CN103344838A - 大电流下测量微欧级分流器阻值的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大电流下测量微欧级分流器阻值的装置及数据处理方法，包括数据采集系统、数据处理分析系统和人机交互系统三部分。数据采集系统由第一通道、第二通道、数据采集芯片和同步信号发生器组成，通过专用线缆将采集的数据送入数据采集系统输入端，数据采集系统的输出端连接在数据处理分析系统的输入端，数据处理分析系统的输出端连接有人机交互系统，通过人机交互系统完成试验任务的设置，控制和检测。该阻值测量装置通过专用连接头可方便的连接到待测分流器，通过数据处理分析系统的软件设置，能够实时的完成分流器的阻值显示及存储。用于标定分流器的阻值，并可扩展到常用的微欧级电阻值的准确标定。

Description

大电流下测量微欧级分流器阻值的装置和方法

技术领域

本发明属于电阻值测试技术领域，涉及大电流下测试电阻的测量装置和方法，尤其涉及大电流下测量微欧级分流器阻值的装置和方法。

背景技术

随着高压输电工程的快速发展，对于输电的大电流准确测量也变得更加迫切，分流器正是完成此项功能的主要设备之一，为了保证分流器的质量及使用过程的准确与可靠，对这类分流器进行合理、有效地阻值检测是非常必要的。输电系统电流测试用分流器的阻值标定测量是输电系统中一项重要试验，该阻值测量装置是这项试验的主要设备。

分流器基本都采用如图1所示的工作原理，由此看出分流器实际就是一个阻值很小的四端口电阻，将一次待测量电流施加到该电阻的两端，在该电阻的另外两端读取电流流经该电阻时产生的电压。通过读取该电压值和分流器标定的阻值逆推得出一次电流。目前，针对分流器的阻值测量有着广阔的需求，现有的测量装置是在小电流下通过电桥法直接测量分流器的电阻值，由于其测试电流小、而电阻值非常小，存在有测量准确度不高，测试效率低等缺点，难以满足试验需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种大电流下测量微欧级分流器阻值的装置和方法，该装置和方法可以有效的提高测量微欧级分流器电阻值的准确度和效率。

为达到上述目的，本发明提供了一种大电流下测量微欧级分流器阻值的装置，包括大电流发生器、阻值测量装置、标准电流互感器及标准采样电阻器；所述标准电流互感器与所述分流器串联连接后连接在大电流发生器两端，所述标准采样电阻器与所述标准电流互感器并联连接，所述阻值测量装置的输入端分别与所述标准采样电阻器及分流器的电压输出端相连接；

所述阻值测量装置包括数据采集系统、专用测试模块及人机交互系统，专用测试模块包括数据处理模块及设备控制模块，所述数据采集系统包括同步信号发生器、数据采集芯片、第一通道及第二通道，所述第一通道及第二通道的输入端分别与所述标准采样电阻器的电压输出端及所述分流器的电压输出端相连接，所述第一通道及第二通道的输出端与所述数据采集芯片的输入端相连接，所述数据采集芯片的输出端及控制端分别与所述数据处理模块的输入端及所述同步信号发生器的输出端相连接，所述设备控制模块输出端与所述同步信号发生器的控制端相连接，所述人机交互系统的输入端与所述数据处理模块的输出端相连接。

所述第一通道输入端与所述标准采样电阻器的电压输出端通过双层屏蔽线相连接；

所述第二通道输入端与所述分流器的电压输出端通过双层屏蔽线相连接。

所述专用测试模块包括用于控制所述设备控制模块的参数设置模块。

所述人机交互系统包括显示器、按键、存储器、电源模块及外接端口，所述显示器分别与按键、存储器、电源模块及外接端口相连接。

所述电源模块包括蓄电池及外接电源接口。

所述数据处理模块内设有DSP软件可编程器件。

相应的，本发明还提供了一种大电流下测量微欧级分流器阻值的方法，包括以下步骤:

1)通过大电流发生器在一次侧产生大电流I，标准电流互感器和分流器在该电流回路中测量该同一参考源；

2)标准采样电阻器上测量的电压U_R通过第一通道送入到阻值测量装置，分流器的电阻r上两端测得的电压信号U_r通过第二通道送入到数据处理模块中，其中，

U_r＝I·r，k为标准电流互感器的电流变比，R为标准采样电阻器的阻值；

3)设备控制模块通过控制同步脉冲信号保证两路电压模拟量的同步接收，经第一通道及第二通道将采集的两路电压模拟量送入到数据处理模块中，数据处理模块根据采集到的两路电压进行计算ΔU＝|U_R-U_r|，最后利用电压计算公式

推导计算得出测量分流器的阻值 $r=(1-\frac{\mathrm{\ΔU}}{U_R})\·\frac{R}{k}.$

所述标准采样电阻器的阻值R和标准电流互感器8的电流变比k通过人机交互系统设定。

本发明具有以下有益效果:

(1)本发明可在大电流下准确测量微欧级分流器的阻值，并将该阻值直接计算得出并进行显示，完成对微殴级分流器阻值的测量，抗干扰能力强。

(2)本发明采用大电流下测量微欧级分流器的阻值，使测试条件与分流器的工作条件较为接近；采用同步采样和差值测量方法，消除了测试大电流波动对测量带来的影响，从而有效的提高了测量微殴级分流器阻值的精度。

(3)本发明实现了自动化测量，通过人机交互系统完成试验任务的设置，控制和检测，从而有效的提高了测量的效率，同时减小了人为差错。

附图说明

图1为分流器1结构原理图；

图2为本发明阻值测量线路连接示意图；

图3为阻值测量装置13的结构示意图；

图4为专用测试模块12的结构示意图。

图中:1为分流器，2为第一通道，3为第二通道，4为同步信号发生器，5为数据处理模块，6为参数设置模块，7为设备控制模块、8为标准电流互感器，9为标准采样电阻器，10为人机交互系统，11为大电流发生器，12为专用测试模块，13为阻值测量装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

参见图1，常用的分流器1的结构包括一次通流部分和电压输出端口，其中将所述分流器1的一次通流部分串入到测试大电流回路中，分流器1产生的电压通过电压输出端口连接专用引线将该模拟电压输出。

参考图2及图3，本发明包括阻值测量装置13、标准电流互感器8及标准采样电阻器9，所述标准电流互感器8与所述分流器1串联连接，所述标准采样电阻器9与所述标准电流互感器8并联连接，所述阻值测量装置13的输入端分别与所述标准采样电阻器9及分流器1的电压输出端相连接。

参见图3，本发明所述的阻值测量装置13包括第一通道2、第二通道3、同步信号发生器4及专用测试模块12，所述专用测试模块12通过控制同步信号发生器4在同一时刻接收两路输入通道数据，该专用测试模块12的输出端连接有人机交互系统10，通过人机交互系统10可以完成相关参数的输入及测量结果的输出。

具体地说，阻值测量装置13包括:专用测试模块12、人机交互系统10、同步信号发生器4、第一通道2及第二通道3。所述第一通道2及第二通道3的输入端分别与所述标准采样电阻器9的电压输出端及所述分流器1的电压输出端通过双层屏蔽线相连接，所述第一通道2和第二通道3的输出端与数据处理模块5的输入端相连，所述设备控制模块7进一步连接有所述同步信号发生器4，所述同步信号发生器4的输出端分别与第一通道2和第二通道3的输入端相连，这样，在采集两路电压数据时，数据处理模块5通过同步信号发生器4发出的同步脉冲信号保证在同一时刻采集所述电压数据，所述人机交互系统包括显示器、按键、存储器、电源模块及外接端口，所述显示器分别与按键、存储器、电源模块及外接端口相连接。

