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基于检测反馈的互感器校验仪的检定装置.pdf

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基于 检测 反馈 互感器 校验 检定 装置
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摘要
申请专利号:

CN201611018942.8

申请日:

2016.11.17

公开号:

CN106483489A

公开日:

2017.03.08

当前法律状态:

实审

?#34892;?#24615;:

审中

法?#19978;?#24773;: 著录事项变更IPC(主分类):G01R 35/02变更事项:发明人变更前:朱全聪 翟少磊 朱梦梦 ?#25191;?#21464;更后:朱全聪 翟少磊 顾红波 朱梦梦 ?#25191;蟶||实质审查的生效IPC(主分类):G01R 35/02申请日:20161117|||公开
IPC分类号: G01R35/02 主分类号: G01R35/02
申请人: 云南电网有限责任公司电力科学研究院
发明人: 朱全聪; 翟少磊; 朱梦梦; ?#25191;?
地址: 650217 云南省昆明市经济技术开发区云大西路105号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: ?#26412;?#24344;权知识产权代理事务所(普通合伙) 11363 代理人: 逯长明;许伟群
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法律状态
申请(专利)号:

CN201611018942.8

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2017.08.29|||2017.04.05|||2017.03.08

法律状态类型:

著录事项变更|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种基于检测反馈的互感器校验仪的检定装置,包括:人机交互电路、数据处理电路、中央执行电路、采样模数转换电路、数模转换电路和功放电路;人机交互电路与数据处理电路相连接;数据处理电路与中央执行电路相连接;中央执行电路与数模转换电路相连接;数模转换电路与功放电路相连接;功放电路与采样模数转换电路相连接;采样模数转换电路与中央执行电路相连接。本发明提供的检定装置采用相互独立的四路通道,每一通道之间的幅度值以及相?#36824;?#31995;均采用微处理器以及中央执行子电路的自动控制输出;并根据预设值实现自动负反馈校验功能,该装置具有高精度检定特点,提高检定互感器校验仪输出信号的稳定性以及准确性。

