CN102928800A - 罗氏线圈电流测量准确度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种罗氏线圈电流测量准确度检测装置，包括信号采集系统、信号处理分析系统和人机交互界面三大部分；信号采集系统由信号输入通道和同步采集信号单元组成，通过专用线缆将采集信号送入信号输入通道的输入端，信号采集通道的输出端连接在信号处理分析系统的输入端，信号处理分析系统的输出端连接有人机交互界面，通过人机交互界面完成检测试验的设置，控制和输出。该检测装置通过专用连接头可方便的连接到罗氏线圈，依据不同的罗氏线圈测量信号配置相应的积分器输入通道，通过分析处理系统的设置，能够实时的完成罗氏线圈性能评价指标的显示、存储和打印等；本发明用于罗氏线圈电流测量准确度的特性检测，能够方便的进行量值溯源。

Description

罗氏线圈电流测量准确度检测装置

技术领域

本发明属于电流测试技术领域，涉及电流测试设备的准确度检测装置，尤其是罗氏线圈电流测量准确度检测装置。

背景技术

罗氏线圈是一种应用成熟的电流采样元件，它具有精度高、测量范围宽、频率特性优、非饱和及线性好的诸多优点。随着电力电子技术的快速发展，罗氏线圈在电流测量领域的应用越来越多，为了保证罗氏线圈的质量和使用过程中的准确与可靠，对罗氏线圈的电流测量准确度进行检测是非常必要的，罗氏线圈的电流测量准确度是电流测试领域的一项重要试验，罗氏线圈电流测量准确度检测装置是开展此试验的主要设备。

罗氏线圈实际上是一种特殊结构的空心线圈，依据被测电流的变化感应出电压信号以此反映被测电流值，其工作的等效电路如图1所示，由图可以看出，罗氏线圈的输出电压正比于被测电流对时间的微分，如果要恢复出与实际测量电流的成比例信号，需要添加相应的积分环节。目前，针对罗氏线圈的电流测量准确度检测有着广阔的需求，然现有检测装置的精度不高，试验系统接线繁琐，检测过程效率低下。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有检测技术的缺点，提供一种可方便检测罗氏线圈电流测量准确度的检测装置。该检测装置采用比较的方式通过罗氏线圈的电流测量值与标准电流互感器的电流测量值进行比较，采用一条专用电缆快捷的连接到罗氏线圈的信号输出端，标准电流互感器的二次输出端通过电流/电压信号转换单元转换为模拟电压信号，用另一条电缆连接模拟电压信号输出端，通过不同的信号采集通道连接两条专用电缆，结合同步采集信号的发出，同时采集两路信号并进行比较测差计算，得出罗氏线圈的电流测量误差，用于检测罗氏线圈的电流测量特性，并可方便的进行量值溯源。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种罗氏线圈电流测量准确度检测装置，包括信号采集系统、信号分析处理系统和人机交互界面；所述信号采集系统包括被检测罗氏线圈的罗氏线圈输入信号通道和标准电流互感器信号输入通道；所述罗氏线圈输入信号通道包括模拟积分器输入通道和数字积分器输入通道；所述模拟积分器输入通道、数字积分器输入通道和标准电流互感器信号输入通道和输出端连接信号分析处理系统的输入端，所述信号分析处理系统的输出端连接至人机交互界面；模拟积分器输入通道、数字积分器输入通道的输入端连接被检测罗氏线圈；标准电流互感器信号输入通道的输入端通过连接信号转换器连接标准电流互感器；测量暂态冲击电流信号时，罗氏线圈采集到的信号送入模拟积分器输入通道中；在测量稳态工频电流信号时，罗氏线圈采集到的信号送入数字积分器输入通道中；信号分析处理系统同时采集罗氏线圈输入信号和标准电流互感器输入信号，并进行比较测差计算，得出罗氏线圈的电流测量误差并通过人机交互界面进行显示。

本发明进一步的改进在于：所述信号采集系统还包括同步采集信号单元；同步采集信号单元同时发送同步采集信号给罗氏线圈输入信号通道和标准电流互感器信号输入通道，控制罗氏线圈输入信号通道和标准电流互感器信号输入通道将采集的测量数据同步输入信号分析处理系统。

