CN104316893A - 互感器负荷箱的全自动校验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种互感器负荷箱的全自动校验方法，按照以下步骤进行：步骤一，将互感器负荷箱校验装置与被检测信号连接；所述互感器负荷箱校验装置设有处理器；步骤二，将互感器负荷箱校验装置与上位机连接，所述上位机中安装有互感器负荷箱全自动校验模块；所述互感器负荷箱全自动校验模块连接所述处理器；步骤三，上位机通过互感器负荷箱全自动校验模块实时控制、读取互感器负荷箱校验装置所述处理器上的测量值，并进行数据计算处理，从而实现电测计量标准的全自动校验。

Description

互感器负荷箱的全自动校验方法

技术领域

本发明涉及电工仪器测试技术领域，具体地，涉及一种互感器负荷箱的全自动校验方法。

背景技术

互感器负荷箱是在校准电流或电压互感器时，为被校互感器提供模拟负荷的一种多量值的计量仪器。国民经济的迅猛发展使得电力的需求越来越大，电测量互感器工作的稳定性、可靠性，在电测过程控制中至关重要。作为互感器负荷箱校验设备，传统的互感器负荷箱的检测设备体积庞大，环节复杂，操作不方便，不能满足工业现场的使用要求。

随着互感器负荷箱的大量使用，互感器负荷箱的校验工作也日益加剧，传统方法采用大功率程控源输出电压电流信号，采用高精度标准表测试负荷箱两端电压、回路中的电流及电压与电流间的相位，当电压电流负荷箱负载很小时，测量的电压或电流将会很小，这样一般的标准表将不能满足测量精度。且在用外置标准表测量时，也将会给电压电流带来误差，更无法实现实时记录数据和计算出误差，而且操作非常繁琐，要实现大量的检定，费时，费力。

公开号为CN 202330557U的中国实用新型专利，该专利公开了一种互感器负荷箱自动校准装置，包括系统控制器、校验仪、测试信号源、信号切换控制器、LCD显示屏和蜂鸣器，只需要发首次命令到装置，整个校准过程便可自动完成，操作简洁、测试快速；可以采用傅里叶变换法模型进行运算，能够有效地把谐波滤除、测出基波分量，无需硬件滤波，从而避免了硬件滤波造成的峰值偏差和相位偏差。该技术虽然能实现自动校准，但并没有给出控制器以及具体自动测试等具体的技术介绍，且装置的体积相对较大。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种互感器负荷箱的全自动校验方法。

为实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：

一种互感器负荷箱的全自动校验方法，该方法按照以下步骤进行：

步骤一，将互感器负荷箱校验装置与被检测信号连接；所述互感器负荷箱校验装置设有处理器；

步骤二，将互感器负荷箱校验装置与上位机连接，所述上位机中安装有互感器负荷箱全自动校验模块；所述互感器负荷箱全自动校验模块连接所述处理器；

步骤三，上位机通过互感器负荷箱全自动校验模块实时控制、读取互感器负荷箱校验装置所述处理器上的测量值，并进行数据计算处理，从而实现电测计量标准的全自动校验。

优选的，所述处理器单元采用ARM与DSP双核设计，所述DSP与模数转换电路负责交流部分采样、计算，而所述ARM负责直流采样和计算及对电压或电流采样、计算、校准、存储校准数据以及档位切换，最后将直流测量实时值通过SPI通讯方式与DSP通讯，从而使交直流间采用电路严格独立分开，保证设备的可靠性与精度要求。

优选的，所述的互感器负荷箱全自动校验模块，该模块配备被检设备的通讯协议，可以实时得出被检装置的误差，并根据不同的被检设备配备检定方案，实现全自动校验。

具体的，所述的互感器负荷箱全自动校验模块，该模块中设置了各种负荷箱的测试点及测量允许精度。该模块发出电压电流源第一个测试点的电压或电流，负荷箱校验装置接收命令发出电压或电流给负荷箱，同时标准表测出通过负荷箱回路中的电流或电压，该模块接收标准表的数据并和标准值比对计算出误差(计算方法用户可自行设置)，这样该点测试完毕，如果合格该模块直接进行下一点的测试。如果不合格重复再测设定次数，然后直接进行下一点的测试。所有测试点结束后该模块自动保存并形成测试报告，用户可打印出来。

优选地，所述上位机中设有实时操作系统，通过实时操作系统以及RS232通讯协议接口完成实时操作任务。

优选地，所述实时操作系统中设有高精度计时系统，以精确确定实时地操作某个设备或执行某个任务，或精确的计算一个时间函数。这些不仅依赖于一些硬件提供的时钟精度，也依赖于实时操作系统实现的高精度计时功能。

优选地，所述实时操作系统采用多级中断嵌套处理机制，以确保对紧迫程度较高的实时事件进行及时响应和处理。

优选地，所述实时操作系统采用实时调度机制，实时调度机制包括两个方面，一是在调度策略和算法上保证优先调度实时任务；二是建立更多“安全切换”时间点，保证及时调度实时任务。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明能自动实现校准，实时操作系统上再加上RS232通讯协议接口，连接上位机上的配套标准仪器校验模块，就可以实现不同标准设备的全自动校验。原本需要一天时间的才能校验完成的标准设备，现在只需1小时左右就可以完成，大大缩短了校验的时间，使得校验精确更高效。另外通过校验装置中设置处理，将数据处理的交给处理器处理，同时通过DSP进行显示，可以同时手动操作观测实时数据外，