权利要求书

1.一种基于检测反馈的互感器校验仪的检定装置,其特征在于,包括:人机交互电路
(1)、数据处理电路(2)、中央执行电路(3)、数模转换电路(4)、功放电路(5)和采样模数转换
电路(6),其?#26657;?br />
所述人机交互电路(1)的输出端与所述数据处理电路(2)的输入端相连接;
所述数据处理电路(2)的输出端与所述中央执行电路(3)的一个输入端相连接;
所述中央执行电路(3)的输出端与所述数模转换电路(4)的输入端相连接;
所述数模转换电路(4)的输出端与所述功放电路(5)的输入端相连接;
所述功放电路(5)的输出端与所述采样模数转换电路(6)的输入端相连接;
所述采样模数转换电路(6)的输出端与所述中央执行电路(3)的另一个输入端相连接;
所述人机交互电路(1)用于输出所述互感器校验仪的四组数据列表信号;所述四组数
据列表信号包括电压信号、电流信号、差值电压信号和差值电流信号;
所述数据处理电路(2)用于?#36816;?#36848;四组数据列表信号进行处理,得到所述四组数据列
表信号的幅度值与相?#36824;?#31995;;
所述中央执行电路(3)用于根据所述幅度?#21040;?#34892;自动运算,并根据所述相?#36824;叵到?#25152;
述自动运算的结果发送?#20102;?#36848;数模转换电路(4);
所述数模转换电路(4)用于将所述自动运算的结果转换成模拟量信号,并将所述模拟
量信号发送?#20102;?#36848;功放电路(5);所述模拟量信号包括电压模拟量信号、电流模拟量信号、
差值电压模拟量信号和差值电流模拟量信号;
所述功放电路(5)用于将所述模拟量信号进行功率放大处理,并发送?#20102;?#36848;采样模数
转换电路(6);
所述采样模数转换电路(6)用于将所述放大处理后的模拟量信号进行采集,并根据所
述幅度?#21040;?#25152;述模拟量信号进行升压、升流、差值校验处理,得到输出结果,并将所述输出
结果发送?#20102;?#36848;中央执行电路(3);其?#26657;?#25152;述输出结果包括检测电压值、检测电流值、检测
差值电压值和检测差值电流值;
所述中央执行电路(3)还用于将所述输出结果发送?#20102;?#36848;数据处理电路(2);
所述数据处理电路(2)还用于将所述输出结果,根据预设?#21040;?#34892;校验,进行负反馈调
整,得到标准输出结果;所述标准输出结果包括标准电压值、标准电流值、标准差值电压值
和标准差值电流值。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述数据处理电路(2)包括:微处理器
(201)和与所述微处理器(201)相连接的通信输入接口(202),所述微处理器(201)与所述人
机交互电路(1)相连接;
所述微处理器(201)用于获取所述四组数据列表信号,并进行处理得到所述四组数据
列表信号的幅度值与相?#36824;?#31995;;
所述微处理器(201)还用于控制所述中央执行电路(3)独立调节所述幅度值和所述相
?#36824;?#31995;,根据预设?#21040;?#34892;校验,?#36816;?#36848;输出结果进行负反馈调整,得到标准输出结果;
所述通信输入接口(202)用于所述微处理器(201)与所述人机交互电路(1)之间传输所
述四组数据列表信号。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述中央执行电路(3)包括:中央执行子电
路(301)、时序数模子电路(303)、存储器(302)和可编程器件子电路(304);
所述中央执行子电路(301)与所述微处理器(201)相连接;
所述时序数模子电路(303)、所述存储器(302)和所述可编程器件子电路(304)分别与
所述中央执行子电路(301)相连接;
所述存储器(302)用于存储所述四组数据列表信号和所述输出结果;
所述可编程器件子电路(304)用于根据所述幅度?#21040;?#34892;自动运算,得到所述自动运算
的结果;
所述时序数模子电路(303)用于为所述中央执行电路(3)和数模转换电路(4)提供时序
关系。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述数模转换电路(4)包括:直流-交流转
换子电路(401)、交流-直流转换子电路(402)和量程切换子电路(403);
所述直流-交流转换子电路(401)的输入端、所述交流-直流转换子电路(402)的输出端
和所述量程切换子电路(403)的输入端分别与所述中央执行电路(3)的输出端相连接;
所述直流-交流转换子电路(401)的输出端和所述交流-直流转换子电路(402)的输入
端分别与一所述功放电路(5)相连接;
所述量程切换子电路(403)的输出端分别与所述功放电路(5)的输入端和所述采样模
数转换电路(6)的输入端相连接;
所述直流-交流转换子电路(401)用于将所述中央执行电路(3)自动运算的结果转换成
模拟量信号;
所述交流-直流转换子电路(402)用于将经过所述功放电路(5)运放缓冲处理后的所述
采样模数转换电路(6)的输出结果进行测量,并发送?#20102;?#36848;中央执行电路(3);
所述量程切换子电路(403)用于发出控制信号,通过自动调整切换量程,控制所述功放
电路(5)和所述采样模数转换电路(6)根据所述切换量程输出结果。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述功放电路(5)包括:数个功放子电路
(501)和数个放大缓冲子电路(502);
每个所述功放子电路(501)分别与所述直流-交流转换子电路(401)相连接;每个所述
放大缓冲子电路(502)的一端均分别与所述交流-直流转换子电路(402)相连接,每个所述
放大缓冲子电路(502)的另一端均分别与所述量程切换子电路(403)相连接;
所述功放子电路(501)用于将所述模拟量信号进行功率放大处理,并发送?#20102;?#36848;采样
模数转换电路(6);
所述放大缓冲子电路(502)用于接收所述量程切换子电路(403)的控制信号,通过切换
量程得到输出信号,并将所述输出信号发送?#20102;?#36848;交流-直流转换子电路(402)。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述采样模数转换电路(6)包括:精密电压
互感器(604)、精密电流互感器(605)、数个隔离升压器(601)、数个隔离升流器(602)和数个
分压取样电阻(603);
每个所述隔离升压器(601)分别与一所述分压取样电阻(603)相连接;
每个所述隔离升流器(602)分别与一所述分压取样电阻(603)相连接;
所述精密电压互感器(604)通过所述分压取样电阻(603)与所述隔离升压器(601)相连
接;
所述精密电流互感器(605)通过所述分压取样电阻(603)与所述隔离升流器(602)相连
接;
所述隔离升压器(601)用于接收所述模拟量信号,并与所述功放子电路(501)组成标准
交流恒压源,输出所述检测电压值;
所述隔离升流器(602)用于接收所述模拟量信号,并与所述功放子电路(501)组成标准
交流恒流源,输出所述检测电流值;
所述精密电压互感器(604)用于接收所述量程切换子电路(403)的控制信号,输出所述
检测差值电压值;
所述精密电流互感器(605)用于接收所述量程切换子电路(403)的控制信号,输出所述
检测差值电流值。
7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述人机交互电路(1)包括:控制器(101)、
键盘(104)、显示屏(102)和通讯输出接口(103);所述键盘、显示屏(102)和通讯输出接口
(103)分别与所述控制器(101)的一端相连接,所述控制器(101)的另一端与所述微处理器
(201)相连接;
所述显示屏(102),用于显示所述输出结果和所述标准输出结果;
所述通信输出接口,用于与所述数据处理电路(2)的通信输入接口(202)相连接,输出
所述四组数据列表信号;
所述键盘,用于输入指令;
所述控制器(101),用于控制所述显示屏(102)进行显示、控制所述通信输出接口输出
信号和接收所述键盘输入的指令。
8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:开关电源电路,所述开关
电源电路与所述功放电路(5)相连接,用于为所述功放电路(5)供电。
9.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述交流-直流转换子电路(402)为逐次逼
近型模拟数字转换器;所述直流-交流转换子电路(401)为高精度型数字转换器。
10.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述隔离升压器(601)的调节范围为10%
~120%;所述隔离升流器(602)的调节范围为1%~150%。

说明书

基于检测反馈的互感器校验仪的检定装置

技术领域

本发明涉及检定装置技术领域,特别涉及一种基于检测反馈的互感器校验仪的检
定装置。

背景技术

在电力系?#25345;校?#30005;能表以及计量用互感器关?#26723;?#25152;有用电客户、发售电企业的公
平贸易结算,互感器校验仪是对计量用互感器检定过程中用到的关键检测仪器,其准确级
以及关键技术指标是否合格需要采用互感器校验仪检定装置来检定。

目前,现有的检定装置,由互感器、标准电阻、标准电容等标?#25216;?#21152;上相应的电源
而组成的标准比值电源,可以输出电流对电流ΔI/I、电压对电?#21151;/U、电压对电流ΔU/I
和电流对电?#21151;/U等标准比值,专门用来检定互感器校验仪。采用人工调节调压器变压器
的输出,输出电压通过升流器或升压器输出100V或5A等标准电压电流信号,标准电压或标
准电流信号然后使用带标准负载(标准电阻、标准电容)的方式产生小电流信号或小电压信
号,最后输出标准比?#36947;?#26816;定互感器校验仪。

但是,现有的检定装置采用了移相子电路产生正交分量信号,子电路中需要使用
运放、电阻以及电容部件,其电容部件是最容易产生变化的器件,因此差值电压或差值电流
信号的输出准确度以及线性度会产生较大的影响,不容易保证装置的准确性和稳定性;而
且需要采用人工调节的方式操作,自动化程度不高,给操作工人造成较大工作量。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种基于检测反馈的互感器校验仪的检定装置,以解
决现有的检定装置检定互感器校验仪时自动化程度不高、稳定性差、检定结果不准确的问
题。

