CN111289783A - 一种整检装置校验仪及其校准电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整检装置校验仪及其校准电路，所述校准电路包括同相电压输入模块、正交电压输入模块、同相电压输出模块、正交电压输出模块、同相采样模块、正交采样模块、模拟运算器、反馈模块和基准电压源，同相电压输出模块的输出端连接同相采样模块的输入端并输出同相电压，正交电压输出模块的输出端连接正交采样模块的输入端并输出正交电压，采样模块连接模拟运算器的输入端，模拟运算器的输出端连接指零仪的第一端和反馈模块的第一输入端，指零仪的第二端和基准电压源的另一端连接反馈模块的输入端，反馈模块的输出端连接正交电压输出模块的第二输入端。本发明实现了对整检装置校验仪的整体校准，提高整检装置校验仪的可靠性。

Description

一种整检装置校验仪及其校准电路

技术领域

本发明涉及技术电子互感器检验技术领域，特别涉及一种整检装置校验仪及其校准电路。

背景技术

整检装置校验仪用于校准现有的互感器校验仪整体检定装置(以下简称整检装置)，具体是对互感器检验仪整体检定装置的工频参考电源和微差参考电源的比率误差进行校准操作。目前一般是采用的JJG 169-2010《互感器校验仪检定规程》附录D中所述互感器校验仪整体检定装置校准方法。

整检装置校验仪由变比器、阻抗标准器、工频指零仪等设备组成，现有整检装置校验仪校准是分别对装置内器件变比器和阻抗标准器、工频指零仪分别校准，无法整体对整检装置校验仪进行校准；由于校准条件的限制，导致整检装置校验仪校准整检装置的原理采用的是间接测量法中的零值法，该方法进行校准设备复杂、操作麻烦。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种整检装置校验仪及其校准电路，可实现对整检装置校验仪的整体校准。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种整检装置校验仪的校准电路，同相电压输入模块、正交电压输入模块、同相电压输出模块、正交电压输出模块、同相采样模块、正交采样模块、模拟运算器、反馈模块和基准电压源，交流输入电压通过第一变阻器连接所述同相电压输入模块的输入端和正交电压输入模块的输入端，所述同相电压输入模块的输出端连接所述同相电压输出模块的输入端，所述正交电压输入模块的输出端连接所述正交电压输出模块的第一输入端，所述同相电压输出模块的输出端连接同相采样模块的输入端并输出同相电压，所述正交电压输出模块的输出端连接正交采样模块的输入端并输出正交电压，所述同相采样模块的输出端连接模拟运算器的第一输入端，所述正交采样模块的输出端连接所述模拟运算器的第二输入端，所述模拟运算器的输出端连接指零仪的第一端和反馈模块的第一输入端，所述指零仪的第二端连接所述基准电压源的一端，所述基准电压源的另一端连接所述反馈模块的第二输入端，所述反馈模块的输出端连接所述正交电压输出模块的第二输入端。

优选的，所述的整检装置校验仪的校准电路中，所述同相电压输入模块包括跟随单元和第一放大单元，交流输入电压通过第一变阻器连接跟随单元的输入端，所述跟随单元的输出端连接所述第一放大单元的输入端，所述第一放大单元的输出端连接所述同相电压输出模块的输入端。

优选的，所述的整检装置校验仪的校准电路中，所述正交电压输入模块包括移相单元、第二放大单元、第二变阻器和第三变阻器，交流输入电压通过第一变阻器连接移相单元的输入端，所述移相单元的输出端连接所述第二放大单元的输入端，所述第二放大单元的输出端连接所述正交电压输出模块的第一输入端，所述移相单元还连接所述第二变阻器的第一端、第二端和控制端，所述放大单元还连接所述第三变阻器的第一端、第二端和控制端。

