一种可自动化检定多种原理互感器校验仪的检定装置制造方法及图纸

技术编号:19387967 阅读:48 留言:0更新日期:2018-11-10 01:41
本发明专利技术公开了一种可自动化检定多种原理互感器校验仪的检定装置,所述装置包括:嵌入式软硬件系统、自动化控制系统、信号采样系统、FPGA模块、可调幅值调相位电路与信号放大电路、电压转电流模块、升压互感器、升流互感器、多个电压互感器、多个电流互感器、隔离模块、极坐标系转换模块、电流转电压模块;解决了现有的互感器校验仪检定装置存在的不足,解决了目前装置通过90°移相器产,生正交分量信号,频率调节时产生附加误差和非线性的问题,且输出精度较高。

An automatic verification device for calibrating multiple principles transformer calibrator

The invention discloses a calibration device which can automatically verify various principles of transformer calibrator. The device includes embedded hardware and software system, automatic control system, signal sampling system, FPGA module, adjustable amplitude and phase modulation circuit and signal amplification circuit, voltage and current conversion module, boost transformer and boost transformer. Sensors, multiple voltage transformers, multiple current transformers, isolation module, polar coordinate system conversion module and current-to-voltage module have solved the shortcomings of the existing calibration device of transformer calibrator, solved the problem that the current device generates orthogonal component signals through 90 degree phase shifter, and generated additional errors and non-frequency adjustments. Linear problems, and the output accuracy is high.