根据本发明的实施例,提供了一种基于检测反馈的互感器校验仪的检定装置,包
括:人机交互电路、数据处理电路、中央执行电路、数模转换电路、功放电路和采样模数转换
电路,其?#26657;?br />

所述人机交互电路的输出端与所述数据处理电路的输入端相连接;

所述数据处理电路的输出端与所述中央执行电路的一个输入端相连接;

所述中央执行电路的输出端与所述数模转换电路的输入端相连接;

所述数模转换电路的输出端与所述功放电路的输入端相连接;

所述功放电路的输出端与所述采样模数转换电路的输入端相连接;

所述采样模数转换电路的输出端与所述中央执行电路的另一个输入端相连接;

所述人机交互电路用于输出所述互感器校验仪的四组数据列表信号;所述四组数
据列表信号包括电压信号、电流信号、差值电压信号和差值电流信号;

所述数据处理电路用于?#36816;?#36848;四组数据列表信号进行处理,得到所述四组数据列
表信号的幅度值与相?#36824;?#31995;;

所述中央执行电路用于根据所述幅度?#21040;?#34892;自动运算,并根据所述相?#36824;叵到?#25152;
述自动运算的结果发送?#20102;?#36848;数模转换电路;

所述中央执行电路用于根据所述幅度?#21040;?#34892;自动运算,并根据所述相?#36824;叵到?#25152;
述自动运算的结果发送?#20102;?#36848;数模转换电路;

所述功放电路用于将所述模拟量信号进行功率放大处理,并发送?#20102;?#36848;采样模数
转换电路;

所述采样模数转换电路用于将所述放大处理后的模拟量信号进行采集,并根据所
述幅度?#21040;?#25152;述模拟量信号进行升压、升流、差值校验处理,得到输出结果,并将所述输出
结果发送?#20102;?#36848;中央执行电路;其?#26657;?#25152;述输出结果包括检测电压值、检测电流值、检测差
值电压值和检测差值电流值;

所述中央执行电路还用于将所述输出结果发送?#20102;?#36848;数据处理电路;

所述数据处理电路还用于将所述输出结果,根据预设?#21040;?#34892;校验,进行负反馈调
整,得到标准输出结果;所述标准输出结果包括标准电压值、标准电流值、标准差值电压值
和标准差值电流值。

优选地,所述数据处理电路包括:微处理器和与所述微处理器相连接的通信输入
接口,所述微处理器与所述人机交互电路相连接;

所述微处理器用于获取所述四组数据列表信号,并进行处理得到所述四组数据列
表信号的幅度值与相?#36824;?#31995;;

所述微处理器还用于控制所述中央执行电路独立调节所述幅度值和所述相?#36824;?br />系,根据预设?#21040;?#34892;校验,?#36816;?#36848;输出结果进行负反馈调整,得到标准输出结果;

所述通信输入接口用于所述微处理器与所述人机交互电路之间传输所述四组数
据列表信号。

优选地,所述中央执行电路包括:中央执行子电路、时序数模子电路、存储器和可
编程器件子电路;

所述中央执行子电路与所述微处理器相连接;

所述时序数模子电路、所述存储器和所述可编程器件子电路分别与所述中央执行
子电路相连接;

所述存储器用于存储所述四组数据列表信号和所述输出结果;

所述可编程器件子电路用于根据所述幅度?#21040;?#34892;自动运算,得到所述自动运算的
结果;

所述时序数模子电路用于为所述中央执行电路和数模转换电路提供时序关系。

优选地,所述数模转换电路包括:直流-交流转换子电路、交流-直流转换子电路和
量程切换子电路;

所述直流-交流转换子电路的输入端、所述交流-直流转换子电路的输出端和所述
量程切换子电路的输入端分别与所述中央执行电路的输出端相连接;

所述直流-交流转换子电路的输出端和所述交流-直流转换子电路的输入端分别
与一所述功放电路相连接;

所述量程切换子电路的输出端分别与所述功放电路的输入端和所述采样模数转
换电路的输入端相连接;

所述直流-交流转换子电路用于将所述中央执行电路自动运算的结果转换成模拟
量信号;

所述交流-直流转换子电路用于将经过所述功放电路运放缓冲处理后的所述采样
模数转换电路的输出结果进行测量,并发送?#20102;?#36848;中央执行电路;

所述量程切换子电路用于发出控制信号,通过自动调整切换量程,控制所述功放
电路和所述采样模数转换电路根据所述切换量程输出结果。

优选地,所述功放电路包括:数个功放子电路和数个放大缓冲子电路;

每个所述功放子电路分别与所述直流-交流转换子电路相连接;每个所述放大缓
冲子电路的一端均分别与所述交流-直流转换子电路相连接,每个所述放大缓冲子电路的
另一端均分别与所述量程切换子电路相连接;

所述功放子电路用于将所述模拟量信号进行功率放大处理,并发送?#20102;?#36848;采样模
数转换电路;

所述放大缓冲子电路用于接收所述量程切换子电路的控制信号,通过切换量程得
到输出信号,并将所述输出信号发送?#20102;?#36848;交流-直流转换子电路。

优选地,所述采样模数转换电路包括:精密电压互感器、精密电流互感器、数个隔
离升压器、数个隔离升流器和数个分压取样电阻;

每个所述隔离升压器分别与一所述分压取样电阻相连接;

每个所述隔离升流器分别与一所述分压取样电阻相连接;

所述精密电压互感器通过所述分压取样电阻与所述隔离升压器相连接;

所述精密电流互感器通过所述分压取样电阻与所述隔离升流器相连接;

所述隔离升压器用于接收所述模拟量信号,并与所述功放子电路组成标准交流恒
压源,输出所述检测电压值;

所述隔离升流器用于接收所述模拟量信号,并与所述功放子电路组成标准交流恒
流源,输出所述检测电流值;

所述精密电压互感器用于接收所述量程切换子电路的控制信号,输出所述检测差
值电压值;

