CN102109589B - 嵌入式电子式互感器校验仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了嵌入式电子式互感器校验仪,包括高速DSP模块和精密电阻分压模块,所述高速DSP模块的输入端分别连接有CPLD模块、光以太网芯片和电以太网芯片,所述精密电阻分压模块依次通过量程切换模块、模拟开关模块、PGA模块、高精度AD模块与高速DSP模块的输入端连接。本发明集多功能于一身,做电子式互感器校验仪同时可做现场调试用的合并单元、信号采集器、信号转换器,同时可做高精度电压表、电流表、功率表、相位表、阻抗测量仪,性价比很高。本发明作为一种嵌入式电子式互感器校验仪广泛应用于电力领域中。

Description

嵌入式电子式互感器校验仪
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电子设备,特别是一种嵌入式电子式互感器校验仪。
背景技术
[0002] 互感器目前由电磁式互感器发展到电子式互感器,电子式互感器由于二次输出为模拟小电压或光数字信号,传统测差原理的电磁式互感器校验仪难以校验电子式互感器,需要研究新的设备对电子式互感器进行精度检查。现有的电子式互感器基于工控机+采集卡的模式,功能简单、价格昂贵、不便于扩展和携带、溯源难,不属于专业的电子式互感器校验仪。
[0003]目前有基于工控机、高精度板卡表和Labview软件模式来实现电子式互感器精度校验,该系统分为升压(流)装置、标准通道、被测通道、校验仪四部分组成。标准通道由标 准互感器、信号转换箱组成;被测通道由被校互感器、合并单元组成;标准通道和被校通道通过GPS秒脉冲分频后同步采样,校验仪通过采集标准通道和被校通道传递的电参量,并将同一时刻的两个信号进行比对处理,计算出被校电流传感器的误差情况,显示并记录测量结果。
[0004] 现有技术存在的缺陷:标准通道需要信号转换箱把强电信号转换成采集卡能接受的弱信号,被测通道需要光纤收发器把光以太网转换成电以太网,因而整个装置显得零散,不便携带;采集卡由第三方厂家提供,一般助理模拟量和开关量,对互感器要求的对时等功能兼容性不好,不便功能扩展。
发明内容
[0005] 为了解决上述的技术问题,本发明的目的是提供一种高集成度且性价比高的嵌入式电子式互感器校验仪。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007] 嵌入式电子式互感器校验仪,包括高速DSP模块和精密电阻分压模块,所述高速DSP模块的输入端分别连接有CPLD模块、光以太网芯片和电以太网芯片,所述精密电阻分压模块依次通过量程切换模块、模拟开关模块、PGA模块、高精度AD模块与高速DSP模块的输入端连接。
[0008] 进一步作为优选的实施方式,还包括标准电阻互感器和精密电阻分压模块,所述标准电阻互感器依次通过能量切换模块、I/V转换模块、模拟开关模块、PGA模块、高精度AD模块与高速DSP模块的另一输入端连接,所述精密电阻分压模块通过量程切换模块与模拟开关模块的另一输入端连接。
[0009] 进一步作为优选的实施方式,所述高速DSP模块的输出端连接有上位机。
[0010] 进一步作为优选的实施方式,所述CPLD模块包括采样分频模块和串并转换模块,所述采样分频模块的一输入端通过PIN管与同步光信号连接、第二输入端通过LD管与另一同步光信号连接、第三输入端通过LD管与采样脉冲连接,所述采样分频模块的输出端分别与高精度AD模块的输入端连接。
[0011] 进一步作为优选的实施方式,所述串并转换模块的输入端通过PIN管与数字式光电互感器信号连接。
[0012] 本发明的有益效果是:本发明使用高性能DSP作为控制芯片,速度快,容量大,可以实现各种智能化和个性化,同时只要扩展一个串口,就能够和PC连接起来,协议可以自己定,可以开发出全自动的互感器校准软件。本发明集多功能于一身,做电子式互感器校验仪同时可做现场调试用的合并单元、信号采集器、信号转换器,同时可做高精度电压表、电流表、功率表、相位表、阻抗测量仪,性价比很高。
附图说明
[0013] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0014] 图I是本发明的硬件方框图。
具体实施方式
[0015] 参照图I,嵌入式电子式互感器校验仪,包括高速DSP模块I和精密电阻分压模块6,所述高速DSP模块I的输入端分别连接有CPLD模块2、光以太网芯片3和电以太网芯片4,所述精密电阻分压模块6依次通过量程切换模块7、模拟开关模块8、PGA模块9、高精度AD模块10与高速DSP模块I的输入端连接。
[0016] 进一步作为优选的实施方式,还包括标准电阻互感器16和精密电阻分压模块11,所述标准电阻互感器16依次通过能量切换模块17、I/V转换模块18、模拟开关模块13、PGA模块14、高精度AD模块15与高速DSP模块I的另一输入端连接,所述精密电阻分压模块11通过量程切换模块12与模拟开关模块13的另一输入端连接。