【技术实现步骤摘要】
一种可自动化检定多种原理互感器校验仪的检定装置
本专利技术涉及检定装置领域,具体地,涉及一种可自动化检定多种原理互感器校验仪的检定装置。
技术介绍
目前国内约有上万台互感器校验仪在使用中,而按照《计量法实施细则》要求,这些互感器校验仪必须实施周期检定。国内各省级计量院与电科院承担所有互感器校验仪的量值传递及首次招标检定,工作量非常的大。目前用传统的基于交流比例标准的互感器校验仪检定装置,通过调节同相和正交的刻度盘直接输出不同的比差和角差,基本在准确度达到0.2级。由于是手动操作缺乏自动化和信息化手段,逐步被新一代的各种数字化仪器所淘汰。随着国家的经济发展,科技的进步,有更多新的高技术设备投入使用,如电子式互感器校验仪和二次压降。这种新的设备用传统的互感器检定装置检定溯源时,会遇到许多的新问题。目前国内有厂家研制了自动化的互感器校验仪检定装置,但是存在以下问题:(1)由于采用将同相分量信号经过模拟移相器移相90°产生正交分量信号,在输出源频率改变时,90°模拟移相器将改变相位,影响输出的准确度,所以输出是固定频率输出,不能满足检定规程要求,(2)输出没有高准确的测量反馈和调节输出的设计,靠出厂时的调试满足技术指标,在使用时的稳定性无法考核,只能在周期检定和采用其它办法才能考核装置的稳定性。(3)目前所有使用的互感器校验仪检定装置的Δu和Δi的发生是依靠一路信号相位与U和I的相位保持一致产生同相分量信号,另外一路信号将同相分量信号经过移相器移相90°产生正交分量信号,经过加法器叠加输出,然后再经隔离互感器输出。这样的发生模型,当同相分量或正交分量两个信号中的一个量很小时,同相分量和正交分量两个信号间的夹角的正弦值近似于它们的夹角的角度值,此时传统的互感器校验仪检定装置检定传统的互感器校验仪和二次压降及电子式互感器校验仪都可以得到理想的检定数据。但是当同相分量和正交分量两个信号都大时,它们间的夹角角度和它们夹角的正弦值就不近似相等,夹角角度越大,差异就越大且差异呈现非线性,不能用于检定直接测量法的压降测试仪及电子式互感器校验仪。
技术实现思路
本专利技术提供了一种可自动化检定多种原理互感器校验仪的检定装置,解决了现有的互感器校验仪检定装置存在的不足,解决了目前装置通过90°移相器产,生正交分量信号,频率调节时产生附加误差和非线性的问题,且输出精度较高。为实现上述专利技术目的,本申请提供了一种可以同时满足检定传统互感器校验仪、二次压降测试仪及电子式互感器校验仪的检定装置。装置由采用现代测量控制技术实现高自动化程度、高集成度、高准确度、高稳定性的测控装置,装置由LINUX嵌入式软硬件系统、自动化控制系统、高准确度AD采样测量反馈模块、数个精密电压互感器、数个精密电流互感器、直角坐标系、极坐标系转换软件模块、通信接口和规约转换模块、电光转换模块等组成。装置中设有差压(Δu)和差流(Δi)的发生模型:通过数字合成和调节产生两路标准电压(U1)和标准电流(I1)信号,模拟实际检定中的标准互感器输出信号,产生两路被试电压(U2)和被试电流(I2)信号,模拟实际检定中的被检互感器输出信号,按照常规检定互感器的接线产生差压(Δu)和差流(Δi)信号。装置根据设定的比差和角差输出的设定值,通过计算比差和角差得到U2和U1,I2和I1之间的夹角角度,确定Δu和Δi需要的相移码值,再通过计算比差和角差跟U1和I1的幅值,确定U2和I2的幅值和相位,U1、I1、U2和I2的幅值和相位由独立的数字合成波形产生,解决了随相位大时的非线性误差和调节频率影响输出准确度问题。装置采用了高分辨率的相位调节技术。为了满足10-7的高分辨率的相位调节,采用通过调整水平分量和正交分量的幅值调整,调节相位技术,经过高速光耦隔离系统通过数据总线分别通过D/A转换通道变成A水平分量B正交分量两路交流基准信号,对AB两路信号进行幅值调整,调节相位,再经过功放电路,电压转电流电路,由输出量程控制模块切换合适的高精度的互感器隔离输出。装置采用了高准确度测量反馈技术。输出的U1和U2,I1和I2通过电流转电压电路送入AD采用模块,利用傅立叶技术计算实际输出的比差值和角差值,反馈数据给微处理器,调节输出,百分表测量结果用来进行对工作源幅值的调整,调节分辨率优于10-7。比差和角差的结果用来对差值源进行幅值和相位的调整,幅值调节分辨率优于10-7,相位调节分辨率优于0.0001分,工作源的输出的幅值准确度优于0.02%,差值源的输出的幅值准确度优于0.02%和相位准确度优于0.05分。保证整体输出的0.1%的准确度。装置采用直角坐标系和极坐标系转换可以有效满足两种不同坐标体系下设计的仪器的准确度传递需求。检定传统互感器校验仪时,采用直角坐标系输出,检定直接测量法的压降测试仪及电子式互感器校验仪时,采用极坐标系输出。本专利技术可以检定传统互感器校验仪、压降测试仪及电子式互感器校验仪,配置的规约转换器支持IEC61850-9-2LE和FT3规约,支持数字量输入电子式互感器校验仪的检定。配置了485、USB和RS232接口,支持互感器校验仪数据接入,在计算机对误差测试点进行配置后能够自动完成互感器校验仪的检定。与现有技术相比,本专利技术的有益效果为:1.采用新的Δu和Δi的发生模型和FPGA技术,设计双路幅值和相位精密可调的数字程控信号源,两路同步数字信号产生的U1和U2的频率可以同步调节,解决了目前装置通过90°移相器产。生正交分量信号,频率调节时产生附加误差和非线性的问题。2.采用高分辨率相位调节技术和自动测量反馈补偿技术,解决了装置输出的稳定性、准确性、对象适应性问题,幅值调节分辨率优于10-7,相位调节分辨率优于0.0001分,工作源的输出的幅值准确度优于0.02%,差值源的输出的幅值准确度优于0.02%和相位准确度优于0.05分。保证整体输出的0.1%的准确度。达到国内最高水平。3.采用直角坐标系和极坐标系转换可以有效满足两种不同坐标体系下设计的仪器的准确度传递需求。一台设备可以检定传统互感器校验仪、压降测试仪及电子式互感器校验仪,节约了设备购置成本。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本专利技术实施例的限定;图1装置系统原理图;图2信号源幅值调节原理框图;图3信息源幅值相位调节原理框图;图4传统互感器校验仪电压误差检定接线图;图5传统互感器校验仪电流误差检定接线图;图6模拟量输入电子式互感器校验仪电压误差检定接线图;图7数字量输入电子式互感器校验仪电压误差检定接线图;图8模拟量输入电子式互感器校验仪电流误差检定接线图;图9数字量输入电子式互感器校验仪电流误差检定接线图。具体实施方式本专利技术提供了一种可自动化检定多种原理互感器校验仪的检定装置,解决了现有的互感器校验仪检定装置存在的不足,解决了目前装置通过90°移相器产,生正交分量信号,频率调节时产生附加误差和非线性的问题,且输出精度较高。为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是,在相互不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术,本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种可自动化检定多种原理互感器校验仪的检定装置,其特征在于,所述装置包括:嵌入式软硬件系统、自动化控制系统、信号采样系统、FPGA模块、可调幅值调相位电路与信号放大电路、电压转电流模块、升压互感器、升流互感器、多个电压互感器、多个电流互感器、隔离模块、极坐标系转换模块、电流转电压模块;通过嵌入式软硬件系统获取被检互感器校验仪的比差角差和百分表值信息,基于直角坐标系和极坐标系,FPGA模块产生由自动化控制系统经数据处理得到的具有相位关系的两路交流基准电压信号,再经过可调幅值调相位电路改变两路交流基准电压信号的幅值,由自动化控制系统的控制信号将送入的两路信号经过信号放大电路、升压互感器、电压互感器、电压转电流模块、升流互感器、电流互感器后再输出到被检互感器校验仪,信号采样系统再将两路信号的相位幅值通过隔离模块和电流转电压模块采样得到的数据传送给自动化控制系统进行处理,处理后的数据由嵌入式软硬件系统进行输出检定结果。