本发明进一步的改进在于：所述同步采集信号采用脉冲串的形式发送给罗氏线圈输入信号通道和标准电流互感器信号输入通道。

本发明进一步的改进在于：模拟积分器输入通道采用低频增益平坦化的模拟积分器。

本发明进一步的改进在于：数字积分器输入通道采用基于复化辛普森公式和数字信号处理器的数字积分器。

本发明进一步的改进在于：信号分析处理系统设置于接地的屏蔽外壳内。

现对于现有技术，本发明具有以下优点：本发明采用两种不同的积分器电路实现罗氏线圈的电流测量信号采集处理，既可以完成对暂态电流的测量准确度检测，也可以完成对稳态电流的测量准确度检测；本发明将信号采集单元、同步信号发生器、分析处理单元及人机交互单元功能集合布置安装到装置内部，能够有效地提高电磁抗扰度，使得整台装置体积小、重量轻、携带方便。

附图说明

图1为罗氏线圈工作原理等效电路图；

图2为本发明罗氏线圈电流测量准确度检测装置的结构示意图；

图3为罗氏线圈电流测量准确度检测线路连接示意图。

图中：1为模拟积分器输入通道。2为数字积分器输入通道，3为同步信号发生器，4为标准电流互感器信号输入通道，5为信号分析处理系统，6为人机交互界面，7为罗氏线圈电流测量准确度检测装置，8为罗氏线圈，9为标准电流互感器，10为信号转换器。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的技术方案。

参见图1，罗氏线圈的工作原理是当测量电流Ix流过线圈M时，在线圈的出线端会感应出感应电动势，考虑R₀和C₀分别为罗氏线圈连接电缆的等效电阻和分布电容，经过取样电阻R的采集，罗氏线圈的感应电动势可用Ut表示，且Ut与电流Ix的变化率成比例，Ut电压信号是对测量电流Ix的微分，相角相差90°。

参见图2，本发明的罗氏线圈电流测量准确度检测装置7包括被检测罗氏线圈的模拟积分器输入通道1和数字积分器输入通道2，同步采集器的输出同步采集信号单元3，标准电流互感器信号输入通道4，设备内包含有信号分析处理系统5，用来接收信号输入通道采集到的数据，并实现同步采集信号3的控制，信号分析处理系统5与人机交互界面6进行互联，用于完成检测数据的显示及外部设备对罗氏线圈电流测量准确度检测装置7的设置。

本发明的具体连接关系如下：

在罗氏线圈电流测量准确度检测装置7上固定有罗氏线圈输入信号通道，罗氏线圈输入信号通道由模拟积分器输入通道1和数字积分器输入通道2组成，其中模拟积分器输入通道1接收罗氏线圈输入的暂态信号，用来测量冲击电流，数字积分器输入通道2接收罗氏线圈输入的稳态信号，用来测量工频电流。标准电流互感器信号输入通道4采用模拟量输入方式接收标准电流互感器送来的模拟信号，并将此信号送入检测装置。本发明的信号分析处理系统5通过控制同步采集信号单元3发出同步信号，在进行罗氏线圈输入信号和标准电流互感器信号采集时，通过同步采集信号单元3发出的同步脉冲进行精确的同步采样，该采集系统中，模拟积分器输入通道1采用低频增益平坦化的模拟积分器，数字积分器输入通道2采用基于复化辛普森公式和数字信号处理器的数字积分器，标准电流互感器信号采用高精度时钟和专用的数据采集卡进行采集，该采集系统可根据环境温度的变化对采集信号的转换装置进行补偿，避免温漂对测量准确度的影响，同时具有响应速度快、抑制低频噪声好的特点。本发明的信号分析处理系统5将采集到的两路数据进行运算处理；本发明的人机交互界面6将分析处理系统得出的数据参量实时显示，同时表征罗氏线圈测量准确度的技术参数也将以误差数据和波形的方式同步显示，通过检测装置的外部设备接口对处理系统进行试验配置，其包含有罗氏线圈输入信号通道选择、不同罗氏线圈的参数配置、测量波形输出、硬拷贝及打印等功能，整台监测装置7采用屏蔽外壳进行整体屏蔽，提高装置的抗干扰性能，并将内部组件进行可靠固定，提高装置的稳定性，具有便于携带、易于扩展功能、提高检测工作效率等优点。

