專利名稱：電流互感器綜合測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測試儀器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種可用于現(xiàn)場的全數(shù)字電流互感器綜合測試儀。
背景技術(shù)：
電流互感器是一種在正常使用條件下其二次電流與一次電流實質(zhì)上成正比，而其相位差在聯(lián)結(jié)方法正確時接近于零的互感器。電流互感器廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，電流互感器的一次繞組串聯(lián)在電力線路中，二次繞組外部回路接測量儀器、儀表或繼電保護(hù)、自動控制裝置。因此電流互感器的準(zhǔn)確性關(guān)系到二次設(shè)備能否正常工作、關(guān)系到整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。傳統(tǒng)的電流互感器測試設(shè)備采用升壓升流進(jìn)行測試的方法，通常需要內(nèi)置升壓器 和升流器設(shè)備來實現(xiàn)所需的電壓，只能應(yīng)用于飽和電壓小于2000V的測試。一方面，在勵磁特性試驗時，采用升壓器和升流器的方法存在很大的局限性，造成測試參數(shù)不全、準(zhǔn)確度不高；另一方面，內(nèi)置升壓器和升流器設(shè)備往往使得測試設(shè)備變得笨重，不便于運輸和使用。且隨著系統(tǒng)電壓等級的升高，互感器的飽和電壓越來越高，測試時還需要外接升壓變壓器，所需測試設(shè)備就更加笨重。而對于暫態(tài)電流互感器，很多暫態(tài)互感器的飽和電壓高達(dá)15KV，這種測試方法根本無法輸出這么高的電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有電流互感器的測試設(shè)備體積較大且不能測試高飽和電壓電流互感器的缺陷，提供一種在低電壓條件下產(chǎn)生測試信號對電流互感器進(jìn)行自動測試的電流互感器綜合測試儀。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種電流互感器綜合測試儀，采用變頻技術(shù)，通過DSP控制功放輸出模塊根據(jù)所需測量的參數(shù)產(chǎn)生對應(yīng)的電壓源送給待測電流互感器，并對電流互感器的模塊數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，計算出所需測量的參數(shù)。本發(fā)明提供了一種電流互感器綜合測試儀，其特征在于，包括DSP控制計算模塊、功放輸出模塊、AD采樣模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；所述DSP控制計算模塊與所述功放輸出模塊相連，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)置的測試參數(shù)發(fā)送控制信號控制功放輸出模塊產(chǎn)生所需的電壓源給電流互感器；所述DSP控制計算模塊還與所述AD采樣模塊相連，用于控制AD采樣模塊采集所需的電流互感器數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述DSP控制計算模塊相連，用于設(shè)置測試參數(shù)、讀取所述DSP控制計算模塊根據(jù)采集的電流互感器數(shù)據(jù)計算出的測試結(jié)果及保存測試數(shù)據(jù)。在本發(fā)明所述的電流互感器綜合測試儀中，所述DSP控制計算模塊采用變頻技術(shù)所述控制功放輸出模塊，輸出與工頻情況下的高壓等效的低壓。在本發(fā)明所述的電流互感器綜合測試儀中，所述DSP控制計算模塊在計算磁滯損耗或渦流損耗時，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行損耗補(bǔ)償。