优选的，所述的整检装置校验仪的校准电路中，所述同相电压输出模块包括第一互感器和第一放大器，所述第一放大器的同相输入端连接所述第一放大单元的输出端，所述第一放大器的反相输入端接地，所述第一放大器的输出端连接所述第一互感器的一次绕组的一端，所述第一互感器的一次绕组的另一端接地，所述第一互感器的二次绕组的一端和另一端连接同相采样模块的输入端并输出同相电压。

优选的，所述的整检装置校验仪的校准电路中，所述正交电压输出模块包括第二互感器和第二放大器，所述第二放大器的反相输入端连接所述第二放大单元的输出端，所述第二放大器的同相输入端连接所述反馈模块的输出端，所述第二放大器的输出端连接所述第二互感器的一次绕组的一端，所述第二互感器的一次绕组的另一端接地，所述第二互感器的二次绕组的一端和另一端连接正交采样模块的输入端并输出正交电压。

优选的，所述的整检装置校验仪的校准电路中，所述同相采样模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端连接所述第一互感器的一端，所述第二电阻的一端连接所述第一互感器的另一端，所述第一电阻的另一端和第二电阻的另一端为公共端并连接模拟运算器的第一输入端。

优选的，所述的整检装置校验仪的校准电路中，所述正交采样模块包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端连接所述第二互感器的一端，所述第四电阻的一端连接所述第二互感器的另一端，所述第三电阻的另一端和第四电阻的另一端为公共端并连接模拟运算器的第二输入端。

优选的，所述的整检装置校验仪的校准电路中，所述反馈模块包括差分放大器，所述差分放大器的反相输入端连接所述模拟运算器的输出端，所述差分放大器的同相输入端连接所述基准电压源的另一端，所述差分放大器的输出端连接所述第二放大器的同相输入端。

优选的，所述的整检装置校验仪的校准电路中，所述第一电阻和第三电阻的阻值相同，所述第二电阻和第四电阻的阻值相同。

一种整检装置校验仪，包括如上所述的整检装置校验仪的校准电路。

相较于现有技术，本发明提供的整检装置校验仪及其校准电路中，所述校准电路包括同相电压输入模块、正交电压输入模块、同相电压输出模块、正交电压输出模块、同相采样模块、正交采样模块、模拟运算器、反馈模块和基准电压源，交流输入电压通过第一变阻器连接所述同相电压输入模块的输入端和正交电压输入模块的输入端，所述同相电压输入模块的输出端连接所述同相电压输出模块的输入端，所述正交电压输入模块的输出端连接所述正交电压输出模块的第一输入端，所述同相电压输出模块的输出端连接同相采样模块的输入端并输出同相电压，所述正交电压输出模块的输出端连接正交采样模块的输入端并输出正交电压，所述同相采样模块的输出端连接模拟运算器的第一输入端，所述正交采样模块的输出端连接所述模拟运算器的第二输入端，所述模拟运算器的输出端连接指零仪的第一端和反馈模块的第一输入端，所述指零仪的第二端连接所述基准电压源的一端，所述基准电压源的另一端连接所述反馈模块的第二输入端，所述反馈模块的输出端连接所述正交电压输出模块的第二输入端。本发明实现了对整检装置校验仪的整体校准，提高整检装置校验仪的可靠性。

附图说明

图1为本发明提供的整检装置校验仪的校准电路的一较佳实施例的原理图。

具体实施方式

本发明提供一种整检装置校验仪及其校准电路，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明实施例提供的整检装置校验仪的校准电路，包括同相电压输入模块1、正交电压输入模块2、同相电压输出模块3、正交电压输出模块4、同相采样模块5、正交采样模块6、模拟运算器7、反馈模块8和基准电压源9，交流输入电压AC通过第一变阻器W1连接所述同相电压输入模块1的输入端和正交电压输入模块2的输入端，所述同相电压输入模块1的输出端连接所述同相电压输出模块3的输入端，所述正交电压输入模块2的输出端连接所述正交电压输出模块4的第一输入端，所述同相电压输出模块3的输出端连接同相采样模块5的输入端并输出同相电压，所述正交电压输出模块4的输出端连接正交采样模块6的输入端并输出正交电压，所述同相采样模块5的输出端连接模拟运算器7的第一输入端，所述正交采样模块6的输出端连接所述模拟运算器7的第二输入端，所述模拟运算器7的输出端连接指零仪10的第一端和反馈模块8的第一输入端，所述指零仪10的第二端连接所述基准电压源9的一端，所述基准电压源9的另一端连接所述反馈模块8的第二输入端，所述反馈模块8的输出端连接所述正交电压输出模块4的第二输入端。

