CN114545068A - 一种便携式10kV三相宽频功率标准设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种便携式10kV三相宽频功率标准设备，包括：主控装置、三相宽频电压装置和三相宽频电流装置；主控装置包括第一壳体和主控单元；第一壳体为中空立方体结构，主控单元设置在第一壳体内部；三相宽频电压装置包括第二壳体和三相宽频电压输出单元；第二壳体为中空立方体结构，三相宽频电压输出单元设置在第二壳体内部；三相宽频电流装置包括第三壳体和三相宽频电流输出单元；第三壳体为中空立方体结构，三相宽频电流输出单元设置在第三壳体内部；主控单元分别与三相宽频电压输出单元、三相宽频电流输出单元电连接。本申请提供的设备适合于携带至现场并进行现场校准，解决目前配电网电能计量装置无法送回实验室进行校准的问题。
Description
技术领域
本申请涉及电能计量技术领域，尤其涉及一种便携式10kV三相宽频功率标准设备。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展以及科技的突飞猛进，用户的用电需求进一步增加。 就民用电力来说，人民生活质量的迅速提高，对电力的需求也越来越大。为满足用电需求，10kV配电网几乎担负着所有的用电量任务，进而我国10kV高压电网的建设规模较 从前有了很大程度的增加。
电力系统中的非线性负荷越来越多，如：电气牵引机车牵引、钢铁金属冶炼电弧炉、 化工生产设备、家用电器和其他电力电子装置等。使得电力系统的负荷用电状况中电能 质量越来越差复杂(出现如：谐波增加、动态畸变、功率因数变化、低电压、重过载现 象等)。除此之外，随着越来越多的风电、光伏等新能源接入智能电网，由于其发电出 力的不可控，导致输出功率不稳定，产生谐波，不但给电网带来谐波污染，而且更重要 的是对电能计量产生很大的影响。非线性负荷产生的谐波使系统的电压、电流波形发生 畸变，所产生的谐波电流会强制反馈回电网，从而对电力系统产生谐波污染。该类用电 负荷不仅对电能质量产生影响，使电网含有谐波，而且产生电能计量误差。同时目前使 用的配电网电能计量装置不便于携带且无法送回实验室进行校准。
发明内容
本申请提供了一种便携式10kV三相宽频功率标准设备，以解决目前使用的配电网电 能计量装置不便于携带且无法送回实验室进行校准的问题。
本申请提供了一种便携式10kV三相宽频功率标准设备，包括：主控装置、三相宽频电压装置和三相宽频电流装置；其中，所述主控装置包括第一壳体和主控单元；所述第 一壳体为中空立方体结构，所述主控单元设置在所述第一壳体内部；
所述三相宽频电压装置包括第二壳体和三相宽频电压输出单元；所述第二壳体为中 空立方体结构，所述三相宽频电压输出单元设置在所述第二壳体内部；
所述三相宽频电流装置包括第三壳体和三相宽频电流输出单元；所述第三壳体为中 空立方体结构，所述三相宽频电流输出单元设置在所述第三壳体内部；
所述主控单元分别与三相宽频电压输出单元、三相宽频电流输出单元电性连接。
可选的，所述主控单元主要包括微处理器(CPU)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)、 现场可编程门阵列(FPGA)、嵌入式软件平台、直接数字频率合成器模块、第一电源模 块、显示/控制模块和存储模块；所述主控单元用于实时接收电压电流反馈测量的信号， 计算出标准功率/电能值；
其中，所述微处理器(CPU)分别与所述复杂可编程逻辑器件(CPLD)、现场可编 程门阵列(FPGA)、嵌入式软件平台、直接数字频率合成器模块、第一电源模块、显示 /控制模块和存储模块电性连接。
可选的，所述三相宽频电压输出单元包括电压输出模块、功率放大模块、积分器、直接数字频率合成器(DDS)、D/A转换器、第二电源模块和升压器，以实现宽频电压 的输出；
其中，所述电压输出模块包括精密电压分压器、高速AD采样和精密电压基准；所述电压输出模块用于实时调节电压输出，以实现较高的输出稳定度和测量精度。
可选的，所述三相宽频电流输出单元包括电流输出模块、功率放大模块、积分器、直接数字频率合成器(DDS)、D/A转换器、第三电源模块和升流器，以实现宽频电流 输出；
其中，所述电流输出模块包括I/V转换、精密取样电阻、高速AD采样和精密电压 基准；所述电流输出模块用于实时调节电流输出，以实现较高的输出稳定度和测量精度。
可选的，所述主控装置还包括显示面板、控制面板、电能脉冲输出端口、电能脉冲输入端口、多个信号接口、上位机接口和主控电源开关；所述显示面板、控制面板、电 能脉冲输出端口、电能脉冲输入端口设置在所述第一壳体的第一侧壁上；所述多个信号 接口、上位机接口和主控电源开关设置在所述第一壳体的第二侧壁上；所述第一壳体的 第一侧壁和所述第一壳体的第二侧壁相对设置。
可选的，所述三相宽频电压装置还包括多个电压输出接线端口、多个电压信号输入 接口和三相电压参考端N；所述多个电压输出接线端口设置在所述第二壳体的顶部端面上；所述多个电压信号输入接口设置在所述第二壳体的第一侧壁上；所述三相电压参考 端N设置在所述第二壳体的第二侧壁上；所述第二壳体的第一侧壁和所述第二壳体的第 二侧壁相对设置。
可选的，所述三相宽频电流装置还包括接线端子、信号接口和电流电源开关；所述接线端子设置在所述第三壳体的第一侧壁上，所述信号接口和电流电源开关设置在所述第三壳体的第二侧壁上；所述第三壳体的第一侧壁和所述第三壳体的第二侧壁相对设置。