所述精密电流互感器用于接收所述量程切换子电路的控制信号,输出所述检测差
值电流值。

优选地,所述人机交互电路包括:控制器、键盘、显示屏和通讯输出接口;所述键
盘、显示屏和通讯输出接口分别与所述控制器的一端相连接,所述控制器的另一端与所述
微处理器相连接;

所述显示屏,用于显示所述输出结果和所述标准输出结果;

所述通信输出接口,用于与所述数据处理电路的通信输入接口相连接,输出所述
四组数据列表信号;

所述键盘,用于输入指令;

所述控制器,用于控制所述显示屏进行显示、控制所述通信输出接口输出信号和
接收所述键盘输入的指令。

优选地,所述装置还包括:开关电源电路,所述开关电源电路与所述功放电路相连
接,用于为所述功放电路供电。

优选地,所述交流-直流转换子电路为逐次逼近型模拟数字转换器;所述直流-交
流转换子电路为高精度型数字转换器。

优选地,所述隔离升压器的调节范围为10%~120%;所述隔离升流器的调节范围
为1%~150%。

由以上技术方案可知,本发明实施例提供了一种基于检测反馈的互感器校验仪的
检定装置,包括:人机交互电路、数据处理电路、中央执行电路、采样模数转换电路、数模转
换电路和功放电路,其?#26657;?#25152;述人机交互电路的输出端与所述数据处理电路的输入端相连
接;所述数据处理电路的输出端与所述中央执行电路的一个输入端相连接;所述中央执行
电路的输出端与所述数模转换电路的输入端相连接;所述数模转换电路的输出端与所述功
放电路的输入端相连接;所述功放电路的输出端与所述采样模数转换电路的输入端相连
接;所述采样模数转换电路的输出端与所述中央执行电路的另一个输入端相连接。本发明
提供的检定装置,通过人机交互电路获取被检测的互感器校验仪的四组数据列表信号,即
电压信号、电流信号、差值电压信号和差值电流信号,经过数据处理电?#21453;?#29702;得到该四组数
据列表信号的幅度值与相?#36824;?#31995;;再经中央执行电路根据相?#36824;叵到?#22235;组数据列表信号的
幅度值发送至不同通道的数模转换电路?#26657;?#24471;到四组不同的模拟量信号,而后进入到不同
的功放子电路进行功率放大处理,并由采样模数转换电路进行采集,根据幅度?#21040;?#22788;理后
的结果通过隔离升压器、隔离升流器、精密电压互感器和精密电流互感器处理;数据处理电
路根据预设值与处理后得到的四组数?#21040;?#34892;校验,进一步进行负反馈检测及调整,以对被
检测的互感器校验仪进行精准调整,判断上述检测值是否满足互感器校验仪使用精度的要
求,以实现互感器校验仪的输出信号的准确性。本发明提供的检定装置采用在电路上相互
独立的、由直流-交流转换子电路、功放子电路、隔离升压器或隔离升流器以及精密电压互
感器或精密电流互感器构成的四路通道,每一路通道之间的幅度值以及相?#36824;?#31995;均采用微
处理器处理以及中央执行子电路的自动控制输出;并根据预先设定的校准点实现自动校验
功能,本发明提供的检定装置电路?#26041;?#23569;,电路简单,?#34892;Ы档凸收下省?#22240;此,本发明提供的
检定装置具有高精度检定特点,可以提高装置检定互感器校验仪输出信号的稳定性以及准
确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所
需要使用的附图作简单地介绍,显而?#20934;?#22320;,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施
例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获
得其他的附图。

图1为本发明实施例示出的基于检测反馈的互感器校验仪的检定装置的结构框
图;

图2为本发明实施例示出的基于检测反馈的互感器校验仪的检定装置的实施场景
的结构框图;

图3为本发明实施例示出的基于检测反馈的互感器校验仪的检定装置的结构示意
图;

图4为本发明实施例示出的基于检测反馈的互感器校验仪的检定装置的实施场景
的结构示意图。

图示说明:

其?#26657;?-人机交互电路,101-控制器,102-显示屏,103-通讯输出接口,104-键盘,
2-数据处理电路,201-微处理器,202-通信输入接口,3-中央执行电路,301-中央执行子电
路,302-存储器,303-时序数模子电路,304-可编程器件子电路,4-数模转换电路,401-直
流-交流转换子电路,402-交流-直流转换子电路,403-量程切换子电路,5-功放电路,501-
功放子电路,502-放大缓冲子电路,6-采样模数转换电路,601-隔离升压器,602-隔离升流
器,603-分压取样电阻,604-精密电压互感器,605-精密电流互感器,7-互感器校验仪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方?#38468;?#34892;清楚、完
整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提?#28388;?#33719;得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图3,根据本发明实施例提供的一种基于检测反馈的互感器校验仪的
检定装置,包括:人机交互电路1、数据处理电路2、中央执行电路3、采样模数转换电路6、数
模转换电路4和功放电路5,其?#26657;?br />

所述人机交互电路1的输出端与所述数据处理电路2的输入端相连接;

其?#26657;?#25152;述人机交互电路1用于输出所述互感器校验仪7的四组数据列表信号;所
述四组数据列表信号包括电压信号、电流信号、差值电压信号和差值电流信号。

该四组数据列表信号可为正?#20063;?#20449;号,也可以是各次谐波信号;该四组数据列表
信号是独立的信号,即信号传输时,电压信号、电流信号、差值电压信号和差值电流信号之
间互不干扰。

具体地,所述人机交互电路1包括:控制器101、键盘104、显示屏102和通讯输出接
口103;所述键盘104、显示屏102和通讯输出接口103分别与所述控制器101的一端相连接,
所述控制器101的另一端与所述微处理器201相连接;

