基于電流比較儀的正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于電流比較儀的正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括電壓校準(zhǔn)端和電流校準(zhǔn)端；電壓校準(zhǔn)端包括分別與交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)器相連的交流電壓源和直流電壓源；電流校準(zhǔn)端包括依次相連的正交電流源電路、檢測放大器、跨導(dǎo)放大器和精密電流互感器；精密電流互感器包括第一級互感器和第二級互感器；待測表電壓回路與交流電壓源的輸出端相連；待測表電流回路與第一級互感器相連。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種基于電流比較儀的正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)，有效提高的功率校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，能夠滿足實驗室和現(xiàn)場測量的不同需求。
【專利說明】基于電流比較儀的正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種功率校準(zhǔn)系統(tǒng)，具體涉及一種基于電流比較儀的正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著電力工業(yè)的發(fā)展，對有功功率的評價、計量越來越重要?，F(xiàn)有技術(shù)中有功功率的電學(xué)基本單位導(dǎo)出方法為:以電阻的功耗為依據(jù)，將一個已知交流電壓U加在電阻R上時，所產(chǎn)生的功耗即為U2/R，而交流電壓的有效值是通過具有相同熱電效應(yīng)的直流量確定，借助熱電變換將直流標(biāo)準(zhǔn)量值傳遞給交流，這樣就可以從直流電壓標(biāo)準(zhǔn)、電阻標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出功率單位，再把標(biāo)準(zhǔn)功率做時間上的延伸便可得到電能；然而由于大功率精密電阻不易設(shè)計制造，常采用電流比較儀式功率橋技術(shù)進行有功測量功能的研發(fā)；因此提供一種能夠準(zhǔn)確測量高等級多功能標(biāo)準(zhǔn)表有功功率和電能的基于電流比較儀的有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需求，本發(fā)明提供了一種基于電流比較儀的正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括電壓校準(zhǔn)端和電流校準(zhǔn)端，所述電壓校準(zhǔn)端包括分別與交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)器相連的交流電壓源和直流電壓源；所述電流校準(zhǔn)端包括依次相連的正交電流源電路、檢測放大器、跨導(dǎo)放大器和精密電流互感器；所述精密電流互感器包括第一級互感器和第二級互感器；待測表電壓回路與所述交流電壓源的輸出端相連；待測表電流回路與所述第一級互感器相連。
[0004]優(yōu)選的，所述直流電壓源輸出的100V直流電壓經(jīng)分壓器分為IOV電壓；數(shù)字萬用表將采集到的所述IOV電壓與固態(tài)電壓標(biāo)準(zhǔn)比較，得到所述IOV電壓的實際值；依據(jù)所述實際值調(diào)整所述直流電壓源的設(shè)置值將所述100V直流電壓溯源到直流電壓工作基準(zhǔn)；
[0005]優(yōu)選的，所述交流電壓源通過電流比較儀式高壓分壓器分別與所述交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)器和所述正交電流源電路相連；所述交流電壓源輸出的交流電壓經(jīng)所述電流比較儀式高壓分壓器將分為100V交流電壓；所述100V交流電壓與所述100V直流電壓分別接入所述交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)器的兩個輸入端；所述交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)器將所述100V交流電壓溯源到所述直流電壓工作基準(zhǔn)；
[0006]優(yōu)選的，所述正交電流源電路的一條輸出支線直接與所述檢測放大器相連，將所述正交電流源電路產(chǎn)生的交流電壓輸入到所述檢測放大器作為參考電壓；另一條輸出支線通過電流比較儀式功率橋與所述精密電流互感器相連；所述檢測放大器驅(qū)動所述跨導(dǎo)放大器輸出校正電流，所述校正電流通過所述第一級互感器輸入到所述待測表電流回路；
[0007]優(yōu)選的，所述電流比較儀式功率橋包括繞組Nk、繞組Nc、繞組Nx和繞組Nd ;所述正交電流源電路輸出的同相電流Ik和正交電流Ic分別輸入到所述繞組Nk和所述繞組N。；所述繞組Nx與所述第二級互感器相連；所述繞組Nd與所述檢測放大器相連；[0008]優(yōu)選的，所述第二級互感器對所述校正電流進行比例轉(zhuǎn)換得到平衡電流Ix ;所述平衡電流Ix的數(shù)值小于IA ;判斷所述平衡電流Ix、所述同相電流Ik與所述正交電流Ic是否滿足所述電流比較儀式功率橋的平衡條件；所述檢測放大器依據(jù)所述繞組Nd檢測到的不平衡電流調(diào)整驅(qū)動所述跨導(dǎo)放大器的驅(qū)動電壓，從而改變所述第一級互感器輸入到所述待測表電流回路的所述校正電流；
[0009]優(yōu)選的，所述平衡條件為4化+IcNc=IxNx ;
[0010]優(yōu)選的，所述系統(tǒng)的電壓校準(zhǔn)量程為57V?480V ；電流校準(zhǔn)量程為0.5A?100A ；功率因數(shù)量程為O (L)?1.0?O (C)。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是:
[0012]1、本發(fā)明技術(shù)方案中，采用電流比較儀式功率橋來實現(xiàn)校正電流跟蹤交流電壓；在正交電流源電路中，借助電流比較儀原理的電容橋結(jié)構(gòu)，大容量工作電容器C可以直接和低損耗、穩(wěn)定性好的小容量標(biāo)準(zhǔn)空氣電容Cs進行比較，從而獲得校準(zhǔn)；通過電流比較儀式功率橋可以實現(xiàn)對工作電容C的動態(tài)補償，使其性能指標(biāo)大大改善，從而得到純正、穩(wěn)定的正交電流I。，保證功率計量的準(zhǔn)確性；
[0013]2、本發(fā)明技術(shù)方案中，正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)的電壓、電流量程設(shè)置，覆蓋了目前國內(nèi)使用的各種類型標(biāo)準(zhǔn)表的量程范圍，其中電壓校準(zhǔn)量程為57V?480V ;電流校準(zhǔn)量程為0.5A?100A ;功率因數(shù)量程為O(L)?1.0?O(C);既保證了在基本量程上得到最高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，同時也兼顧到寬范圍測量，可以滿足實驗室和現(xiàn)場測量的不同需求；
[0014]3、本發(fā)明技術(shù)方案中，正交電流源電路內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)電阻和標(biāo)準(zhǔn)電容上分別產(chǎn)生IOmA同相電流Ik和IOmA正交電流I。；檢測放大器依據(jù)正交電流源電路輸出的交流電壓驅(qū)動跨導(dǎo)放大器輸出校正電流，對待測表進行電流校正；大大減小了中間環(huán)節(jié)傳遞帶來的不確定度，使整個系統(tǒng)的準(zhǔn)確度指標(biāo)大大提高；
[0015]4、本發(fā)明技術(shù)方案中，檢測放大器依據(jù)電流比較儀式功率橋的繞組Nd檢測到的不平衡電流調(diào)整驅(qū)動跨導(dǎo)放大器的驅(qū)動電壓，從而不斷改變第一級互感器輸入到待測表電流回路的校正電流，循環(huán)往復(fù)，直到電流比較儀平衡；使得在電流比較儀的自動平衡和反饋回路的作用下，實現(xiàn)校正電流自動跟蹤交流電壓；
[0016]5、本發(fā)明技術(shù)方案中，使用交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)，將交流電壓直接與更準(zhǔn)確的直流電壓比較，從而保證了輸出交流電壓的準(zhǔn)確性
[0017]6、本發(fā)明技術(shù)方案中，使用電流比較儀式高壓分壓器，將工作電壓準(zhǔn)確的變換為100V交流電壓輸出，電流比較儀式高壓分壓器相比其他磁感應(yīng)分壓器、電阻分壓器以及電容分壓器的變換不確定度更小。
[0018]7、本發(fā)明技術(shù)方案中，電流互感器包括兩級擴大了系統(tǒng)的校準(zhǔn)電流，最大可以輸出100A電流。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0020]圖1是:本發(fā)明實施例中的基于電流比較儀的正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖2是:本發(fā)明實施例中的正交電流源電路圖?！揪唧w實施方式】
[0022]下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0023]圖1示出了本實施例中的基于電流比較儀的正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；校準(zhǔn)系統(tǒng)包括電壓校準(zhǔn)端和電流校準(zhǔn)端兩部分，通過待測表的電壓和電流校準(zhǔn)從而實現(xiàn)有功功率的校準(zhǔn)；
[0024]1、電壓校準(zhǔn)端包括交流電壓源、直流電壓源和交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)器；待測表電壓回路與交流電壓源的輸出端相連；
[0025]交流電壓源通過電流比較儀式高壓分壓器與交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)器相連，直流電壓源直接與交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)器相連；直流電壓源輸出的100V直流電壓經(jīng)分壓器分為IOV電壓；數(shù)字萬用表將采集到的IOV電壓與固態(tài)電壓標(biāo)準(zhǔn)比較，得到IOV電壓的實際值；將該實際值乘以分壓系數(shù)即得到100V直流電壓的實際電壓值；依據(jù)實際電壓值不斷調(diào)整直流電壓源的設(shè)置值將100V直流電壓溯源到直流電壓工作基準(zhǔn)；交流電壓源輸出的交流電壓經(jīng)電流比較儀式高壓分壓器將分為100V交流電壓；100V交流電壓與100V直流電壓分別接入交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)器的兩個輸入端；交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)器將100V交流電壓溯源到直流電壓工作基準(zhǔn)。
[0026]2、電流校準(zhǔn)端包括依次相連的正交電流源電路、檢測放大器、跨導(dǎo)放大器和精密電流互感器；交流電壓源通過電流比較儀式高壓分壓器與正交電流源電路相連；精密電流互感器包括第一級互感器和第二級互感器；待測表電流回路與第一級互感器相連；
[0027]正交電流源電路的一條輸出支線直接與檢測放大器相連，將正交電流源電路產(chǎn)生的交流電壓輸入到檢測放大器作為參考電壓，檢測放大器產(chǎn)生與參考電壓存在一定相位的驅(qū)動電壓驅(qū)動跨導(dǎo)放大器產(chǎn)生校正電流，校正電流通過第一級互感器輸入到待測表電流回路；另一條輸出支線通過電流比較儀式功率橋與精密電流互感器的第二級互感器相連；