可选的，所述主控装置和所述三相宽频电流装置还包括接地端子、保险管和电源线 接口；所述接地端子、保险管和电源线接口均设置在所述主控装置和所述三相宽频电流装置的侧壁上。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种便携式10kV三相宽频功率标准设备，包括： 主控装置、三相宽频电压装置和三相宽频电流装置；其中，所述主控装置包括第一壳体和主控单元；所述第一壳体为中空立方体结构，所述主控单元设置在所述第一壳体内部；所述三相宽频电压装置包括第二壳体和三相宽频电压输出单元；所述第二壳体为中空立方体结构，所述三相宽频电压输出单元设置在所述第二壳体内部；所述三相宽频电流装 置包括第三壳体和三相宽频电流输出单元；所述第三壳体为中空立方体结构，所述三相 宽频电流输出单元设置在所述第三壳体内部；所述主控单元分别与三相宽频电压输出单 元、三相宽频电流输出单元电性连接。可解决目前现有装置出现的抗干扰能力弱和设备 不便于携带安装的问题。本申请提供的设备输出可达10kV/1kA，基波频率最大为1100Hz， 并在任意输出通道中加载2-32次幅度和相位均可调的谐波，可实现分别输出稳定可控的 宽频高压电压和电流。同时具有功率与电能计量校准功能，加载可调谐波技术和动态负 荷模拟技术。适合于携带至现场和现场校准，解决了目前配电网电能计量装置无法送回 实验室进行校准的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单 地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中主控装置的第一结构示意图；
图2为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中主控装置的第二结构示意图；
图3为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中三相宽频电压装置的第一结构示意 图；
图4为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中三相宽频电压装置的第二结构示意 图；
图5为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中小电流装置的第一结构示意图；
图6为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中小电流装置的第二结构示意图；
图7为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中大电流装置的第一结构示意图；
图8为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中大电流装置的第二结构示意图；
图9为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中内部结构示意图；
图10为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中主控单元的结构示意图；
图11为电压输出模块原理的示意图；
图12为电流输出模块原理的示意图；
图13为标准时钟脉冲输出原理图；
图14为DDS原理的示意图；
图15为本申请提供设备的实施例示意图；
图16为本申请提供操作系统的示意图。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实 施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申 请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
本申请提供了一种便携式10kV三相宽频功率标准设备，包括：主控装置、三相宽频电压装置和三相宽频电流装置。图1为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中主控装 置的第一结构示意图。图2为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中主控装置的第二 结构示意图。参见图1和图2，主控装置包括第一壳体100和主控单元；第一壳体100 为中空立方体结构，主控单元设置在第一壳体100内部。主控装置还包括显示面板101、 控制面板102、电能脉冲输出端口103、电能脉冲输入端口104、多个信号接口、上位机 接口108和主控电源开关109。其中，显示面板101、控制面板102、电能脉冲输出端口 103、电能脉冲输入端口104设置在第一壳体100的第一侧壁上；多个信号接口、上位机 接口108和主控电源开关109设置在第一壳体100的第二侧壁上；第一壳体100的第一 侧壁和第一壳体的第二侧壁相对设置。
其中，显示面板101为液晶触摸彩屏，用于进行实时显示与操作。控制面板102为实体按键及旋钮，用于实体按键结合触摸显示，方便设置参数及控制输出。电能脉冲输 出端口103和电能脉冲输入端口104分别为电能脉冲输出信号线接线端口和电能脉冲输 入信号线接线端口。上位机接口108为RS232信号线接线端口，主控电源开关109用于 开关设备电源。其中，多个信号接口包括A相信号接口105、B相信号接口106和C相 信号接口107，A相信号接口中从上之下分别是电压信号接口、小电流(330A)信号接口、 大电流(660A)信号接口；B相信号接口从上之下分别是电压信号接口、小电流(330A)信号 接口、大电流(660A)信号接口；C相信号接口从上之下分别是电压信号接口、小电流(330A) 信号接口、大电流(660A)信号接口。