所述显示屏102,用于显示所述输出结果和标准输出结果;所述输出结果包括检测
电压值、检测电流值、检测差值电压值和检测差值电流值;所述标准输出结果包括标准电压
值、标准电流值、标准差值电压值和标准差值电流值;

所述通信输出接口,用于与所述数据处理电路2的通信输入接口202相连接,输出
所述四组数据列表信号;

所述键盘104,用于输入指令;

所述控制器101,用于控制所述显示屏102进行显示、控制所述通信输出接口输出
信号和接收所述键盘104输入的指令。

在实际使用时,请参阅图2和图4,将本发明实施例提供的检定装置与互感器校验
仪7相连接,即功放电路5和采样模数转换电路6分别与互感器校验仪7相连接,利用该检定
装置检测互感器校验仪7的使用缺陷,以调整互感器校验仪7的输出结果的准确性,保证互
感器校验仪7的正常使用。检定时,工作人员通过键盘104输入相关控制指令,人机交互电路
1即可自动工作,即由控制器101获取互感器校验仪7的四组数据列表信号,即互感器校验仪
7的电压信号、电流信号、差值电压信号和差值电流信号的四路信号,并通过显示屏102进行
显示,再由控制器101将四组数据列表信号通过通信输出接口输出至数据处理电路2。

所述数据处理电路2的输出端与所述中央执行电路3的一个输入端相连接;

其?#26657;?#25152;述数据处理电路2用于?#36816;?#36848;四组数据列表信号进行处理,得到所述四组
数据列表信号的幅度值与相?#36824;?#31995;;

数据处理电路2将互感器校验仪7输出的四组数据列表信号进行程序计算,得到四
组数据列表信号的幅度值与相?#36824;?#31995;,并将四组数据列表信号及其幅度值与相?#36824;?#31995;通过
中央执行单元的存储器302进行存储。

具体地,所述数据处理电路2包括:微处理器201和与所述微处理器201相连接的通
信输入接口202,所述微处理器201与所述人机交互电路1相连接;

所述微处理器201用于获取所述四组数据列表信号,并进行处理得到所述四组数
据列表信号的幅度值与相?#36824;?#31995;;

所述微处理器201还用于控制所述中央执行电路3独立调节所述幅度值和所述相
?#36824;?#31995;,根据预设?#21040;?#34892;校验,?#36816;?#36848;输出结果进行负反馈调整,得到标准输出结果;

所述通信输入接口202用于所述微处理器201与所述人机交互电路1之间传输所述
四组数据列表信号。

人机交互电路1获取的四组数据列表信号通过数据处理电路2的通信输入接口202
传输至微处理器201?#26657;?#24494;处理器201对四组数据列表信号进行计算得到四组数据列表信号
的幅度值和相?#36824;?#31995;,即分别计算出电压信号、电流信号、差值电压信号和差值电流信号的
幅度值和相?#36824;?#31995;。

本发明实施例提供的微处理器201采用ARM架构Cortex-M3内核的STM32F205,外设
接口丰富,处理速度达到120MHz,有助于?#26723;?#24212;用的系统级成本。该微处理器201在120MHz
下可以释放150DMIP的强劲性能,最高1MB的闪存、128KB RAM,可以充分满足检定装置的设
计需求。

本实施例采用微处理器201计算正?#20063;?#20449;号产生的数?#20013;?#21495;作为直流-交流转换
的基准;可以产生?#25105;?#21608;期波形,?#34892;?#30340;实现例如50Hz、60Hz、150Hz、250Hz或其他频率的信
号,并且也可以实现多次谐波并存的波形,非常容?#36164;?#29616;互感器校验仪7谐波?#31181;?#27604;功能。

所述中央执行电路3的输出端与所述数模转换电路的输入端相连接;

其?#26657;?#25152;述中央执行电路3用于根据所述幅度?#21040;?#34892;自动运算,并根据所述相?#36824;?br />?#21040;?#25152;述自动运算的结果发送?#20102;?#36848;数模转换电路4。

具体地,所述中央执行电路3包括:中央执行子电路301、时序数模子电路303、存储
器302和可编程器件子电路304;

所述中央执行子电路301与所述微处理器201相连接;

所述时序数模子电路303、所述存储器302和所述可编程器件子电路304分别与所
述中央执行子电路301相连接;

所述存储器302用于存储所述四组数据列表信号和所述输出结果;

所述可编程器件子电路304用于根据所述幅度?#21040;?#34892;自动运算,得到所述自动运
算的结果;

所述时序数模子电路303用于为所述中央执行电路3和数模转换电路4提供时序关
系。

中央执行电路3根据微处理器201计算得到的幅度值对四组数据列表信号进行自
动运算,并根据每一组数据列表信号的相?#36824;叵到?#33258;动运算的结果按照要求的时序发送至
数模转换电路中。本实施例提供的中央执行电路3可以对典型的50Hz、60Hz、150Hz、250Hz等
频率的信号进行自动运算,这意味着本发明提供的检定装置可以检定其他额定频率的互感
器校验仪7以及谐波?#31181;?#27604;试验。

本发明实施例提供的中央执行电路3中的可编程器件子电路304,采用FPGA
(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列。它是在PAL、GAL、CPLD等可编程
器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路
而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。电路
设?#23631;?#27963;,修改方便,集成度高,抗干扰能力强。本发明提供的检定装置采用ALTERA-
EP1K30QC208-3N,拥有30000门电路,达到1728宏单元数,80MHz频?#21097;?#21333;片就可以完成所有
数字逻辑运算,稳定可靠。

本实施例提供的中央执行子电路301采用CPLD对每一路直流-交流转换的起始时
序分别控制,每个周波具有32768个时序脉冲,可以实现一个周波移相的分辨率达到360°/
32768,即为0.011°或0.66′。转换为弧度的概念则为0.0192%,?#23545;?#23567;于互感器校验仪7检
定装置比差与角差的不相关性0.2%。?#28304;?#23454;现对数?#20013;?#21495;移相的方法,移相分辨率很高,
因此不存在移相不准确的可能性。