【技术特征摘要】
1.一种可自动化检定多种原理互感器校验仪的检定装置,其特征在于,所述装置包括:嵌入式软硬件系统、自动化控制系统、信号采样系统、FPGA模块、可调幅值调相位电路与信号放大电路、电压转电流模块、升压互感器、升流互感器、多个电压互感器、多个电流互感器、隔离模块、极坐标系转换模块、电流转电压模块;通过嵌入式软硬件系统获取被检互感器校验仪的比差角差和百分表值信息,基于直角坐标系和极坐标系,FPGA模块产生由自动化控制系统经数据处理得到的具有相位关系的两路交流基准电压信号,再经过可调幅值调相位电路改变两路交流基准电压信号的幅值,由自动化控制系统的控制信号将送入的两路信号经过信号放大电路、升压互感器、电压互感器、电压转电流模块、升流互感器、电流互感器后再输出到被检互感器校验仪,信号采样系统再将两路信号的相位幅值通过隔离模块和电流转电压模块采样得到的数据传送给自动化控制系统进行处理,处理后的数据由嵌入式软硬件系统进行输出检定结果。2.根据权利要求1所述的可自动化检定多种原理互感器校验仪的检定装置,其特征在于,装置通过数字合成和调节产生二路标准电压U1和标准电流I1信号,模拟实际检定中的标准互感器输出信号,产生二路被试电压U2和被试电流I2信号,模拟实际检定中的被检互感器输出信号,按照常规检定互感器的接线产生差压Δu和差流Δi信号。3.根据权利要求1所述的可自动化检定多种原理互感器校验仪的检定装置,其特征在于,装置根据设定的比差和角差输出的设定值,通过计算比差和角差得到U2和U1,I2和I1之间的夹角角度,确定Δu和Δi需要的相移码值,再通过计算比差和角差跟U1和I1的幅值,确定U2和I2的幅值和相位,U1、I1、U2和I2的幅值和相位由独立的数字合成波形产生。4.根据权利要求1所述的可自动化检定多种原理互感器校验仪的检定装置,其特征在于,装置工作源和差值源的输出都接有实时测量电路,将测量结果反馈给FPGA模块,根据与设定值得差值,调节幅值和相位的控制值。5.根据权利要求1所述的可自动化检定多种原理互感器校验仪的检定装置,其特征在于,装置采用通过调整水平分量和正交分量的幅值调整,调节相位,经过光耦隔离系统通过数据总线分别通过D/A转换通道变成A水平分量和B正交分量两路交流基准信号,对AB两路信号进行幅值调整,调节相位,再经过功放电路,电压转电流电路,由输出量程控制模块切换合适的高精度的互感器隔离输出。6.根据权利要求3所述的可自动化检定多种原理互感器校验仪的检定装置,其特征在于,装置输出的U1和U2,I1和I2通过电流转电压模块送入AD采用模块,利用傅立叶算法计算实际输出的比...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈贤顺何娜黄嘉鹏蒋卫刘鹍艾兵朱重冶张福州刘苏婕史强刘刚张杰夫张鹏
申请(专利权)人:国网四川省电力公司电力科学研究院宁波三维电测设备有限公司
类型:发明
国别省市:四川,51

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