CN112379320A - 一种基于固定电压计时法的防雷元件测试仪校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种一种基于固定电压计时法的防雷元件测试仪校准方法，包括第一电压比较器、第二电压比较器、处理器模块和时间模块，第一电压比较器配置为起始电压触发点，第二电压比较器配置为终止电压触发点；时间模块配置为自起始电压触发点激活后计时、终止电压触发点激活后停止；当采集电压达到低点电压阈值后开始计时，记录下触发的低点电压U 1和触发时间T 1,当采集电压达到高点电压阈值后，记录下触发的高点电压U 2和触发时间T 2，然后计算电压上升率：U 升=（U 2‑U 1）/(T 2‑T 1)。该方法通过两个电压阈值的固定化，以及时间模块的高精度特点，提高了电压采集的准确性，进而提升电压上升率校准的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及电气领域，具体的说，涉及了一种一种基于固定电压计时法的防雷元件测试仪校准方法。
背景技术
浪涌保护器（SPD）在电路中具有过压和泄流保护的作用，其测试的仪器为防雷元件测试仪，该仪器的准确与否直接决定浪涌保护器（SPD）测试的可靠性，浪涌保护器（SPD）的指标及测试仪器在相关国标也有规定。个别省市行业制定了地方/行业规范，提出了一些校准方法，实际操作效果较差。防雷检测行业的快速发展，需完善该类设备校准方法。
防雷元件测试仪中主要有电压，漏电流与恒流等指标，其中电压包含两部分，电压和电压上升率，其中电压一般为0～1700V，电压上升率一般为100V/s±10V/s。防雷元件测试仪电压校准，方法较为成熟，其电压上升率综合了对雷电压（电流）上升率与工程实际检测的需要，其校准方法研究较少，现有常采用电压表和秒表的方法，其重复性和稳定性较差；另一类方法为使用示波器与衰减器相结合的方法，其主要用于校准的电压波形，两种方法准确度较低。
有学者研究了直流电源启动上升时间的研究，基于延迟线技术的短时间间隔测量测量精度，电力行业研究了电压上升率与限流比和杂散电容的影响，并做了参数优化设计，也验证了完整电压波前时间来表征电压参数具有一定的局限性。
这些研究都对电压及电压上升率测试提出了一些合理的建议和方法，但是对防雷元件测试仪的电压校准中，未有文献考虑负载变化对电压及电压上升率的影响。本文模拟浪涌保护器（SPD）未导通时的电阻，通过固定电压测量法，提高电压上升率的实际测量精度，该方法对其校准和使用有一定的促进作用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种将有效电压测量范围固定化、提高计时的准确性、修正系统误差、提升电压上升率校准准确度的一种基于固定电压计时法的防雷元件测试仪校准方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种一种基于固定电压计时法的防雷元件测试仪校准方法，包括第一电压比较器、第二电压比较器、处理器模块和时间模块，所述时间模块、所述第一电压比较器和第二电压比较器分别连接处理器模块；
所述第一电压比较器配置为采集电压的起始电压触发点，所述第二电压比较器配置为采集电压的终止电压触发点；
所述时间模块为时钟周期累加式计时模块，配置为自起始电压触发点激活后计时、终止电压触发点激活后停止；
当采集电压达到第一电压比较器配置的电压阈值后，处理器模块控制时间模块开始计时，并记录下触发的低点电压U 1和触发时间T 1, 当采集电压达到第二电压比较器配置的电压阈值后，处理器模块记录下触发的高点电压U 2和触发时间T 2，然后根据公式计算电压上升率：U 升=（U 2-U 1）/(T 2-T 1)。
基上所述，它还包括补偿模块，所述补偿模块用于补偿时间差值，所述时间差值包括时间模块计时延迟所对应的第一次时间差值ΔT 1与第二次时间差值ΔT 3，还包括延时采集所对应的第一次时间差值ΔT 2 与第二次时间差值ΔT 4，得到补偿后的采集第一次电压值的时间为：