因此,本发明实施例提供的中央执行电路3和微处理器201可以实现更多的自动化
功能。

所述数模转换电路4的输出端与所述功放电路5的输入端相连接;

其?#26657;?#25152;述数模转换电路4用于将所述自动运算的结果转换成模拟量信号,并将所
述模拟量信号发送?#20102;?#36848;功放电路5;所述模拟量信号包括电压模拟量信号、电流模拟量信
号、差值电压模拟量信号和差值电流模拟量信号;

数模转换电路4按照时序数模子电路303的时序关系对四组数据列表信号经过自
动运算后的结果进行转换处理,得到模拟量信号,分别为电压模拟量信号、电流模拟量信号
差值电压模拟量信号和差值电流模拟量信号。

具体地,所述数模转换电路4包括:直流-交流转换子电路401、交流-直流转换子电
路402和量程切换子电路403;

所述直流-交流转换子电路401的输入端、所述交流-直流转换子电路402的输出端
和所述量程切换子电路403的输入端分别与所述中央执行电路3的输出端相连接;

所述直流-交流转换子电路401的输出端和所述交流-直流转换子电路402的输入
端分别与一所述功放电路5相连接;

所述量程切换子电路403的输出端分别与所述功放电路5的输入端和所述采样模
数转换电路6的输入端相连接;

所述直流-交流转换子电路401用于将所述中央执行电路3自动运算的结果转换成
模拟量信号;

所述交流-直流转换子电路402用于将经过所述功放电路5运放缓冲处理后的所述
采样模数转换电路6的输出结果进行测量,并发送?#20102;?#36848;中央执行电路3;

所述量程切换子电路403用于发出控制信号,通过自动调整切换量程,控制所述功
放电路5和所述采样模数转换电路6根据所述切换量程输出结果。

其?#26657;?#30452;流-交流转换子电路401具有四个通道,分别对电压信号、电流信号、差值
电压信号和差值电流信号进行转换,并得到电压模拟量信号、电流模拟量信号、差值电压模
拟量信号和差值电流模拟量信号,直流-交流转换子电路401对每一信号进行转换是独立进
行的,每一通道的信号转换过程互不干扰。

本实施例中提供直流-交流转换子电路401,采用AD公司的成熟芯片DAC7744,该芯
片可实现16位高精度电压型模拟量输出,调节细度为1:32768,并且四路信号输出,正好适
合本发明提供的检定装置的四路信号源的需求。所述直流-交流转换子电路401为高精度型
数字转换器。

量程切换子电路403可自动调整量程的范围,控制放大缓冲子电路502的量程的调
节范围、控制隔离升压器601和隔离升流器602的调节范围、还可控制精密电压互感器604和
精密电流互感器605的调节范围,由于四组数据列表信号的电路不相关性,使得在任何信号
转换的过程?#26657;?#21508;器件的量程均在最优的输出量程内,而各器件的量程均达到最优的输出
量程时,即可实现对互感器校验仪7的精准检定。

所述功放电路5的输出端与所述采样模数转换电路6的输入端相连接;

其?#26657;?#25152;述功放电路5用于将所述模拟量信号进行功率放大处理,并发送?#20102;?#36848;采
样模数转换电路6。

经过数模转换电路4转换处理得到的模拟量信号由功放电路5进行功率放大处理,
并推动至采样模数转换电路6中。

具体地,所述功放电路5包括:数个功放子电路501和数个放大缓冲子电路502;

每个所述功放子电路501分别与所述直流-交流转换子电路401相连接;每个所述
放大缓冲子电路502的一端均分别与所述交流-直流转换子电路402相连接,每个所述放大
缓冲子电路502的另一端均分别与所述量程切换子电路403相连接;

所述功放子电路501用于将所述模拟量信号进行功率放大处理,并发送?#20102;?#36848;采
样模数转换电路6;

所述放大缓冲子电路502用于接收所述量程切换子电路403的控制信号,通过切换
量程得到输出信号,并将所述输出信号发送?#20102;?#36848;交流-直流转换子电路402。

本实施例?#26657;?#21151;放子电路501为四条,放大缓冲子电路502为四条,每一条的功放子
电路501和放大缓冲子电路502均分别与一组数据列表信号相对应,形成独立、互不干扰的
功放通?#39304;?br />

每一组模拟量信号分别经过一功放子电路501进行功率放大处理,即电压模拟量
信号、电流模拟量信号、差值电压模拟量信号和差值电流模拟量信号分别对应一条功放子
电路501,每一模拟量信号被功率放大后分别发送至采样模数转换电路6。

所述采样模数转换电路6的输出端与所述中央执行电路3的另一个输入端相连接;

其?#26657;?#25152;述采样模数转换电路6用于将所述放大处理后的模拟量信号进行采集,并
根据所述幅度?#21040;?#25152;述模拟量信号进行升压、升流、差值校验处理,得到输出结果,并将所
述输出结果发送?#20102;?#36848;中央执行电路3;其?#26657;?#25152;述输出结果包括检测电压值、检测电流值、
检测差值电压值和检测差值电流值。

经过功率放大处理后的模拟量信号被采样模数转换电路6进行采集,该采样模数
转换电路6与中央执行电路3相连接,用于按照时序数模子电路303提供的时序关?#21040;?#34892;信
号的传输和读取。

具体地,所述采样模数转换电路6包括:精密电压互感器604、精密电流互感器605、
数个隔离升压器601、数个隔离升流器602和数个分压取样电阻603;

每个所述隔离升压器601分别与一所述分压取样电阻603相连接;

每个所述隔离升流器602分别与一所述分压取样电阻603相连接;

所述精密电压互感器604通过所述分压取样电阻603与所述隔离升压器601相连
接;

所述精密电流互感器605通过所述分压取样电阻603与所述隔离升流器602相连
接;