在本發(fā)明所述的電流互感器綜合測試儀中，所述損耗補(bǔ)償為計算所述電壓源的頻率下磁滯損耗或渦流損耗與工頻情況下產(chǎn)生的損耗的差值進(jìn)行補(bǔ)償。在本發(fā)明所述的電流互感器綜合測試儀中，所述數(shù)據(jù)處理模塊和DSP控制計算模塊能對于參數(shù)未知的電流互感器的參數(shù)進(jìn)行自動分析。在本發(fā)明所述的電流互感器綜合測試儀中，所述數(shù)據(jù)處理模塊和DSP控制計算模塊能夠自動檢測出測試接線錯誤、自動檢測出所測器件是否為電流互感器、自動根據(jù)測試環(huán)境去除測試干擾。在本發(fā)明所述的電流互感器綜合測試儀中，所述功放輸出模塊與所述電流互感器 的二次回路相連，將所需的控制信號發(fā)送給所述電流互感器的二次回路，且所述功放輸出模塊由輸出控制模塊和放大器構(gòu)成，輸出控制模塊由FPGA控制，采用高分辨率的D/A轉(zhuǎn)換器，放大器采用計量級高精度開關(guān)放大器。在本發(fā)明所述的電流互感器綜合測試儀中，所述AD采樣模塊同時與所述電流互感器的一次回路和二次回路相連，同時采集電流互感器的一次回路和二次回路的數(shù)據(jù)。在本發(fā)明所述的電流互感器綜合測試儀中，所述電流互感器綜合測試儀還包括人機(jī)交互模塊，與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連，用于接收測試指令和顯示測試結(jié)果。在本發(fā)明所述的電流互感器綜合測試儀中，所述電流互感器綜合測試儀還包括用于與PC相連的網(wǎng)口模塊，接收PC機(jī)軟件的控制試驗信號，并將測試數(shù)據(jù)上傳PC上生成報
生口 O實施本發(fā)明的電流互感器綜合測試儀，具有以下有益效果本發(fā)明通過采用變頻技術(shù)，通過DSP控制計算模塊發(fā)送控制信號控制功放輸出模塊根據(jù)所需測量的參數(shù)產(chǎn)生對應(yīng)的電壓源送給待測電流互感器，并對電流互感器的模塊數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，計算出所需測量的參數(shù)；由于無需采用升壓器和升流器，大大減小了設(shè)備的體積，可方便地適用于各種現(xiàn)場的低漏磁電流互感器進(jìn)的自動測試；同時本發(fā)明的綜合測試儀也可以測量電網(wǎng)系統(tǒng)中的暫態(tài)電流互感器，拐點電壓可高達(dá)30KV，其測試參數(shù)全，準(zhǔn)確性高，為電網(wǎng)安全運行提供了有利保障。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖I為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電流互感器綜合測試儀的模塊示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電流互感器綜合測試儀的模塊示意圖；圖3為電源產(chǎn)生模塊的電路原理圖；圖4為串口通訊模塊的電路原理圖；圖5為DSP控制計算模塊的主要電路原理圖；圖6為電流互感器簡化等效電路。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明采用電壓變頻技術(shù)，通過DSP控制功放輸出模塊產(chǎn)生不同頻率、不同電壓的正弦或方波信號以及不同幅值的直流信號送給待測電流互感器，并對電流互感器不同回路的電壓值、電流值、電阻值、頻率值及相位值等進(jìn)行采樣、分析和計算，直接在人機(jī)接口界面以圖形和數(shù)據(jù)形式顯示，同時產(chǎn)生測試報告。請參閱圖1，為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電流互感器綜合測試儀的模塊示意圖。如圖I所示，本發(fā)明第一實施例提供的電流互感器綜合測試儀100包括DSP控制計算模塊108、功放輸出模塊106、AD采樣模塊104和數(shù)據(jù)處理模塊110。
其中，將功放輸出模塊106和AD采樣模塊104連接至待測電流互感器102，分別用于向待測電流互感器102提供電壓源，以及采用電流互感器102的電路數(shù)據(jù)。DSP控制計算模塊108與功放輸出模塊106相連，用于根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊110設(shè)置的測試參數(shù)發(fā)送控制信號給功放輸出模塊106，從而使功放輸出模塊106產(chǎn)生所需的電壓源給電流互感器102。DSP控制計算模塊108可以采用變頻技術(shù)所述控制功放輸出模塊，輸出與工頻情況下的高壓等效的低壓。也就是說，DSP控制計算模塊108可以根據(jù)所需測量的參數(shù)的不同，發(fā)出不同頻率和不同占空比的PWM信號，從而控制功放電路106產(chǎn)生不同頻率、不同電壓的正弦或方波信號以及不同幅值的直流信號送給待測電流互感器102。所述DSP控制計算模塊108還與所述AD采樣模塊104相連，用于控制AD采樣模塊104采集所需的電流互感器數(shù)據(jù)，計算出所需測試的參數(shù)。AD采樣模塊104對電流互感器102的電壓值、電流值、電阻值、頻率值及相位值等所需采集的電路數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，并經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后輸送給DSP控制計算模塊108。