一种多功能电能表现场测试仪制造技术

本实用新型专利技术提出了一种多功能电能表现场测试仪，通过设置电流量程切换电路和电压量程切换电路，在检测三相电的电流和电压时，可以切换开关检测不同的电流值和电压值，适用多种测试场景，同时提高采样率；通过设置整形电路和数字锁相倍频电路，在冲击、非线性等复杂环境下，对畸变的电压和电流正弦波形进行整形，将其变成同频率的脉冲信号，脉冲信号经数字锁相倍频电路调整采样的时间间隔，可以避免信号的频谱泄露，减少误差；通过设置TMS320F2810微处理器，可以集A/D转换、数字信号处理能力和控制能力与一体，存储空间大，简化电路结构，提高采样精度；整个装置电路结构简单，可以切换监测电压和电流的大小，采样率和采样精度高。

A Multifunctional Electric Energy Performance Field Tester

【技术实现步骤摘要】
一种多功能电能表现场测试仪
本技术涉及电能计量领域，尤其涉及一种多功能电能表现场测试仪。
技术介绍
目前市场上常规的电能表现场参数记录仪可以适用于稳态下电能波形，然而对于动态工况下，尤其是冲击、非线性等复杂环境下，电压、电流正弦波形发生畸变，尤其是电流畸变大，此时的电流动态范围大，若要得到此运行工况下的电压、电流等数据，要求电能表现场测试仪具有大的量程切换、宽的采样频率、高的采样精度，目前市场上常规的电能表现场测试仪难以满足上述要求。另外，市面上的电能表现场的结构复杂，成本高，因此现需一种具有量程切换、采样率高、采样精度高以及结构简单的多功能电能变现场测试仪。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提出了一种具有量程切换、采样率高、采样精度高以及结构简单的多功能电能变现场测试仪。本技术的技术方案是这样实现的：本技术提供了一种多功能电能表现场测试仪，其包括电流采集电路、电压采集电路、信号调理电路和微处理器，还包括量程切换电路、整形电路、数字锁相倍频电路；量程切换电路包括电流量程切换电路和电压量程切换电路；电流量程切换电路与电流采集电路电性连接，电压量程切换电路与整形电路电性连接，电流采集电路和电压采集电路均与信号调理电路电性连接，信号调理电路和微处理器电性连接，整形电路分别与电压量程切换电路和数字锁相倍频电路电性连接。在以上技术方案的基础上，优选的，微处理器为TMS320F2810。进一步优选的，整形电路包括双运算放大器OPA2277芯片。进一步优选的，数字锁相倍频电路包括锁相环CD4046和加法计数器CD4518；CD4046的14引脚与OPA2277芯片的输出端电性连接，CC4046的3和4引脚分别与CD4518的14引脚和1引脚一一对应电性连接，CC4046的4引脚与TMS320F2810的XPLLDIS引脚电性连接，CD4518的8、9、7和15接地，CD4518的2引脚和16引脚电性连接，CD4518的6引脚和10引脚电性连接。更进一步优选的，电压采集电路包括TR3119C电压互感器、运算放大器、电阻R15、电阻R16和被测电能表；电阻R15的一端与被测电能表的电压输出端电性连接，另一端与电阻R16的一端电性连接，电阻R16的另一端与TR3119C电压互感器的一侧端的正极电性连接，TR3119C电压互感器的一侧端负极接地，TR3119C电压互感器二次侧正极与运算放大器的反向输入端电性连接，TR3119C电压互感器二次侧负极与运算放大器的同向输入端电性连接，运算放大器的输出端与信号调理电路的输入端电性连接。进一步优选的，电压量程切换电路包括三极管Q1、电阻R1、G6K-2F-Y继电器K1和二极管D1；电阻R1的一端与TMS320F2810的XD[0]引脚电性连接，电阻R1的另一端与三极管Q1的基极电性连接，三极管Q1的发射极与分别与G6K-2F-Y继电器K1的8引脚和二极管D1的正极电性连接，二极管D1的负极与G6K-2F-Y继电器K1的1引脚电性连接，G6K-2F-Y继电器K1的7引脚与电阻R16的一端电性连接，G6K-2F-Y继电器K1的6引脚与电阻R16的另一端电性连接，G6K-2F-Y继电器K1的5引脚悬空。在以上技术方案的基础上，优选的，电流量程切换电路包括50A钳形电流互感器、500A钳形电流互感器；电流采集电路包括：50A电流采集电路和500A电流采集电路；50A电流采集电路分别和50A钳形电流互感器和信号调理电路电性连接，500A电流采集电路分别和500A钳形电流互感器和信号调理电路电性连接。进一步优选的，信号调理电路包括第一低通滤波电路、第一放大电路、第二低通滤波电路和第二放大电路；第一低通滤波电路和第一放大电路电性连接，第二低通滤波电路和第二放大电路电性连接，第一低通滤波电路分别与50A电流采集电路和500A电流采集电路电性连接，第二低通滤波电路与电压采集电路电性连接，第一放大电路与TMS320F2810的ADCINA0引脚电性连接，第二放大电路与TMS320F2810的ADCINA1引脚电性连接。在以上技术方案的基础上，优选的，还包括光电采样器；光电采样器与微处理器电性连接。