具体的，本发明分两路分别输出同相输出电压和正交输出电压，在进行同相分量校准时，只需将感应分压器接入同相电压输出模块3的输出端，即可对整检装置校验仪进行校准；正交分量校准时，只需将感应分压器接入正交电压输出模块4的输出端，但是需满足同相输出电压和正交输出电压的相位相差90度，电压大小相同，所以通过验证同相输出电压和正交输出电压的大小和相位值即可实现整检装置校验仪的整体自校准，提高整检装置校验仪的可靠性。

具体的，请继续参阅图1，所述同相电压输入模块1包括跟随单元11和第一放大单元12，交流输入电压AC通过第一变阻器W1连接跟随单元11的输入端，所述跟随单元11的输出端连接所述第一放大单元12的输入端，所述第一放大单元12的输出端连接所述同相电压输出模块3的输入端，具体的，交流输入电压AC通过跟随单元11进行相位跟随并经过第一放大单元12进行功率放大后输出电压至所述同相电压输出模块3的输入端，使所述同相电压输出模块3输出同相电压，所述跟随单元和第一放大单元可采用现有的跟随电路和放大电路，本发明对此不做限定，其具体原理为现有技术，在此不再赘述。

进一步的，请继续参阅图1，所述正交电压输入模块2包括移相单元21、第二放大单元22、第二变阻器W2和第三变阻器W3，交流输入电压AC通过第一变阻器W1连接移相单元21的输入端，所述移相单元21的输出端连接所述第二放大单元22的输入端，所述第二放大单元22的输出端连接所述正交电压输出模块4的第一输入端，所述移相单元21还连接所述第二变阻器W2的第一端、第二端和控制端，所述放大单元22还连接所述第三变阻器W3的第一端、第二端和控制端，具体的，所述移相单元21用于对输入的电压进行90°移相，以使所述同相电压和正交电压的相位差为90°，所述第二放大单元22用于进行功率放大，所述第二变阻器W2和第三变阻器W3用于进行调节以使所述同相电压与所述正交电压大小相等，所述移相单元和第二放大单元可采用现有的移相电路和放大电路，本发明对此不做限定，其具体原理为现有技术，在此不再赘述。

进一步的，所述同相电压输出模块3包括第一互感器T1和第一放大器F1，所述第一放大器F1的同相输入端连接所述第一放大单元12的输出端，所述第一放大器F1的反相输入端接地，所述第一放大器F1的输出端连接所述第一互感器T1的一次绕组的一端，所述第一互感器T1的一次绕组的另一端接地，所述第一互感器T1的二次绕组的一端和另一端连接同相采样模块5的输入端并输出同相电压，具体的，所述第一放大器F1用于对输入的电压进行放大处理，所述第一互感器T1用于输出同相电压并输出同相电压至所述同相采样模块5进行采样。

进一步的，所述正交电压输出模块4包括第二互感器T2和第二放大器F2，所述第二放大器F2的反相输入端连接所述第二放大单元F2的输出端，所述第二放大器F2的同相输入端连接所述反馈模块8的输出端，所述第二放大器F2的输出端连接所述第二互感器T2的一次绕组的一端，所述第二互感器T2的一次绕组的另一端接地，所述第二互感器T2的二次绕组的一端和另一端连接正交采样模块6的输入端并输出正交电压，具体的，所述第二放大器F2用于对输入的电压进行放大处理，所述第二互感器T2用于输出正交电压并将所述正交电压输出至正交采样模块6进行采样。