DSP控制計算模塊108可以對該數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，并在計算磁滯損耗或渦流損耗時，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行損耗補(bǔ)償。該損耗補(bǔ)償為計算所述電壓源的頻率下磁滯損耗或渦流損耗與工頻情況下產(chǎn)生的損耗的差值進(jìn)行補(bǔ)償。數(shù)據(jù)處理模塊110與所述DSP控制計算模塊108相連，用于控制按鍵輸入、IXD顯示。數(shù)據(jù)處理模塊110由工控機(jī)來執(zhí)行，可以設(shè)置測試參數(shù)，讀取所述DSP控制計算模塊根據(jù)采集的電流互感器數(shù)據(jù)計算出的測試結(jié)果，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的運算，保存測試數(shù)據(jù)和產(chǎn)生測試報告。此外，本發(fā)明提供的電流互感器綜合測試儀具有猜銘牌功能，即所述數(shù)據(jù)處理模塊和DSP控制計算模塊能對于參數(shù)未知的電流互感器的參數(shù)進(jìn)行自動分析，即使在不知道所測電流互感器任何參數(shù)的時候，也可以對電流互感器進(jìn)行測試，并將所電流互感器的參數(shù)猜測出來。該電流互感器綜合測試儀還具有智能測試功能，數(shù)據(jù)處理模塊和DSP控制計算模塊能夠自動檢測出測試接線錯誤、自動檢測出所測器件是否為電流互感器、自動根據(jù)測試環(huán)境去除測試干擾。請參閱圖2，為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電流互感器綜合測試儀的模塊示意圖。如圖2所示，本發(fā)明第二實施例提供的電流互感器綜合測試儀200除了包括與第一實施例的100結(jié)構(gòu)和功能相同的DSP控制計算模塊208、功放輸出模塊206、AD采樣模塊204和數(shù)據(jù)處理模塊210之外，還包括人機(jī)交互模塊212。人機(jī)交互模塊212與數(shù)據(jù)處理模塊210通訊，用于接收測試指令給數(shù)據(jù)處理模塊210和顯示數(shù)據(jù)處理模塊210獲得的測試結(jié)果。本發(fā)明數(shù)據(jù)處理模塊210處理的測試結(jié)果，直接在人機(jī)接口界面以圖形和數(shù)據(jù)形式顯示。本實施例提供的電流互感器綜合測試儀可以用LCD顯示的人機(jī)交互模塊212，采用中英文切換，其界面友好美觀。本實施例可以通過為工控機(jī)配置液晶屏顯示，SD存儲卡、網(wǎng)口、USB、按鍵、鼠標(biāo)鍵盤等接口，實現(xiàn)人機(jī)交互功能。該電流互感器綜合測試儀可以通過網(wǎng)口模塊與PC相連，利用PC機(jī)軟件直接控制試驗，并將測試數(shù)據(jù)上傳PC上，生成Word或者Html格式的報告。此外，如第二實施例所示，功放輸出模塊206與所述電流互感器的二次回路202-2相連，將所需的控制信號發(fā)送給所述電流互感器的二次回路202-2。所述功放輸出模塊可以由輸出控制模塊和放大器構(gòu)成，輸出控制模塊由FPGA控制，采用高分辨率的D/A轉(zhuǎn)換器，而放大器采用計量級高精度開關(guān)放大器。AD采樣模塊204同時與所述電流互感器的一次回路202-1和二次回路202-2相連，同時采集電流互感器的一次回路202-1和二次回路202-2的數(shù)據(jù)。該AD采樣模塊204可以采用高精度16位A/D轉(zhuǎn)換芯片，并設(shè)置電子開關(guān)，提高不同量程下的測試精度。對于不同測試參數(shù)的具體信號發(fā)送和采樣將在后續(xù)進(jìn)行描述。本發(fā)明的電流互感器綜合測試儀還包括電源產(chǎn)生模塊。請參閱圖3，為電源產(chǎn)生模塊的電路原理圖。該電源產(chǎn)生模塊用于為DSP控制計算模塊、功放輸出模塊和AD采樣模塊提供電源。圖3中采用電源芯片Ull產(chǎn)生3. 3V、1. 9V電壓向DSP控制計算模塊、功放輸出模塊和AD采樣模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。本發(fā)明的電流互感器綜合測試儀的DSP控制計算模塊和工控機(jī)之間通過串口進(jìn) 行通訊，如圖4所示。芯片U62實現(xiàn)串口通訊功能，從而將DSP控制計算模塊采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至工控機(jī)，并將工控機(jī)的指令發(fā)送給DSP控制計算模塊。圖4中接口 TX和接口 RX與工控機(jī)連接，接口 SCITXDC_A和接口 SCIRXDC_A連接至DSP控制計算模塊，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通