本发明通过接收同步信号发生器4发出的同步脉冲信号进行精确的同步采样，该同步脉冲信号采用脉冲串的形式发送，结合高精度时钟和数据采集芯片将两路小电压模拟量同一时刻的值送入数据处理处理模块5中，该采集过程可避免环境温度的变化和一次电流波动带来的小电压变化对采集数据准确性的影响，同时还具有自稳零、自校正等保证测量精度的功能。

参考图4，所述人机交互系统10与专用测试模块12相连所述专用测试模块12包括参数设置模块6、设备控制模块7及数据处理模块5，用户可以通过所述参数设置模块6预设所述大电流发生器11的输出电流值、标准互感器的变比、采样电阻的参数及第一通道2及第二通道3的采样参数，所述设备控制模块7根据所述大电流发生器11的预设输出电流值控制所述大电流发生器11产生大电流，同时所述设备控制模块7根据所述第一通道2及第二通道3的采样参数控制所述数据处理模块5接收所述两路电压模拟量，所述数据处理模块5根据所述两路电压模拟量得到所述分流器1的电阻值，即可恨据所述电阻值生成满足特定格式要求的原始记录、报表及测量报告。

本发明所述的设备控制模块7通过控制同步脉冲信号的发出，接收同时采集到的两路电压模拟量，通过解相应的公式对该数据进行运算处理，为了实现整套装置的简单、可靠、易携带，所述数据处理模块5采用基于主处理芯片TI公司的TMS320系列DSP软件可编程器件和相应的其它硬件，并对电路进行硬件设计优化，采用的软件以CCS3.1作为开发工具，利用该主处理芯片专用的硬件乘法器嵌入电压计算功能和差值测量功能，保证测量数据的可靠与快速准确处理，并通过嵌入软件实现该装置与外部设备的互联，提升装置的优异性能。本发明中人机交互系统10采用智能彩色液晶显示屏和相应的操作按键组成，通过操作按键输入预设值，从而完成不同类型分流器1阻值测量的具体试验要求，并将所得数据等进行输出、拷贝。整个阻值测量装置13进行整体屏蔽，并采用蓄电池与外部双电源供电模式，提高装置的抗干扰性能，具有便于携带、重量轻、操作简单、提高阻值测量工作效率等优点。

本发明的工作原理如下:

参见图2和图3，本发明在实施阻值测量时，通过大电流发生器11在一次侧产生大电流I，将标准电流互感器8和分流器1串入该电流回路中测量这同一参考源，标准电流互感器8的电流变比为已知量k，并在该标准电流互感器8的二次侧并入标准采样电阻器9，该标准采样电阻器9为已知阻值为R的高精度电阻，将在所述标准采样电阻器9上测量的电压U_R通过第一通道2送入到数据处理模块5中，易知

所述分流器1的电阻r上两端测得的电压信号U_r通过第二通道3送入到数据处理模块5中，易知U_r＝I·r，在这两路电压模拟量的采集过程中，通过设备控制模块7控制同步脉冲信号保证两路电压模拟量的同步接收，经输入第一通道2及第二通道3将采集的两路电压模拟量送入到数据处理模块5中，所述数据处理模块5借助预先编制好的差值测量软件对数掘进行计算，得出ΔU＝|U_R-U_r|，利用电压计算公式

推导计算得出测量分流器1的阻值针对不同等级的分流器1，通过利用人机交互系统10与参数设置模块6互联来设定预先给定的R、k值，表征该分流器1的阻值测量结果被显示、存储或以其它方式(USB接口)输出完成。

综上所述，本发明的阻值测量装置13采用具有高速处理功能的DSP软件可编程器件，响应速度快，集成通信处理芯片和蓄电池，智能彩色显示器和按键操作相结合，画面直观，操作简单易用，功能可扩展性强，具有成本较低、携带使用方便、工作可靠、阻值自动计算及显示的优点，提高了阻值测量的工作效率。该装置可用于微欧级分流器1电阻的测量，也可用于一般微欧级做标准用小电阻的阻值准确标定。