[0028]如圖2所示正交電流源電路圖，正交電流源電路在標(biāo)準(zhǔn)電阻和標(biāo)準(zhǔn)電容上分別輸出同相電流Ik和正交電流I。；其中電容C為大容量工作電容器，電容Cs為小容量標(biāo)準(zhǔn)空氣電容；同相電流Ik和正交電流Ic分別輸入到電流比較儀式功率橋的繞組Nk和繞組N。；繞組Nx與第二級互感器相連，第二級互感器對校正電流進行比例轉(zhuǎn)換得到平衡電流Ix并將其返回繞組Nx ;平衡電流Ix的數(shù)值小于IA ;繞組Nd與檢測放大器相連；
[0029]判斷平衡電流Ix、同相電流Ik與正交電流I。是否滿足電流比較儀式功率橋的平衡
條件iRNR +IcNc=IxNx ；檢測放大器依據(jù)繞組Nd檢測到的不平衡電流調(diào)整驅(qū)動跨導(dǎo)放
大器的驅(qū)動電壓，從而改變第一級互感器輸入到待測表電流回路的校正電流。
[0030]本發(fā)明提供的基于電流比較儀的正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)量程為:電壓校準(zhǔn)量程:57V?480V ；電流校準(zhǔn)量程:0.5A?100A ;功率因數(shù)量程:0 (L)?1.0?O (C)。
[0031]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于電流比較儀的正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括電壓校準(zhǔn)端和電流校準(zhǔn)端，其特征在于，所述電壓校準(zhǔn)端包括分別與交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)器相連的交流電壓源和直流電壓源；所述電流校準(zhǔn)端包括依次相連的正交電流源電路、檢測放大器、跨導(dǎo)放大器和精密電流互感器；所述精密電流互感器包括第一級互感器和第二級互感器；待測表電壓回路與所述交流電壓源的輸出端相連；待測表電流回路與所述第一級互感器相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于電流比較儀的正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述直流電壓源輸出的IOOV直流電壓經(jīng)分壓器分為IOV電壓；數(shù)字萬用表將采集到的所述IOV電壓與固態(tài)電壓標(biāo)準(zhǔn)比較，得到所述IOV電壓的實際值；依據(jù)所述實際值調(diào)整所述直流電壓源的設(shè)置值將所述100V直流電壓溯源到直流電壓工作基準(zhǔn)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于電流比較儀的正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述交流電壓源通過電流比較儀式高壓分壓器分別與所述交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)器和所述正交電流源電路相連；所述交流電壓源輸出的交流電壓經(jīng)所述電流比較儀式高壓分壓器將分為100V交流電壓；所述100V交流電壓與所述100V直流電壓分別接入所述交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)器的兩個輸入端；所述交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)器將所述100V交流電壓溯源到所述直流電壓工作基準(zhǔn)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于電流比較儀的正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述正交電流源電路的一條輸出支線直接與所述檢測放大器相連，將所述正交電流源電路產(chǎn)生的交流電壓輸入到所述檢測放大器作為參考電壓；另一條輸出支線通過電流比較儀式功率橋與所述精密電流互感器相連；所述檢測放大器驅(qū)動所述跨導(dǎo)放大器輸出校正電流，所述校正電流通過所述第一級互感器輸入到所述待測表電流回路。
5.如權(quán)利要求1或4所述的一種基于電流比較儀的正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述電流比較儀式功率橋包括繞組Nk、繞組N。、繞組Nx和繞組Nd ;所述正交電流源電路輸出的同相電流Ik和正交電流Ic分別輸入到所述繞組Nk和所述繞組N。；所述繞組Nx與所述第二級互感器相連；所述繞組Nd與所述檢測放大器相連。
6.如權(quán)利要求5所述的一種基于電流比較儀的正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二級互感器對所述校正電流進行比例轉(zhuǎn)換得到平衡電流Ix ;所述平衡電流Ix的數(shù)值小于IA ;判斷所述平衡電流Ix、所述同相電流Ik與所述正交電流Ic是否滿足所述電流比較儀式功率橋的平衡條件；所述檢測放大器依據(jù)所述繞組Nd檢測到的不平衡電流調(diào)整驅(qū)動所述跨導(dǎo)放大器的驅(qū)動電壓，從而改變所述第一級互感器輸入到所述待測表電流回路的所述校正電流。
7.如權(quán)利要求6所述的一種基于電流比較儀的正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述平衡條件為厶仏+IcNc =IxNx。
8.如權(quán)利要求1所述的一種基于電流比較儀的正弦有功功率校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)的電壓校準(zhǔn)量程為57V~480V ；電流校準(zhǔn)量程為0.5A~100A ;功率因數(shù)量程為O(L)~1.0 ~O(C)。
【文檔編號】G01R35/00GK103472426SQ201310446782
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】王猛, 楊林, 林繁濤, 白靜芬, 陳松方, 趙莎, 李華 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院