o請結(jié)合參閱圖5，為DSP控制計算模塊的主要電路原理圖。圖5中采用了 DSP芯片U58B實現(xiàn)邏輯控制及計算，一方面實現(xiàn)對功放輸出模塊的控制來產(chǎn)生所需穩(wěn)定的電壓源，另一方面實現(xiàn)對各種所需數(shù)據(jù)的采集和初步數(shù)據(jù)處理和分析。圖5中接口SCITXDC_A與串口通訊模塊連接，即連接至圖4中的接口 SCIRXDC_A與SCITXDC_A，從而將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給工控機(jī)進(jìn)行處理。圖5中接口 xZCSOnA和xZCSOnA用于連接至功放輸出模塊，以發(fā)送控制信號控制功放輸出模塊產(chǎn)生所需的電壓源。圖5中接口 ADl_Start、AD2_Start和AD3_Start連接至AD采樣電路，從而獲取AD采樣電路采集的電流互感器的電路數(shù)據(jù)。圖5中僅示出了 DSP控制計算模塊的部分電路，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)需要增加FPGA控制芯片，更好地實現(xiàn)數(shù)字化控制。結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，容易理解圖3的電源產(chǎn)生電路、圖4的串口通訊電路、圖5的DSP控制電路，因此上述僅對其構(gòu)成及連接關(guān)系作簡單介紹。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)功能要求設(shè)計上述電路，以及功放輸出模塊、AD采樣模塊的電路，在此不再贅述。下面對本發(fā)明的電流互感器綜合測試儀對各種參數(shù)的測試和計算進(jìn)行說明。根據(jù)GB 1208-2006 電流互感器(eqv IEC 60044-1 :2003)和 GB 16847-1997 保護(hù)用電流互感器暫態(tài)特性技術(shù)要求(idt IEC 60044-6:1992)，電流互感器的測試包括以下內(nèi)容匝數(shù)比誤差、穩(wěn)態(tài)比值差和相位差、二次繞組電阻的測定、二次勵磁特性的測定、剩磁系數(shù)的確定、二次回路時間常數(shù)的計算、限值條件下的誤差和低漏磁結(jié)構(gòu)的驗證。下面對其中幾種參數(shù)的檢測進(jìn)行說明。請參閱圖6為電流互感器簡化等效電路。接口 Pl和P2為一次回路側(cè)，接口 SI和S2為二次回路側(cè)。測試電流互感器二次繞組電阻功放輸出模塊產(chǎn)生直流信號送入互感器二次回路的接口 SI、S2，AD采樣電路采樣電流互感器二次回路的電流，通過以下公式(I)計算得出
Rct = Udc/Idc(I)其中，Rct為二次繞組電阻，Udc為電流互感器電壓，Idc為電流互感器電流。雖然直流測試與實際工頻運行情況下電阻有差別，但差別非常小可以忽略。測試電流互感器的鐵心損耗鐵心損耗分為磁滯損耗和渦流損耗，DSP控制計算模塊控制功放輸出模塊產(chǎn)生不同頻率但相同磁通的交流或者方波信號送入電流互感器二次回路，由此來計算出電流互感器的磁滯損耗和渦流損耗
權(quán)利要求
1.一種電流互感器綜合測試儀，其特征在于，包括DSP控制計算模塊、功放輸出模塊、AD采樣模塊和數(shù)據(jù)處理模塊； 所述DSP控制計算模塊與所述功放輸出模塊相連，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)置的測試參數(shù)發(fā)送控制信號控制功放輸出模塊產(chǎn)生所需的電壓源給電流互感器； 所述DSP控制計算模塊還與所述AD采樣模塊相連，用于控制AD采樣模塊采集所需的電流互感器數(shù)據(jù)； 所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述DSP控制計算模塊相連，用于設(shè)置測試參數(shù)、讀取所述DSP控制計算模塊根據(jù)采集的電流互感器數(shù)據(jù)計算出的測試結(jié)果及保存測試數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電流互感器綜合測試儀，其特征在于，所述DSP控制計算模塊采用變頻技術(shù)所述控制功放輸出模塊，輸出與工頻情況下的高壓等效的低壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流互感器綜合測試儀，其特征在于，所述DSP控制計算模塊在計算磁滯損耗或渦流損耗時，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行損耗補(bǔ)償。