,得到补偿后的采集第二次电压值的时间为：
,计算电压上升率的时间差值ΔT=
-
。
基上所述，计时触发的延时相等，即ΔT 1≈ΔT 3。
基上所述，电压采集的频率不变，即ΔT 2≈ΔT 4。
基上所述，还包括泄漏电流检测电路，所述泄漏电流检测电路包括所述电压表、电子开关和可调电阻，所述电压表用于检测工作电源的电压值，所述工作电源通过一电子开关与可调电阻串联，当防雷元件测试仪自带的泄漏电流检测模块启动时，触发电子开关启动，将可调电阻串接在工作电源的输出电路上，所述电压表记录下这一过程中的电压值，并根据电压值和可调电阻的数值，计算出真实的电流值，借助真实的电流值与防雷元件测试仪的泄漏电流检测模块的检测值对比，评价防雷元件测试仪的泄漏电流性能。
本发明相对于现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明中，加入两台电压比较器，设定了采集电压的最低值和最高值，将两个测量值固定下来，避免测不准的情况出现，也避免了低电压部分和高电压部分的干扰，与此同时，设计新的时间模块，替换传统的秒表形式，采用时钟周期累加的方式进行计时，一方面大大提高了计时的精准度，另一方面，由传统的主动秒表式改为被动触发时，规避了手动操作导致的误差大的问题，通过固定化电压阈值和提升计时精度，双效结合，可极大提升电压上升率的校准性能。
进一步的，在计算过程中，考虑时间模块计时与电压比较器触发间的不同步，导致的时间误差，对该误差进行补偿，同时，考虑电压器采集与时间模块间的不同步，导致的时间误差，对该误差进行补偿，补偿的值均以时间的形式出现。
进一步的，利用可调电阻、电子开关和电压表，构建泄漏电流检测电路，用于检测设备自身的泄漏电流检测的能力，评价其准确性。
附图说明
图1是本发明中一种基于固定电压计时法的防雷元件测试仪校准方法的电路原理图。
图2是本发明的一种基于固定电压计时法的防雷元件测试仪校准方法中泄漏电流检测的电路原理图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，一种一种基于固定电压计时法的防雷元件测试仪校准方法，包括第一电压比较器、第二电压比较器、处理器模块和时间模块，所述时间模块、所述第一电压比较器和第二电压比较器分别连接处理器模块；
所述第一电压比较器配置为采集电压的起始电压触发点，所述第二电压比较器配置为采集电压的终止电压触发点；
所述时间模块为时钟周期累加式计时模块，配置为自起始电压触发点激活后计时、终止电压触发点激活后停止；
当采集电压达到第一电压比较器配置的电压阈值后，处理器模块控制时间模块开始计时，并记录下触发的低点电压U 1和触发时间T 1, 当采集电压达到第二电压比较器配置的电压阈值后，处理器模块记录下触发的高点电压U 2和触发时间T 2，然后根据公式计算电压上升率：U 升=（U 2-U 1）/(T 2-T 1)。
它还包括补偿模块，包括时间模块计时延迟所对应的第一次时间差值ΔT 1与第二次时间差值ΔT 3，还包括延时采集所对应的第一次时间差值ΔT 2与第二次时间差值ΔT 4。
得到补偿后的采集第一次电压值的时间为：
；
得到补偿后的采集第二次电压值的时间为：
；
计算电压上升率的时间差值ΔT=
-
。
假设触发计时的时间延迟很短，第一次与第二次的时间延迟相等，即ΔT 1≈ΔT 3。
假设电压采集频率不变，即采样延迟周期相同，即ΔT 2≈ΔT 4。
ΔT =
-
≈T 2-T 1；
最终可得电压上升率近似为：
U 升=（U 2-U 1）/ΔT。
通过系统误差的修正，减小了计时误差、采集误差和延迟误差；另外，加入电压阈值控制，将有效电压测量范围固定下来；加入高精度的时间模块，提高了时间测量的准确度，双效并举，提高了电压上升率校准准确度。
实施例2