所述隔离升压器601用于接收所述模拟量信号,并与所述功放子电路501组成标准
交流恒压源,输出所述检测电压值,其输出的检测电压值在一定负载范围内均可以保证准
确度、稳定性;

所述隔离升流器602用于接收所述模拟量信号,并与所述功放子电路501组成标准
交流恒流源,输出所述检测电流值,其输出的检测电流值在一定负载范围内均可以保证准
确度、稳定性;

所述精密电压互感器604用于接收所述量程切换子电路403的控制信号,输出所述
检测差值电压值;

所述精密电流互感器605用于接收所述量程切换子电路403的控制信号,输出所述
检测差值电流值。

其?#26657;?#26412;实施例?#26657;?#35813;检定装置内设置有两个隔离升压器601和两个隔离升流器
602,每一隔离升流器602和每一隔离升流器602分别对应一组数据列表信号,以供每一组数
据列表信号的独立转换和信号处理。一组数据列表信号、一条直流-交流转换子电路401、一
个功放子电路501、一个放大缓冲子电路502、一个隔离升压器601或一个隔离升流器602构
成一路信号处理通道,每一路信号处理通道具有不相关性,互不干扰,对其中一组数据列表
信号进行处理时不影响其他几组数据列表信号的稳定性。

经功放子电路501放大处理后的模拟量信号传输到隔离升压器601和隔离升流器
602进行升压和升流处理;隔离升压器601的输出额定电压为33V、100V、220V的交流电压,调
节范围为10%~120%;隔离升流器602的输出额定电流为0.1A、0.5A、1A、5A、10A的交流电
流,调节范围为1%~150%。由于四组数据列表信号的不相关性,在任何时候都可以实?#20540;?br />节信号均在最优的输出量程内。

根据四组数据列表信号的幅度值,由微处理器201控制量程切换子电路403切换量
程范围,以分别控制两个隔离升压器601、两个隔离升流器602、精密电压互感器604和精密
电流互感器605输出结果。

具体地,其中一个隔离升压器601输出的电压为互感器校验仪7的检测电压值,其
中一个隔离升流器602输出的电流为互感器校验仪7的检测电流值;另一个隔离升压器601
输出的电压通过精密电压互感器604隔离输出,输出电压即为互感器校验仪7的检测差值电
压值;另一个隔离升流器602输出的电流通过精密电流互感器605隔离输出,输出电流即为
互感器校验仪7的检测差值电流值。

精密电压互感器604和精密电流互感器605的工作均由微处理器201通过中央执行
电路3和量程切换子电路403的共同控制执行。

两个隔离升压器601、两个隔离升流器602、精密电压互感器604和精密电流互感器
605输出的结果,即检测电压值、检测电流值、检测差值电压值和检测差值电流?#24403;?#36755;送至
被检测的互感器校验仪7?#26657;?#21516;时,该检测电压值、检测电流值、检测差值电压值和检测差值
电流值也被返回至功放电路5进行下一步的校验处理。

该检测电压值、检测电流值、检测差值电压值和检测差值电流?#24403;?#36755;送至被检测
的互感器校验仪7?#26657;?#26159;为了通过此检测值对互感器校验仪7进行检定,以精确调整互感器
校验仪7的标准输出电压、电流、差值电压和差值电流值,以确保互感器校验仪7的正常使
用。由于微处理器201可以控制中央执行电路3输出四组不同的数据列表信号,该四组不同
的数据列表信号具有独立调节幅度值和调节相?#36824;?#31995;的功能。因此,经数模转换电路转换
得到的四组不同的模拟量信号,通过功放电路5和采样模数转换电路6的功率放大处理和输
出处理,输出检测电压值、检测电流值、检测差值电压值和检测差值电流值也均能够独立通
过调节幅度值输出,也可独立调节相?#36824;?#31995;输出,?#28304;?#21040;准确检定互感器校验仪7的功能。

该检测电压值、检测电流值、检测差值电压值和检测差值电流?#24403;环?#22238;到功放电
路5,以进行负反馈测量及调整,可以实现该检定装置的输出监控以及自动控制互感器校验
仪7的检定准确性。隔离升压器601输出的检测电压值通过分压取样电阻603和精密电压互
感器604进入到放大缓冲子电路502,隔离升流器602输出的检测电流值通过分压取样电阻
603和精密电流互感器605分别进入到不同的放大缓冲子电路502,放大缓冲子电路502通过
量程切换子电路403的控制,自动切换量程以匹配不同的检测电压值和检测电流值,经过放
大缓冲子电路502处理的输出结果传输到交流-直流转换子电路402中进行测量。

其?#26657;?#20132;流-直流转换子电路402采用的是高速并行逐次逼近式交流-直流转换电
路,采用AD公司的16位芯片AD7656BSTZ,AD7656BSTZ是具有高集成度、6通?#39304;?6bit逐次逼
近(SAR)型的模拟数字转换器。

交流-直流转换子电路402接收的输出结果通过串行数据总线自动被中央执行电
路3读取,因此所述中央执行电路3还用于将所述输出结果发送?#20102;?#36848;数据处理电路2;经过
中央执行电路3获取的输出结果通过并行总线传输到微处理器201内,因此所述数据处理电
路2还用于将所述输出结果,根据预设?#21040;?#34892;校验,以进行负反馈调整,得到标准输出结果;
所述标准输出结果包括标准电压值、标准电流值、标准差值电压值和标准差值电流值。

通过微处理器201处理输出的电压信号、电流信号、差值电压信号和差值电流信号
的幅度值和相?#36824;?#31995;,根据预设?#21040;?#34892;比较,进一步进行负反馈调整,以对被检测的互感器
校验仪7的检测电压值、检测电流值、检测差值电压值和检测差值电流?#21040;?#34892;精准调整,以
判断上述检测值是否满足互感器校验仪7使用精度的要求,以实现互感器校验仪7的输出信
号的准确性。