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流互感器綜合測試儀，其特征在于，所述損耗補(bǔ)償為計算所述電壓源的頻率下磁滯損耗或渦流損耗與工頻情況下產(chǎn)生的損耗的差值進(jìn)行補(bǔ)償。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電流互感器綜合測試儀，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊和DSP控制計算模塊能對于參數(shù)未知的電流互感器的參數(shù)進(jìn)行自動分析。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電流互感器綜合測試儀，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊和DSP控制計算模塊能夠自動檢測出測試接線錯誤、自動檢測出所測器件是否為電流互感器、自動根據(jù)測試環(huán)境去除測試干擾。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的電流互感器綜合測試儀，其特征在于，所述功放輸出模塊與所述電流互感器的二次回路相連，將所需的控制信號發(fā)送給所述電流互感器的二次回路，且所述功放輸出模塊由輸出控制模塊和放大器構(gòu)成，輸出控制模塊由FPGA控制，采用高分辨率的D/A轉(zhuǎn)換器，放大器采用計量級高精度開關(guān)放大器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電流互感器綜合測試儀，其特征在于，所述AD采樣模塊同時與所述電流互感器的一次回路和二次回路相連，同時采集電流互感器的一次回路和二次回路的數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的電流互感器綜合測試儀，其特征在于，所述電流互感器綜合測試儀還包括人機(jī)交互模塊，與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連，用于接收測試指令和顯示測試結(jié)果。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電流互感器綜合測試儀，其特征在于，所述電流互感器綜合測試儀還包括用于與PC相連的網(wǎng)口模塊，接收PC機(jī)軟件的控制試驗信號，并將測試數(shù)據(jù)上傳PC上生成報告。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電流互感器綜合測試儀，包括DSP控制計算模塊、功放輸出模塊、AD采樣模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；所述DSP控制計算模塊用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)置的測試參數(shù)發(fā)送控制信號控制功放輸出模塊產(chǎn)生所需的電壓源給電流互感器，并控制AD采樣模塊采集所需的電流互感器數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)DSP用于設(shè)置測試參數(shù)、讀取所述DSP控制計算模塊根據(jù)采集的電流互感器數(shù)據(jù)計算出的測試結(jié)果及保存測試數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過采用變頻技術(shù)產(chǎn)生所需的電壓源送給待測電流互感器，并對電流互感器的模塊數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣計算出所需測量的參數(shù)，由于無需采用升壓器和升流器，大大減小了設(shè)備的體積，且其測試參數(shù)全，準(zhǔn)確性高，為電網(wǎng)安全運行提供了有利保障。
文檔編號G01R35/02GK102654571SQ201110049870
公開日2012年9月5日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者王慶東, 王雄斌, 胡祖祥, 賴道松, 韓冰 申請人:深圳市凱弦電氣自動化有限公司