì)量準(zhǔn)確的先 決條件。發(fā)電廠、電業(yè)局的發(fā)供電量的考核和核算，電力系統(tǒng)提高自身管理水平以適應(yīng)市場 變化等工作，都受互感器準(zhǔn)確度等性能的影響。電子式互感器與傳統(tǒng)互感器相比輸出地為 弱電信號，校驗(yàn)方式與傳統(tǒng)互感器也有較大的差異，隨著越來越多的電子式互感器的出現(xiàn)， 如何更準(zhǔn)確的校驗(yàn)電子式互感器成為了一個急需解決的問題。目前的電子式互感器的校驗(yàn)儀，都是直接對信號進(jìn)行取樣，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 當(dāng)互感器輸出信號較小時，由于受外界信號的干擾、采集卡本身的誤差等影響，校驗(yàn)儀對互 感器準(zhǔn)確度的測量有很大的誤差，這也就直接影響了用戶對互感器真實(shí)性能的判斷，從而 影響電力系統(tǒng)或用電單位的經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種量程自適應(yīng)的電子式互感器校驗(yàn)裝置，改變已有校驗(yàn)裝 置的結(jié)構(gòu)，以減少因切換而帶來的測量誤差，提高電子式互感器校驗(yàn)裝置的測量精度。本發(fā)明提出的用于電子式互感器的量程自適應(yīng)校驗(yàn)裝置，包括第一信號處理器，用于接收被校驗(yàn)電子式互感器的第一電壓信號，并對第一電壓 信號進(jìn)行放大后發(fā)送至數(shù)據(jù)采集卡，所述的第一信號處理器與數(shù)據(jù)采集卡相連；第二信號處理器，用于接收標(biāo)準(zhǔn)互感器的第二電壓信號，并對第二電壓信號進(jìn)行 放大后發(fā)送至數(shù)據(jù)采集卡，所述的第二信號處理器與數(shù)據(jù)采集卡相連；數(shù)據(jù)采集卡，用于對第一電壓信號和第二電壓信號分別進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到的兩 路數(shù)字信號，將兩路數(shù)字信號發(fā)送至中央處理器，接收中央處理器發(fā)送的量程切換控制信 號，并向第一信號處理器和第二信號處理器發(fā)送量程切換信號，所述的數(shù)據(jù)采集卡與中央 處理器相連；中央處理器，用于接收來自數(shù)據(jù)采集卡的兩路數(shù)字信號，對兩路數(shù)字信號進(jìn)行快 速傅里葉變換，得到第一基波有效值和第二基波有效值，通過公式(第一基波有效值-第 二基波有效值)+第二基波有效值X100 %，得到第一基波有效值和第二基波有效值的比 差，并發(fā)送至顯示器顯示；對兩路數(shù)字信號進(jìn)行全波有效值計(jì)算，得到第一全波有效值和第 二全波有效值，并發(fā)送至顯示器顯示，同時將第一基波有效值與設(shè)定的采集卡量程進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果得量程切換控制信號，將量程控制切換信號通過采集卡分別發(fā)送至第一 信號處理器和第二信號處理器；對兩路數(shù)字信號進(jìn)行諧波計(jì)算，得到兩路數(shù)字信號之間的 相位差，并發(fā)送至顯示器顯示；所述的中央處理器與顯示器相連；顯示器，用于顯示來自中央處理器的兩路數(shù)字信號之間的相位差、兩路數(shù)字信號 之間的比差、第一全波有效值和第二全波有效值以及第一基波有效值和第二基波有效值。上述校驗(yàn)裝置中，所述的第一信號處理器和第二信號處理器分別包括選擇器，用于根據(jù)上述中央處理器的量程控制切換信號，將接收的相應(yīng)量程的電 壓信號發(fā)送至導(dǎo)通電阻，導(dǎo)通電阻與選擇器相連；導(dǎo)通電阻，用于導(dǎo)通選擇器與運(yùn)算放大器，導(dǎo)通電阻通過負(fù)反饋電阻與運(yùn)算放大 器的輸出端相連；運(yùn)算放大器，用于對來自選擇器的電壓信號進(jìn)行放大，得到放大的電壓信號，運(yùn)算 放大器的反向輸入端與導(dǎo)通電阻相連，運(yùn)算放大器的正向輸入端通過補(bǔ)償電阻接地。本發(fā)明提出的量程自適應(yīng)的電子式互感器校驗(yàn)裝置，利用放大倍數(shù)可選的反相比 例運(yùn)算放大電路對信號進(jìn)行相應(yīng)的處理后，信號輸入采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)采集，采 集卡將采集的數(shù)據(jù)輸送到中央處理器，中央處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與計(jì)算，中央處理器將 計(jì)算結(jié)果發(fā)送到顯示器顯示。中央處理器可以根據(jù)電子式互感器輸出信號與數(shù)據(jù)采集卡物 理量程的電壓比，發(fā)送量程控制切換信號，使輸入信號的電壓始終處于采集卡的最佳工作 點(diǎn)，從而達(dá)到對電子式互感器進(jìn)行更加精確測量的目的。