Claims (8)

1..一种大电流下测量微欧级分流器阻值的装置，其特征在于，包括大电流发生器(11)、阻值测量装置(13)、标准电流互感器(8)及标准采样电阻器(9)；所述标准电流互感器(8)与所述分流器(1)串联连接后连接在大电流发生器(11)两端，所述标准采样电阻器(9)与所述标准电流互感器(8)并联连接，所述阻值测量装置(13)的输入端分别与所述标准采样电阻器(9)及分流器(1)的电压输出端相连接；

所述阻值测量装置(13)包括数据采集系统、专用测试模块(12)及人机交互系统(10)，所述专用测试模块(12)包括数据处理模块(5)及设备控制模块(7)，所述数据采集系统包括同步信号发生器(4)、数据采集芯片、第一通道(2)及第二通道(3)，所述第一通道(2)及第二通道(3)的输入端分别与所述标准采样电阻器(9)的电压输出端及所述分流器(1)的电压输出端相连接，所述第一通道(2)及第二通道(3)的输出端与所述数据采集芯片的输入端相连接，所述数据采集芯片的输出端及控制端分别与所述数据处理模块(5)的输入端及所述同步信号发生器(4)的输出端相连接，所述设备控制模块(7)输出端与所述同步信号发生器(4)的控制端相连接，所述人机交互系统(10)的输入端与所述数据处理模块(5)的输出端相连接。

2.根据权利要求1所述的大电流下测量微欧级分流器阻值的装置，其特征在于，所述第一通道(2)输入端与所述标准采样电阻器(9)的电压输出端通过双层屏蔽线相连接；

所述第二通道(3)输入端与所述分流器(1)的电压输出端通过双层屏蔽线相连接。

3.根据权利要求1所述的大电流下测量微欧级分流器1阻值的装置，其特征在于，所述人机交互系统(10)包括显示器、按键、存储器、电源模块及外接端口，所述显示器分别与按键、存储器、电源模块及外接端口相连接。

4.根据权利要求3所述的大电流下测量微欧级分流器阻值的装置，其特征在于，所述电源模块包括蓄电池及外接电源接口。

5.根据权利要求1所述的大电流下测量微欧级分流器阻值的装置，其特征在于，所述专用测试模块(12)包括用于控制所述设备控制模块(7)的参数设置模块(6)。

6.根据权利要求1所述的大电流下测量微欧级分流器阻值的装置，其特征在于，所述数据处理模块(5)内设有DSP软件可编程器件。

7.一种基于权利要求1所述的大电流下测量微欧级分流器阻值的方法，其特征在于，包括以下步骤:

1)通过大电流发生器(11)在一次侧产生大电流I，标准电流互感器(8)和分流器(1)在该电流回路中测量该同一参考源；

2)标准采样电阻器(9)上测量的电压U_R通过第一通道(2)送入到阻值测量装置(13)，分流器1的电阻r上两端测得的电压信号u_r通过第二通道(3)送入到数据处理模块(5)中，其中，

U_r＝I·r，k为标准电流互感器(8)的电流变比，R为标准采样电阻器(9)的阻值；

3)设备控制模块(7)通过控制同步脉冲信号保证两路电压模拟量的同步接收，经第一通道(2)及第二通道(3)将采集的两路电压模拟量送入到数据处理模块(5)中，数据处理模块(5)根据采集到的两路电压进行计算ΔU＝|U_R-U_r|，最后利用电压计算公式

推导计算得出测量分流器(1)的阻值 $r=(1-\frac{\mathrm{\ΔU}}{U_R})\·\frac{R}{k}.$

8.根据权利要求7所述的大电流下测量微欧级分流器阻值的方法，其特征在于，所述标准采样电阻器(9)的阻值R和标准电流互感器(8)的电流变比k通过人机交互系统(10)设定。

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