同时,微处理器201将输出的标准电压值、标准电流值、标准差值电压值和标准差
值电流值显示在显示屏102上,以方便观察互感器校验仪7的检定结果。

由于放大缓冲子电路502为四条,恰好用于分别对四组检测值根据量程切换子电
路403的控制输出,得到输出信号。

量程切换子电路403可自动切换量程,以分别控制放大缓冲子电路502、隔离升压
器601、隔离升流器602、精密电压互感器604和精密电流互感器605,在各自的最优量程内调
节;而达到最优调节量程的过程,即是对互感器校验仪7的精准检定的过程。

在实际检定过程?#26657;?#37319;样模数转换电路6采用分压取样电阻603对检测电压信号进
行分压产生小电压给放大缓冲子电路502,经放大缓冲子电路502输出到采用AD7656BSTZ的
交流-直流转换子电路402的第一通道;采用精密电流互感器605和分压取样电阻603隔离测
量电流信号产生小电压给另一个放大缓冲子电路502,经放大缓冲子电路502输出到采用
AD7656BSTZ的交流-直流转换子电路402的第二通道;同样的,差值电压值和差值电流值也
被分别输送到不同的通?#39304;?#30001;于人机交互电路1获取的四组数据列表信号为正?#20063;?#20449;号,因
此在正?#20063;?#21608;期内,中央执行电路3控制交流-直流转换子电路402均匀采样512个点,采样
数据通过隔离的串行数据总线将转换后的数据传至中央执行电路3,微处理器201通过并行
数据总线获取中央执行电路3接收的该采样数据,最后根据预设?#21040;?#34892;校验,得到标准输出
结果即实现对互感器校验仪7的准确检定。普通的互感器校验仪7简单装置的准确级一般为
0.5级,本发明实施例提供的检定装置利用各处理电路以及控制软件实现了0.05级的准确
度。

优选地,所述装置还包括:开关电源电路,所述开关电源电路与所述功放电路5相
连接,用于为所述功放电路5供电。

本实施例?#26657;?#24320;关电源电路采用±33V电源作为功放电路5的供电电源。

在实际应用?#26657;?#26412;发明提供的检定装置采用4U标准金属机箱,本发明提供的各电
路和部件均安装在4U标准金属机箱内。

由以上技术方案可知,本发明实施例提供了一种基于检测反馈的互感器校验仪的
检定装置,包括:人机交互电路1、数据处理电路2、中央执行电路3、采样模数转换电路6、数
模转换电路4和功放电路5,其?#26657;?#25152;述人机交互电路1的输出端与所述数据处理电路2的输
入端相连接;所述数据处理电路2的输出端与所述中央执行电路3的一个输入端相连接;所
述中央执行电路3的输出端与所述数模转换电路的输入端相连接;所述数模转换电路的输
出端与所述功放电路5的输入端相连接;所述功放电路5的输出端与所述采样模数转换电路
6的输入端相连接;所述采样模数转换电路6的输出端与所述中央执行电路3的另一个输入
端相连接。本发明提供的检定装置,通过人机交互电路1获取被检测的互感器校验仪7的四
组数据列表信号,即电压信号、电流信号、差值电压信号和差值电流信号,经过数据处理电
路2处理得到该四组数据列表信号的幅度值与相?#36824;?#31995;;再经中央执行电路3根据相?#36824;?#31995;
将四组数据列表信号的幅度值发送至不同通道的数模转换电路?#26657;?#24471;到四组不同的模拟量
信号,即电压模拟量信号、电流模拟量信号、差值电压模拟量信号和差值电流模拟量信号;
该四组模拟量信号进入到不同的功放子电路501进行功率放大处理,处理后的结果由采样
模数转换电路6进行采集,并根据幅度?#21040;?#22788;理后的结果通过隔离升压器601、隔离升流器
602、精密电压互感器604和精密电流互感器605处理,得到检测电压值、检测电流值、检测差
值电压值和检测差值电流值;并将此四组数值分别发送被检测的互感器校验仪7和放大缓
冲子电路502?#26657;?#20197;进行负反馈检测和调整;经过放大缓冲子电路502输出到交流-直流转换
子电路402进行转换处理,处理结果经过串行数据总线发送至中央执行电路3,最后通过并
行数据总线输送至数据处理电路2?#26657;?#25968;据处理电路2根据预设值与检测到的四组数?#21040;?#34892;
校验,以进一步进行负反馈检测及调整,以对被检测的互感器校验仪7的检测电压值、检测
电流值、检测差值电压值和检测差值电流?#21040;?#34892;精准调整,判断上述检测值是否满足互感
器校验仪7使用精度的要求,以实现互感器校验仪7的输出信号的准确性,调整后得到的四
组标准检测值即为被检测的互感器校验仪7的精确检定值,此四组标准检测值为标准电压
值、标准电流值、标准差值电压值和标准差值电流值。

本发明提供的检定装置采用在电路上相互独立的由直流-交流转换子电路401、功
放子电路501、隔离升压器601或隔离升流器602以及精密电压互感器604或精密电流互感器
605构成的四路通道,每一路通道之间的幅度值以及相?#36824;?#31995;均采用微处理器201处理以及
中央执行子电路301的自动控制输出;并根据预先设定的校准点实现自动校验功能,本发明
提供的检定装置电路?#26041;?#23569;,电路简单,?#34892;Ы档凸收下省?#22240;此,本发明提供的检定装置具
有高精度检定特点,可以提高装置检定互感器校验仪7输出信号的稳定性以及准确性。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本发明的其
它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或
者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识
或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本发明的真正范围和精神?#19978;?#38754;的
权利要求指出。

应当理解的是,本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精?#26041;?#26500;,并
且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求?#32874;?#21046;。

关于本文
本文标题:基于检测反馈的互感器校验仪的检定装置.pdf
链接地址:http://www.pqiex.tw/p-5994582.html
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