进一步的，所述同相采样模块5包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1的一端连接所述第一互感器T1的一端，所述第二电阻R2的一端连接所述第一互感器T1的另一端，所述第一电阻R1的另一端和第二电阻R2的另一端为公共端并连接模拟运算器7的第一输入端，具体的，本发明通过第一电阻R1和第二电阻R2分压采样，实现了对同相电压的采样。

进一步的，所述正交采样模块6包括第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三电阻R3的一端连接所述第二互感器T2的一端，所述第四电阻R4的一端连接所述第二互感器T2的另一端，所述第三电阻R3的另一端和第四电阻R4的另一端为公共端并连接模拟运算器7的第二输入端，具体的，本发明通过第三电阻R3和第四电阻R4分压采样，实现了对正交电压的采样。

优选的，所述第一电阻R1和第三电阻R3的阻值相同，所述第二电阻R2和第四电阻R4的阻值相同，进而保证同相电压和正交电压在同一采样条件下进行采样，保证后续计算结果的可靠性。

进一步的，所述反馈模块8包括差分放大器F3，所述差分放大器F3的反相输入端连接所述模拟运算器7的输出端，所述差分放大器F3的同相输入端连接所述基准电压源9的另一端，所述差分放大器F3的输出端连接所述第二放大器22的同相输入端，本发明通过设置反馈模块8进行反馈补偿，能够保证同样电压和正交电压相等。

为了更好的理解本发明，以下结合图1对本发明的技术方案进行详细说明：

AC电压一路通过跟随、放大后进入功率放大，通过互感器T1输出同相交流电压(百分表电压)，另一路通过移相90度、放大后进入功率放大，输出正交电压，通过采样电压Ua、Ub进行模拟计算得出对地相对电压Ud，反馈到差分放大器F3，对功率放大器进行反馈补偿，从而保证Ua＝Ub，通过调节W2和W3使Ud＝√2V，指零仪显示为0.000，此时AX与AoXo电压之间相位相差90度且大小相等；

换而言之，当AX与AoXo电压之间相位相差90度且大小相等时,通过电路设置，R1＝R3，R2＝R4，则Ua＝Ub,根据勾股定律得出：

若正交电压Ub≠同相电压Ua或正交电压与同相电压相位差≠90度，则Ud不等于√2，所以通过将Ud反馈到差动放大作为反馈驱动信号调节Ub的大小，使输出电压Ub满足

的公式条件。所以只要基准电压足够的准确且Ud＝基准电压，即指零仪显示为零。

综上所述，本发明提供的整检装置校验仪及其校准电路中，所述校准电路包括同相电压输入模块、正交电压输入模块、同相电压输出模块、正交电压输出模块、同相采样模块、正交采样模块、模拟运算器、反馈模块和基准电压源，交流输入电压通过第一变阻器连接所述同相电压输入模块的输入端和正交电压输入模块的输入端，所述同相电压输入模块的输出端连接所述同相电压输出模块的输入端，所述正交电压输入模块的输出端连接所述正交电压输出模块的第一输入端，所述同相电压输出模块的输出端连接同相采样模块的输入端并输出同相电压，所述正交电压输出模块的输出端连接正交采样模块的输入端并输出正交电压，所述同相采样模块的输出端连接模拟运算器的第一输入端，所述正交采样模块的输出端连接所述模拟运算器的第二输入端，所述模拟运算器的输出端连接指零仪的第一端和反馈模块的第一输入端，所述指零仪的第二端连接所述基准电压源的一端，所述基准电压源的另一端连接所述反馈模块的第二输入端，所述反馈模块的输出端连接所述正交电压输出模块的第二输入端。本发明实现了对整检装置校验仪的整体校准，提高整检装置校验仪的可靠性。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种整检装置校验仪的校准电路，其特征在于，包括同相电压输入模块、正交电压输入模块、同相电压输出模块、正交电压输出模块、同相采样模块、正交采样模块、模拟运算器、反馈模块和基准电压源，交流输入电压通过第一变阻器连接所述同相电压输入模块的输入端和正交电压输入模块的输入端，所述同相电压输入模块的输出端连接所述同相电压输出模块的输入端，所述正交电压输入模块的输出端连接所述正交电压输出模块的第一输入端，所述同相电压输出模块的输出端连接同相采样模块的输入端并输出同相电压，所述正交电压输出模块的输出端连接正交采样模块的输入端并输出正交电压，所述同相采样模块的输出端连接模拟运算器的第一输入端，所述正交采样模块的输出端连接所述模拟运算器的第二输入端，所述模拟运算器的输出端连接指零仪的第一端和反馈模块的第一输入端，所述指零仪的第二端连接所述基准电压源的一端，所述基准电压源的另一端连接所述反馈模块的第二输入端，所述反馈模块的输出端连接所述正交电压输出模块的第二输入端。