本技术的一种多功能电能表现场测试仪相对于现有技术具有以下有益效果：(1)通过设置电流量程切换电路和电压量程切换电路，在检测三相电的电流和电压时，可以切换开关检测不同的电流值和电压值，适用于多种测试场景，同时提高采样率；(2)通过设置整形电路和数字锁相倍频电路，可以在冲击、非线性等复杂环境下，对畸变的电压和电流正弦波形进行整形，将其变成同频率的脉冲信号，脉冲信号经数字锁相倍频电路调整采样的时间间隔，可以避免信号的频谱泄露，减少误差；(3)通过设置TMS320F2810微处理器，可以集A/D转换、数字信号处理能力和控制能力与一体，存储空间大，简化电路结构，提高采样精度；(4)整个装置电路结构简单，可以切换监测电压和电流的大小，采样率和采样精度高。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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为本技术的一种多功能电能表现场测试仪结构图；图2为本技术的一种多功能电能表现场测试仪中整形电路图；图3为本技术的一种多功能电能表现场测试仪中数字锁相倍频电路；图4为本技术的一种多功能电能表现场测试仪中电压采集电路图和量程切换电路图。具体实施方式下面将结合本技术实施方式，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。如图1所示，本技术的一种多功能电能表现场测试仪，其包括电流采集电路、电压采集电路、信号调理电路、微处理器、量程切换电路、整形电路、数字锁相倍频电路和光电采样器。微处理器，对经信号调理电路处理后的信号进行A/D转换处理，对A/D转换处理后的信号进行数字信号处理，并存储数字信号处理后的结果。在本实施中，微处理器采用TMS320F2810，内核采Harvard结构体系，即相互独立的数据总线，提供了片内程序存储器和数据存储器、运算单元、一个32位算术/逻辑单元、一个32位累加器、一个16位乘法器和一个16位桶形移位器组成，体系采取串行结构，运用流水线技术加快程序的运行，可在一个处理周期内完成乘法加法和移位计算，其内核计算速度为20MIPs。其主频高达150MHz；具备I2C、SPI、CAN、PWM等总线接口，适用于各种控制类工业设备；体积小、性能强、便携性高，同时适用于多种手持设备；符合高低温、振动测试，满足工业环境应用。电流采集电路，采集被测电能表上的电流大小。电流采集电路包括50A电流采集电路和500A电流采集电路，其中，50A电流采集电路采集电流值为50A的被测电能表，500A电流采集电路采集电流值为500A的被测电能表。电压采集电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能电能表现场测试仪，其包括电流采集电路、电压采集电路、信号调理电路和微处理器，其特征在于：还包括量程切换电路、整形电路、数字锁相倍频电路；所述量程切换电路包括电流量程切换电路和电压量程切换电路；所述电流量程切换电路与电流采集电路电性连接，电压量程切换电路与整形电路电性连接，电流采集电路和电压采集电路均与信号调理电路电性连接，信号调理电路和微处理器电性连接，整形电路分别与电压量程切换电路和数字锁相倍频电路电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种多功能电能表现场测试仪，其包括电流采集电路、电压采集电路、信号调理电路和微处理器，其特征在于：还包括量程切换电路、整形电路、数字锁相倍频电路；所述量程切换电路包括电流量程切换电路和电压量程切换电路；所述电流量程切换电路与电流采集电路电性连接，电压量程切换电路与整形电路电性连接，电流采集电路和电压采集电路均与信号调理电路电性连接，信号调理电路和微处理器电性连接，整形电路分别与电压量程切换电路和数字锁相倍频电路电性连接。2.如权利要求1所述的一种多功能电能表现场测试仪，其特征在于：所述微处理器为TMS320F2810。3.如权利要求2所述的一种多功能电能表现场测试仪，其特征在于：所述整形电路包括双运算放大器OPA2277芯片。4.如权利要求3所述的一种多功能电能表现场测试仪，其特征在于：所述数字锁相倍频电路包括锁相环CD4046和加法计数器CD4518；所述CD4046的14引脚与OPA2277芯片的输出端电性连接，CC4046的3和4引脚分别与CD4518的14引脚和1引脚一一对应电性连接，CC4046的4引脚与TMS320F2810的XPLLDIS引脚电性连接，CD4518的8、9、7和15接地，CD4518的2引脚和16引脚电性连接，CD4518的6引脚和10引脚电性连接。5.如权利要求2所述的一种多功能电能表现场测试仪，其特征在于：所述电压采集电路包括TR3119C电压互感器、运算放大器、电阻R15、电阻R16和被测电能表；所述电阻R15的一端与被测电能表的电压输出端电性连接，另一端与电阻R16的一端电性连接，电阻R16的另一端与TR3119C电压互感器的一侧端的正极电性连接，TR3119C电压互感器的一侧端负极接地，TR3119C电压互感器二次侧正极与运算放大器的反向输入端电性连接，TR3119C电压互感器二次侧负极与运算放大器的同...

【专利技术属性】
技术研发人员：李科，胡辉，何军虎，
申请(专利权)人：湖北仪天成电力设备有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42