圖1是本發(fā)明提出的電子式互感器校驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明校驗(yàn)儀裝置中信號處理器原理框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的一種量程自適應(yīng)的電子式互感器校驗(yàn)裝置，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所 示，包括第一信號處理器，用于接收被校驗(yàn)電子式互感器的第一電壓信號，并對第一電壓 信號進(jìn)行放大后發(fā)送至數(shù)據(jù)采集卡，所述的第一信號處理器與數(shù)據(jù)采集卡相連；第二信號處理器，用于接收標(biāo)準(zhǔn)互感器的第二電壓信號，并對第二電壓信號進(jìn)行 放大后發(fā)送至數(shù)據(jù)采集卡，所述的第二信號處理器與數(shù)據(jù)采集卡相連；數(shù)據(jù)采集卡，用于對第一電壓信號和第二電壓信號分別進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到的兩 路數(shù)字信號，將兩路數(shù)字信號發(fā)送至中央處理器，接收中央處理器發(fā)送的量程切換控制信 號，并向第一信號處理器和第二信號處理器發(fā)送量程切換信號，所述的數(shù)據(jù)采集卡與中央 處理器相連；中央處理器，用于接收來自數(shù)據(jù)采集卡的兩路數(shù)字信號，對兩路數(shù)字信號進(jìn)行快 速傅里葉變換，得到第一基波有效值和第二基波有效值，通過公式(第一基波有效值-第 二基波有效值)+第二基波有效值X100 %，得到第一基波有效值和第二基波有效值的比 差，并發(fā)送至顯示器顯示；對兩路數(shù)字信號進(jìn)行全波有效值計(jì)算，得到第一全波有效值和第 二全波有效值，并發(fā)送至顯示器顯示，同時將第一基波有效值與設(shè)定的采集卡量程進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果得量程切換控制信號，將量程控制切換信號通過采集卡分別發(fā)送至第一 信號處理器和第二信號處理器；對兩路數(shù)字信號進(jìn)行諧波計(jì)算，得到兩路數(shù)字信號之間的 相位差，并發(fā)送至顯示器顯示；所述的中央處理器與顯示器相連；顯示器，用于顯示來自中央處理器的兩路數(shù)字信號之間的相位差、兩路數(shù)字信號 之間的比差、第一全波有效值和第二全波有效值以及第一基波有效值和第二基波有效值。上述校驗(yàn)裝置中，信號處理器的原理框圖如圖2所示，包括選擇器，導(dǎo)通電阻 Rl-to、運(yùn)算放大器A、負(fù)反饋電阻Rf和補(bǔ)償電阻Rd。選擇器與導(dǎo)通電阻相連，導(dǎo)通電阻與 運(yùn)算放大器的反相輸入端相連，負(fù)反饋電阻的兩端分別于運(yùn)算放大器的反相輸入端和輸出 端相連，運(yùn)算放大器的正向輸入端通過補(bǔ)償電阻接地。本發(fā)明校驗(yàn)裝置中，信號處理器對電壓信號進(jìn)行放大，放大后的信號輸入到數(shù) 據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡對兩路信號時進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并和采樣，采樣后的兩路數(shù)字信號傳 送到中央處理器，中央處理器對兩路數(shù)字信號進(jìn)行快速傅里葉變換，得到第一基波有效 值和第二基波有效值，通過公式(第一基波有效值-第二基波有效值)+第二基波有效 值X 100%，得到第一基波有效值和第二基波有效值的比差；對兩路數(shù)字信號進(jìn)行諧波計(jì) 算，得到兩路數(shù)字信號之間的相位差；對兩路數(shù)字信號進(jìn)行全波有效值計(jì)算，得到第一全波 有效值和第二全波有效值，同時將第一基波有效值與設(shè)定的采集卡量程進(jìn)行比較，根據(jù)比 較結(jié)果得到量程切換控制信號，將量程控制切換信號通過采集卡分別發(fā)送至第一信號處理 器和第二信號處理器。信號處理器中的選擇器接收到量程切換控制信號后，將導(dǎo)選擇電阻Rl-to中只有 一個與互感器信號導(dǎo)通，如與互感器導(dǎo)通的電阻為Rm，則信號處理器對信號的放大倍數(shù)為 補(bǔ)償電阻阻值與該導(dǎo)通電阻阻值的比-Rf/Rm，Rl-Rn多路電阻阻值各不相同，當(dāng)多路選擇 器改變被導(dǎo)通的電阻時，-Rf/Rm的值隨之變化，從而達(dá)到改變量程，使輸入采集卡信號的電 壓值始終處于采集卡最佳工作點(diǎn)，多路電阻與運(yùn)算放大器相連。本發(fā)明裝置中，采集卡為多路模擬輸入、輸出，多路數(shù)字I/O、具有高精度、高采樣 率、內(nèi)外兩種時鐘觸發(fā)模式等優(yōu)點(diǎn)，可通過軟件來控制數(shù)字信號的輸出，從而達(dá)到控制量程 切換的目的。本發(fā)明驗(yàn)證裝置的一個實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集卡采用NI公司的6013采集卡，中央處 理器為AMD Athlon,顯示器為明基T705本發(fā)明裝置中所用的第一信號處理器和第二信號處理器中的選擇器，可以使用 深圳光輝電子公司的⑶4051，導(dǎo)通電阻阻值分別為5ΚΩ、20ΚΩ、50ΚΩ、80ΚΩ、100ΚΩ、 120Κ Ω，反饋電阻阻值IOOK Ω，補(bǔ)償電阻阻值IOOK Ω，運(yùn)算放大器可采用ADI公司的AD720。