2.根据权利要求1所述的整检装置校验仪的校准电路，其特征在于，所述同相电压输入模块包括跟随单元和第一放大单元，交流输入电压通过第一变阻器连接跟随单元的输入端，所述跟随单元的输出端连接所述第一放大单元的输入端，所述第一放大单元的输出端连接所述同相电压输出模块的输入端。

3.根据权利要求2所述的整检装置校验仪的校准电路，其特征在于，所述正交电压输入模块包括移相单元、第二放大单元、第二变阻器和第三变阻器，交流输入电压通过第一变阻器连接移相单元的输入端，所述移相单元的输出端连接所述第二放大单元的输入端，所述第二放大单元的输出端连接所述正交电压输出模块的第一输入端，所述移相单元还连接所述第二变阻器的第一端、第二端和控制端，所述放大单元还连接所述第三变阻器的第一端、第二端和控制端。

4.根据权利要求3所述的整检装置校验仪的校准电路，其特征在于，所述同相电压输出模块包括第一互感器和第一放大器，所述第一放大器的同相输入端连接所述第一放大单元的输出端，所述第一放大器的反相输入端接地，所述第一放大器的输出端连接所述第一互感器的一次绕组的一端，所述第一互感器的一次绕组的另一端接地，所述第一互感器的二次绕组的一端和另一端连接同相采样模块的输入端并输出同相电压。

5.根据权利要求4所述的整检装置校验仪的校准电路，其特征在于，所述正交电压输出模块包括第二互感器和第二放大器，所述第二放大器的反相输入端连接所述第二放大单元的输出端，所述第二放大器的同相输入端连接所述反馈模块的输出端，所述第二放大器的输出端连接所述第二互感器的一次绕组的一端，所述第二互感器的一次绕组的另一端接地，所述第二互感器的二次绕组的一端和另一端连接正交采样模块的输入端并输出正交电压。

6.根据权利要求5所述的整检装置校验仪的校准电路，其特征在于，所述同相采样模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端连接所述第一互感器的一端，所述第二电阻的一端连接所述第一互感器的另一端，所述第一电阻的另一端和第二电阻的另一端为公共端并连接模拟运算器的第一输入端。

7.根据权利要求6所述的整检装置校验仪的校准电路，其特征在于，所述正交采样模块包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端连接所述第二互感器的一端，所述第四电阻的一端连接所述第二互感器的另一端，所述第三电阻的另一端和第四电阻的另一端为公共端并连接模拟运算器的第二输入端。

8.根据权利要求7所述的整检装置校验仪的校准电路，其特征在于，所述反馈模块包括差分放大器，所述差分放大器的反相输入端连接所述模拟运算器的输出端，所述差分放大器的同相输入端连接所述基准电压源的另一端，所述差分放大器的输出端连接所述第二放大器的同相输入端。

9.根据权利要求8所述的整检装置校验仪的校准电路，其特征在于，所述第一电阻和第三电阻的阻值相同，所述第二电阻和第四电阻的阻值相同。

10.一种整检装置校验仪，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的整检装置校验仪的校准电路。

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