本发明的工作原理如下：

参见图2和图3，本发明在实施具体检测时，为了避免外部电磁场的干扰，在该检测装置内部处理单元部分采用屏蔽外壳进行整体屏蔽，同时将该屏蔽外壳进行接地。将一次电流依次接入罗氏线圈8和标准电流互感器9中，通过罗氏线圈8和标准电流互感器9完成一次电流信号的采集，在测量暂态冲击电流信号时，将罗氏线圈8采集到的信号送入模拟积分器输入通道1中，在测量稳态工频电流信号时，将罗氏线圈8采集到的信号送入数字积分器输入通道2中，标准电流互感器9采集到的电流信号经过信号转换器10实现采集信号的电流/电压转换，然后将罗氏线圈8和标准电流互感器9两路采集通道输入到罗氏线圈准确度检测装置7中，在数据的采集中，同步采集信号单元3用来保证两路采集数据的同步接收，为了保证测量数据的稳定性，该同步信号采用脉冲串的形式发送，同时采集多组测量数据，之后将采集的多组数据送入检测装置的核心单元-信号分析处理系统5，该处理系统借助离散傅里叶变换技术实现采集数据的多点分析，结合测差公式

对数据进行计算、分析、处理后，表征罗氏线圈电流测量准确度的测量结果被存储、显示、打印或以其它方式（USB接口）输出，完成这些功能都是通过人机交互界面6来实现的；其中D_测为罗氏线圈的电流测量值，D_标为标准电流互感器的电流测量值。

综上所述，本发明的罗氏线圈电流测量准确度装置数据输入接口采用专用连接头，接线方便，响应速度快，测量结果准确度高，显示界面和按键操作相结合，画面直观，操作简单易用，功能可扩展性强，既可用于罗氏线圈暂态电流的准确度检测，也可用于罗氏线圈稳态电流的准确度检测。本发明装置提高了罗氏线圈电流测量准确度的检测工作效率。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种罗氏线圈电流测量准确度检测装置，其特征在于，包括信号采集系统、信号分析处理系统（5）和人机交互界面（6）；

所述信号采集系统包括被检测罗氏线圈的罗氏线圈输入信号通道和标准电流互感器信号输入通道（4）；所述罗氏线圈输入信号通道包括模拟积分器输入通道（1）和数字积分器输入通道（2）；

所述模拟积分器输入通道（1）、数字积分器输入通道（2）和标准电流互感器信号输入通道（4）和输出端连接信号分析处理系统（5）的输入端，所述信号分析处理系统（5）的输出端连接至人机交互界面（6）；

模拟积分器输入通道（1）、数字积分器输入通道（2）的输入端连接被检测罗氏线圈（8）；标准电流互感器信号输入通道（4）的输入端通过连接信号转换器（10）连接标准电流互感器（9）；

测量暂态冲击电流信号时，罗氏线圈（8）采集到的信号送入模拟积分器输入通道（1）中；在测量稳态工频电流信号时，罗氏线圈（8）采集到的信号送入数字积分器输入通道（2）中；

信号分析处理系统（5）同时采集罗氏线圈输入信号和标准电流互感器输入信号，并进行比较测差计算，得出罗氏线圈的电流测量误差并通过人机交互界面（6）进行显示。

2.根据权利要求1所述的罗氏线圈电流测量准确度检测装置，其特征在于，所述信号采集系统还包括同步采集信号单元（3）；同步采集信号单元（3）同时发送同步采集信号给罗氏线圈输入信号通道和标准电流互感器信号输入通道（4），控制罗氏线圈输入信号通道和标准电流互感器信号输入通道（4）将采集的测量数据同步输入信号分析处理系统（5）。

3.根据权利要求2所述的罗氏线圈电流测量准确度检测装置，其特征在于，所述同步采集信号采用脉冲串的形式发送给罗氏线圈输入信号通道和标准电流互感器信号输入通道（4）。

4.根据权利要求1所述的罗氏线圈电流测量准确度检测装置，其特征在于，模拟积分器输入通道（1）采用低频增益平坦化的模拟积分器。

5.根据权利要求1所述的罗氏线圈电流测量准确度检测装置，其特征在于，数字积分器输入通道（2）采用基于复化辛普森公式和数字信号处理器的数字积分器。

6.根据权利要求1所述的罗氏线圈电流测量准确度检测装置，其特征在于，信号分析处理系统（5）设置于接地的屏蔽外壳内。

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