權(quán)利要求
1.一種用于電子式互感器的量程自適應(yīng)校驗(yàn)裝置，其特征在于該裝置包括第一信號處理器，用于接收被校驗(yàn)電子式互感器的第一電壓信號，并對第一電壓信號 進(jìn)行放大后發(fā)送至數(shù)據(jù)采集卡，所述的第一信號處理器與數(shù)據(jù)采集卡相連；第二信號處理器，用于接收標(biāo)準(zhǔn)互感器的第二電壓信號，并對第二電壓信號進(jìn)行放大 后發(fā)送至數(shù)據(jù)采集卡，所述的第二信號處理器與數(shù)據(jù)采集卡相連；數(shù)據(jù)采集卡，用于對第一電壓信號和第二電壓信號分別進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到的兩路數(shù) 字信號，將兩路數(shù)字信號發(fā)送至中央處理器，接收中央處理器發(fā)送的量程切換控制信號，并 向第一信號處理器和第二信號處理器發(fā)送量程切換信號，所述的數(shù)據(jù)采集卡與中央處理器 相連；中央處理器，用于接收來自數(shù)據(jù)采集卡的兩路數(shù)字信號，對兩路數(shù)字信號進(jìn)行快速傅 里葉變換，得到第一基波有效值和第二基波有效值，通過公式(第一基波有效值-第二基 波有效值第二基波有效值X100%，得到第一基波有效值和第二基波有效值的比差，并 發(fā)送至顯示器顯示；對兩路數(shù)字信號進(jìn)行全波有效值計(jì)算，得到第一全波有效值和第二全 波有效值，并發(fā)送至顯示器顯示，同時將第一基波有效值與設(shè)定的采集卡量程進(jìn)行比較，根 據(jù)比較結(jié)果得量程切換控制信號，將量程控制切換信號通過采集卡分別發(fā)送至第一信號處 理器和第二信號處理器；對兩路數(shù)字信號進(jìn)行諧波計(jì)算，得到兩路數(shù)字信號之間的相位差， 并發(fā)送至顯示器顯示；所述的中央處理器與顯示器相連；顯示器，用于顯示來自中央處理器的兩路數(shù)字信號之間的相位差、兩路數(shù)字信號之間 的比差、第一全波有效值和第二全波有效值以及第一基波有效值和第二基波有效值。
2.如權(quán)利要求1所述的校驗(yàn)裝置，其特征在于其中所述的第一信號處理器和第二信號 處理器分別包括選擇器，用于根據(jù)上述中央處理器的量程控制切換信號，將接收的相應(yīng)量程的電壓信 號發(fā)送至導(dǎo)通電阻，導(dǎo)通電阻與選擇器相連；導(dǎo)通電阻，用于導(dǎo)通選擇器與運(yùn)算放大器，導(dǎo)通電阻通過負(fù)反饋電阻與運(yùn)算放大器的 輸出端相連；運(yùn)算放大器，用于對來自選擇器的電壓信號進(jìn)行放大，得到放大的電壓信號，運(yùn)算放大 器的反向輸入端與導(dǎo)通電阻相連，運(yùn)算放大器的正向輸入端通過補(bǔ)償電阻接地。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電子式互感器的量程自適應(yīng)校驗(yàn)裝置，屬于測量設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。本裝置包括用于接收被校驗(yàn)電子式互感器的第一電壓信號的第一信號處理器，用于接收標(biāo)準(zhǔn)互感器的第二電壓信號的第二信號處理器，用于對第一電壓信號和第二電壓信號分別進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集卡，用于對數(shù)字信號進(jìn)行處理的中央處理器，用于顯示來自中央處理器處理結(jié)果的顯示器。本發(fā)明校驗(yàn)裝置使輸入信號的電壓始終處于采集卡的最佳工作點(diǎn)，從而使對電子式互感器的測量更加精確。
文檔編號G01R35/02GK102096061SQ20101058092
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者丁恒春, 宋雨虹, 張貴新, 徐占河, 徐曙光, 段曉明, 章鹿華 申請人:華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 華北電網(wǎng)有限公司計(jì)量中心, 清華大學(xué)