如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于：还包括泄漏电流检测电路，所述泄漏电流检测电路包括所述电压表、电子开关和可调电阻，所述工作电源通过一电子开关与可调电阻串联。
根据《GB/T 21431-2015 建筑物防雷装置检测技术规范》的要求，设备具有自动计算0.75倍U 1mA时泄漏电流的能力。以往的各种校准设备几乎不对该功能进行校准，本实施例增加电子开关和可调电阻，在U 1mA的电压降低到0.75倍U 1mA的过程中，用电压模块检测各个瞬间的电压值，同时通过信号系统触发电子开关启动，将可调电阻串接在工作电源的输出电路上，所述电压表记录下这一过程中的电压值，并根据电压值和可调电阻的数值，计算出真实的电流值，借助真实的电流值与防雷元件测试仪的泄漏电流检测模块的检测值对比，评价防雷元件测试仪的泄漏电流性能。
可调电阻的作用是，可以进行多次校准，每次的电阻不同，以提高试验的多样性和准确性。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (5)
1.一种一种基于固定电压计时法的防雷元件测试仪校准方法，其特征在于：包括第一电压比较器、第二电压比较器、处理器模块和时间模块，所述时间模块、所述第一电压比较器和第二电压比较器分别连接处理器模块；
所述第一电压比较器配置为采集电压的起始电压触发点，所述第二电压比较器配置为采集电压的终止电压触发点；
所述时间模块为时钟周期累加式计时模块，配置为自起始电压触发点激活后计时、终止电压触发点激活后停止；
当采集电压达到第一电压比较器配置的电压阈值后，处理器模块控制时间模块开始计时，并记录下触发的低点电压U 1和触发时间T 1, 当采集电压达到第二电压比较器配置的电压阈值后，处理器模块记录下触发的高点电压U 2和触发时间T 2，然后根据公式计算电压上升率：U 升=（U 2-U 1）/(T 2-T 1)。
2.根据权利要求1所述的一种基于固定电压计时法的防雷元件测试仪校准方法，其特征在于：它还包括补偿模块，所述补偿模块用于补偿时间差值，所述时间差值包括时间模块计时延迟所对应的第一次时间差值ΔT 1与第二次时间差值ΔT 3，还包括延时采集所对应的第一次时间差值ΔT 2与第二次时间差值ΔT 4，得到补偿后的采集第一次电压值的时间为：
,得到补偿后的采集第二次电压值的时间为：
,计算电压上升率的时间差值ΔT=
-
。
3.根据权利要求2所述的一种基于固定电压计时法的防雷元件测试仪校准方法，其特征在于：计时触发的延时相等，即ΔT 1≈ΔT 3。
4.根据权利要求3所述的一种基于固定电压计时法的防雷元件测试仪校准方法，其特征在于：电压采集的频率不变，即ΔT 2≈ΔT 4。
5.根据权利要求4所述的一种基于固定电压计时法的防雷元件测试仪校准方法，其特征在于：还包括泄漏电流检测电路，所述泄漏电流检测电路包括电压表、电子开关和可调电阻，所述电压表用于检测工作电源的电压值，所述工作电源通过一电子开关与可调电阻串联，当防雷元件测试仪自带的泄漏电流检测模块启动时，触发电子开关启动，将可调电阻串接在工作电源的输出电路上，所述电压表记录下这一过程中的电压值，并根据电压值和可调电阻的数值，计算出真实的电流值，借助真实的电流值与防雷元件测试仪的泄漏电流检测模块的检测值对比，评价防雷元件测试仪的泄漏电流性能。
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| CN115694701A (zh) * | 2022-08-30 | 2023-02-03 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 转子参数数据遥测传输的时间同步电路及同步方法 |
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