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一较优实施例的流程图；

图2为本发明一较优实施例中采用的互感器负荷箱校验装置结构框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，一种互感器负荷箱的全自动校验方法，该方法按照以下步骤进行：

步骤一，将互感器负荷箱校验装置与被检测信号连接；所述互感器负荷箱校验装置设有处理器；

步骤二，将互感器负荷箱校验装置与上位机连接，所述上位机中安装有互感器负荷箱全自动校验模块；所述互感器负荷箱全自动校验模块连接所述处理器；

步骤三，上位机通过互感器负荷箱全自动校验模块实时控制、读取互感器负荷箱校验装置所述处理器上的测量值，并进行数据计算处理，从而实现电测计量标准的全自动校验。

如图2所示，为本发明一较优实施例采用的互感器负荷箱校验装置，该装置包括：输入电源、功放电路、档位切换电路、采样电路、处理器，其中：所述输入电源连接所述功放电路，所述功放电路的输入端处理器，所述功放电路输出端连接所述档位切换电路的输入端，所述档位切换电路的输出端连接所述采样电路的输入端，所述采样电路的输出端连接所述处理器的输入端；所述功放电路对输入的功率源进行放大，并将放大后的信号传给所述档位切换电路，所述档位切换电路根据输入功率源大小，自动选择电压或电流档位，使测量信号传输到采样电路的值保持在输入范围内；所述采样电路对输入的电压或电流信号进行采样，经A/D转换成数字信号并传输给所述处理器；所述处理器对采集的数据进行实时处理，并通过显示电路显示出来；所述处理器同时通过所述功放电路进行采样控制。

所述输入电源采用大功率开关电源，该大功率开关电源与电压或电流精密采样电路结合；采用大功率功率源与多量限高精度标准表结合，将电压大功率源和电流高精度表结合或将电流大功率源与电压高精度表结合，电压或电流校验采用一路功放电路分时复用。

所述采样电路采用精密电压或电流采样电路，所述精密电压或电流采样电路采用逐次逼近型模数转换电路，该模数转换电路内设有一个16位无失码采样模数转换器、一个内部转换时钟、一个多功能串行接口端口以及一个采样保持电路。

所述处理器单元采用ARM与DSP双核设计，所述DSP与模数转换电路负责交流部分采样、计算，而所述ARM负责直流采样和计算及对电压或电流采样、计算、校准、存储校准数据以及档位切换，最后将直流测量实时值通过SPI通讯方式与DSP通讯，从而使交直流间采用电路严格独立分开，保证设备的可靠性与精度要求。DSP主要负责电压或电流信号的采集与FFT计算，电压或电流档位计算与切换以及人机界面与键盘控制，这样既可以减轻DSP计算的负担，又可以将表源分开，使表源之间互相不受影响。

当然，在其他实施例中，采集的数据处理可以在上位机上进行，这样可以提高处理速度。

本实施例中，所述的互感器负荷箱全自动校验模块，该模块配备被检设备的通讯协议，可以实时得出被检装置的误差，并根据不同的被检设备配备检定方案，实现全自动校验。具体地，所述的互感器负荷箱全自动校验模块，该模块设置了各种负荷箱的测试点及测量允许精度(用户可自行编辑)。该模块发出电压电流源第一个测试点的电压或电流，负荷箱校验装置接收命令发出电压或电流给负荷箱，同时标准表测出通过负荷箱回路中的电流或电压，该模块接收标准表的数据并和标准值比对计算出误差(计算方法用户可自行设置)，这样该点测试完毕，如果合格该模块直接进行下一点的测试。如果不合格重复再测两次，然后直接进行下一点的测试。所有测试点结束后该模块自动保存并形成测试报告(该测试报告格式可根据用户自行修改)，用户可打印出来。

本实施例中，所述DSP对采集数据进行快速傅氏变换(FFT)，该变换是离散傅氏变换的快速算法，它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。计算离散傅里叶变换的快速方法，有按时间抽取的FFT算法和按频率抽取的FFT算法。前者是将时域信号序列按偶奇分排，后者是将频域信号序列按偶奇分排。它们都借助于的两个特点：一是的周期性；另一是的对称性，这里符号*代表其共轭。这样，便可以把离散傅里叶变换的计算分成若干步进行，计算效率大为提高。

本实施例中，所述档位切换电路设有模拟多路开关，该开关与芯片74HC595控制继电器将大小电压独立分开测量，改变取样保持电路放大倍数，根据输入电压大小，自动选择合适的档位，使测量信号传输到模数转换器的值保持在输入范围内。

本实施例中，所述上位机中设有实时操作系统，通过实时操作系统以及RS232通讯协议接口完成实时操作任务。实时操作系统具有实时性，能从硬件方面支持实时控制。其中实时性是第一要求，需要调度一切可利用的资源完成实时控制任务，其次提高系统的使用效率，重要特点是要满足对时间的限制和要求。实时操作系统的特点：