[0017] 进一步作为优选的实施方式,所述高速DSP模块I的输出端连接有上位机5。
[0018] 进一步作为优选的实施方式,所述CPLD模块2包括采样分频模块19和串并转换模块20,所述采样分频模块19的一输入端通过PIN管21与同步光信号连接、第二输入端通过LD管23与另一同步光信号连接、第三输入端通过LD管24与采样脉冲连接,所述采样分频模块19的输出端分别与高精度AD模块10,15的输入端连接。
[0019] 进一步作为优选的实施方式,所述串并转换模块20的输入端通过PIN管22与数字式光电互感器信号连接。
[0020] 同步通道:同步光串口 :输入I路,输出:1路(B码和秒脉冲);采样脉冲:输出I路(接采集器);
[0021] 标准通道:电磁式CT信号输入I路:IA或5A ;电磁式PT信号输入I路:57. 7V ;
[0022] 被测模拟通道:1路(电子式互感器用);
[0023] 被测数字通道:采集光串口输入:1路(接采集器);光以太网:1路,接合并单元;电以太网:1路,接合并单元或网络。
[0024] 噪音的处理:对于小信号最难处理的就是噪音了,在本系统中通过高精度互感器和电阻网络对前级进行量程切换,同时在布线、接地以及屏蔽上要做处理才能保证噪音在可接受范围,我们的目标设计是采集精度到0.01级。
[0025] 高精度的AD采集的处理和控制:我们尽量使用高精度的AD,同时增加一个低失调,低噪音的PGA以提高其;通过CL790D用电管理终端对前端的电流和电压变换做了改造后,使用普通的16Bit同步采样器AD73360,并且没有做量程切换,没有PGA,测试结果如下:相位差准确度:0. I度,分辨率O. 003度,比差准确度:0. 05%,分辨率O. 002% RG。
[0026] 基于Labview虚拟仪表技术:通过LabVIEW与C语言的接口,实现对标准通道和被测通道的数据采样,通过对两路数据的滤波和傅立叶运算处理,计算出被测互感器与标准互感器的比差和相差。
[0027] 频普泄漏补偿:本校验仪采用直接比较式原理校验互感器的精度,比值差通过比较标准互感器和被测互感器频域里基波分量的有效值得出,相位差利用FFT进行频谱分析获得,两者都需要建立在一个整周期采样得基础上才能保证校验的准确性,如果采样速率和电压或电流的基频不完全同步则存在频谱泄漏造成的角差和比差的误差.为减少由于采样与信号不同步而引入的误差,需要进行频谱泄漏补偿。
[0028] 本装置除了前端一个电流互感器外没有笨重的器件,装置总重不会超过12斤,方 便携带,特别是到现场做校验。
[0029] 原方案由于采集板卡进口、再加上工控机和其他周边设备,成本费用要4万以上,嵌入式模式费用加起来不足I万。
[0030] 以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换,这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.嵌入式电子式互感器校验仪,其特征在于:包括高速DSP模块(I)、第一精密电阻分压模块(6)、标准电阻互感器(16)和第二精密电阻分压模块(11),所述高速DSP模块(I)的输入端分别连接有CPLD模块(2)、光以太网芯片(3)、和电以太网芯片(4),所述第一精密电阻分压模块(6)依次通过第一量程切换模块(7)、第一模拟开关模块(8)、第一 PGA模块(9 )、第一高精度AD模块(10 )与高速DSP模块(I)的输入端连接,所述标准电阻互感器(16 )依次通过第二量程切换模块(17)、I/V转换模块(18)、第二模拟开关模块(13)、第二 PGA模块(14)、第二高精度AD模块(15)与高速DSP模块(I)的输入端连接,所述第二精密电阻分压模块(11)通过第三量程切换模块(12)与第二模拟开关模块(13)的输入端连接。
2.根据权利要求I所述的嵌入式电子式互感器校验仪,其特征在于:所述高速DSP模块(I)的输出端连接有上位机(5)。
3.根据权利要求I所述的嵌入式电子式互感器校验仪,其特征在于:所述CPLD模块(2)包括采样分频模块(19)和串并转换模块(20),所述采样分频模块(19)的第一输入端通过第一 PIN管(21)与同步光信号连接、第二输入端通过第一 LD管(23)与另一同步光信号连接、第三输入端通过第二 LD管(24)与采样脉冲连接,所述采样分频模块(19)的输出端分别与第一高精度AD模块(10)和第二高精度AD模块(15)的输入端连接。
4.根据权利要求3所述的嵌入式电子式互感器校验仪,其特征在于:所述串并转换模块(20)的输入端通过第二 PIN管(22)与数字式光电互感器信号连接。
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