1)高精度计时系统

计时精度是影响实时性的一个重要因素。在实时应用系统中，经常需要精确确定实时地操作某个设备或执行某个任务，或精确的计算一个时间函数。这些不仅依赖于一些硬件提供的时钟精度，也依赖于实时操作系统实现的高精度计时功能。

2)多级中断机制

一个实时应用系统通常需要处理多种外部信息或事件，但处理的紧迫程度有轻重缓急之分。有的必须立即作出反应，有的则可以延后处理。因此，需要建立多级中断嵌套处理机制，以确保对紧迫程度较高的实时事件进行及时响应和处理。

3)实时调度机制

实时操作系统不仅要及时响应实时事件中断，同时也要及时调度运行实时任务。但是，处理机调度并不能随心所欲的进行，因为涉及到两个进程之间的切换，只能在确保“安全切换”的时间点上进行，实时调度机制包括两个方面，一是在调度策略和算法上保证优先调度实时任务；二是建立更多“安全切换”时间点，保证及时调度实时任务。

本发明采用上述技术校验过程全自动，设置完毕后(所属设置包括被校负荷箱的型号、量程、厂家、需测的测试点等)，点击上位机全自动校验模块中的启动命令，自动完成各种检验点和校验功能的检定并自动生成报表。当然，通过上述装置本身的设置，也可以进行手动校验操作，处理器会实时处理和显示处理结果。

本发明具有检定先进，使用模拟源的动态数据作为检验数字来源，能够反映出被检设备的现场使用情况。

本发明具有溯源先进性，建立了0.01％级的数字溯源技术，使用高精度的AD转换，通过AD转换，和已有的0.01级的模拟基准实现量传。

本发明功能配置先进性，可以选择相关的国标和行业标准，也可以根据用户的自己的需求编辑测试点和测试要求。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种互感器负荷箱的全自动校验方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

步骤一，将互感器负荷箱校验装置与被检测信号连接；所述互感器负荷箱校验装置设有处理器；

步骤二，将互感器负荷箱校验装置与上位机连接，所述上位机中安装有互感器负荷箱全自动校验模块；所述互感器负荷箱全自动校验模块连接所述处理器；

步骤三，上位机通过互感器负荷箱全自动校验模块实时控制、读取互感器负荷箱校验装置所述处理器上的测量值，并进行数据计算处理，从而实现电测计量标准的全自动校验。

2.根据权利要求1所述的互感器负荷箱的全自动校验方法，其特征在于，所述处理器单元采用ARM与DSP双核设计，所述DSP与模数转换电路负责交流部分采样、计算，而所述ARM负责直流采样和计算及对电压或电流采样、计算、校准、存储校准数据以及档位切换，最后将直流测量实时值通过SPI通讯方式与DSP通讯，从而使交直流间采用电路严格独立分开，保证设备的可靠性与精度要求。

3.根据权利要求2所述的互感器负荷箱的全自动校验方法，其特征在于，DSP负责电压或电流信号的采集与FFT计算，电压或电流档位计算与切换以及人机界面与键盘控制。

4.根据权利要求1所述的互感器负荷箱的全自动校验方法，其特征在于，所述的互感器负荷箱全自动校验模块，该模块配备被检设备的通讯协议，可以实时得出被检装置的误差，并根据不同的被检设备配备检定方案，实现全自动校验。

5.根据权利要求4所述的互感器负荷箱的全自动校验方法，其特征在于，所述的互感器负荷箱全自动校验模块，该模块中设置了各种负荷箱的测试点及测量允许精度；该模块发出电压电流源第一个测试点的电压或电流，负荷箱校验装置接收命令发出电压或电流给负荷箱，同时标准表测出通过负荷箱回路中的电流或电压，该模块接收标准表的数据并和标准值比对计算出误差，这样该点测试完毕，如果合格该模块直接进行下一点的测试。如果不合格重复再测设定次数，然后直接进行下一点的测试。所有测试点结束后该模块自动保存并形成测试报告，用户可打印出来。

6.根据权利要求1-5任一项所述的互感器负荷箱的全自动校验方法，其特征在于，所述上位机中设有实时操作系统，通过实时操作系统以及RS232通讯协议接口完成实时操作任务。

7.根据权利要求6所述的互感器负荷箱的全自动校验方法，其特征在于，所述实时操作系统中设有高精度计时系统，以精确确定实时地操作某个设备或执行某个任务，或精确的计算一个时间函数。

8.根据权利要求6所述的互感器负荷箱的全自动校验方法，其特征在于，所述实时操作系统采用多级中断嵌套处理机制，以确保对紧迫程度较高的实时事件进行及时响应和处理。

9.根据权利要求6所述的互感器负荷箱的全自动校验方法，其特征在于，所述实时操作系统采用实时调度机制，实时调度机制包括两个方面，一是在调度策略和算法上保证优先调度实时任务；二是建立更多“安全切换”时间点，保证及时调度实时任务。