进一步地，主控装置还包括接地端子112、保险管110和电源线接口111；接地端子112、保险管110和电源线接口11均设置在第一壳体100的第二侧壁上。接地端子112 为机壳接地端子(地线)，保险管110为保险管放置位置，也就是设备保险管放置的位 置。电源线接口111为电源线连接端口，用于对主控装置进行供电。
图3为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中三相宽频电压装置的第一结构示意 图。图4为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中三相宽频电压装置的第二结构示意图。参见图3和图4，三相宽频电压装置包括第二壳体200和三相宽频电压输出单元； 第二壳体200为中空立方体结构，三相宽频电压输出单元设置在第二壳体200内部。三 相宽频电压装置还包括多个电压输出接线端口、多个电压信号输入接口和三相电压参考 端N；多个电压输出接线端口设置在第二壳体200的顶部端面上；多个电压信号输入接 口设置在第二壳体200的第一侧壁上；三相电压参考端N设置在第二壳体200的第二侧 壁上；第二壳体200的第一侧壁和第二壳体200的第二侧壁相对设置。
其中，多个电压输出接线端口包括电压输入(UA)201、电压输入(UB)202和电 压输入(UC)203。电压输入(UA)201为A相电压输出接线端口；电压输入(UB)202 为B相电压输出接线端口；电压输入(UC)203为C相电压输出接线端口。多个电压信 号输入接口包括A相电压信号接口204、B相电压信号接口205和C相电压信号接口206； A相电压信号接口为A相电压信号输入接口；B相电压信号接口为B相电压信号输入 接口；C相电压信号接口为C相电压信号输入接口。三相电压参考端N即为N端(地线)。
进一步地，三相宽频电流装置包括第三壳体300和三相宽频电流输出单元；第三壳体300为中空立方体结构，三相宽频电流输出单元设置在第三壳体300内部。需要说明 的是，三相宽频电流装置包括小电流装置和大电流装置。根据现场实际电流大小对小电 流装置和大电流装置进行选择，可以选择单独使用或者是并联使用。
图5为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中小电流装置的第一结构示意图。图 6为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中小电流装置的第二结构示意图。参加图5和图6，小电流装置包括小电流接线端子、小电流信号接口303和小电流电源开关304； 接线端子设置在第三壳体的第一侧壁上，小电流信号接口303和小电流电源开关304设 置在第三壳体300的第二侧壁上；第三壳体300的第一侧壁和所述第三壳体300的第二 侧壁相对设置。其中，小电流接线端子包括33A量程接线柱301和330A量程接线柱302； 33A量程接线柱301为输出30A和10A量程接线端子，330A量程接线柱302为输出100A 和300A量程接线端子。小电流信号接口303为A相信号接口，也就是小电流(330A)信 号接口。同样地，也可以为B相信号接口或C相信号接口。小电流电源开关304用于开 关小电流装置电源。
进一步地，小电流装置还包括小电流接地端子307、小电流保险管305和小电流电源线接口306；小电流接地端子307、小电流保险管305和小电流电源线接口306均设置 在电流装置的侧壁上，也就是第三壳体300的第二侧壁。小电流接地端子307为机壳接 地端子(地线)，小电流保险管305为保险管放置位置，也就是小电流装置保险管放置 的位置。小电流电源线接口306为电源线连接端口，用于对小电流装置进行供电。
图7为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中大电流装置的第一结构示意图。图 8为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中大电流装置的第二结构示意图。参加图7和图8，大电流装置包括大电流接线端子401、大电流信号接口402和大电流电源开关 405；大电流接线端子401设置在第三壳体的第一侧壁上，大电流信号接口402和大电流 电源开关405设置在第三壳体300的第二侧壁上；第三壳体300的第一侧壁和所述第三 壳体300的第二侧壁相对设置。
其中，大电流接线端子401包括660A量程接线柱，660A量程接线柱为输出600A 量程接线端子。大电流信号接口402为A相信号接口，也就是大电流(6600A)信号接口。 同样地，也可以为B相信号接口或C相信号接口。大电流电源开关405用于开关大电流 装置电源。
进一步地，大电流装置还包括大电流接地端子406、大电流保险管404和大电流电源线接口403；大电流接地端子406、大电流保险管404和大电流电源线接口403均设置 在电流装置的侧壁上，也就是第三壳体300的第二侧壁。大电流接地端子406为机壳接 地端子(地线)，大电流保险管404为保险管放置位置，也就是大电流装置保险管放置 的位置。大电流电源线接口403为电源线连接端口，用于对大电流装置进行供电。
在一些实施例中，主控装置、三相宽频电压装置和三相宽频电流装置相互为有线接 线方式，每对接口应使用专用的测试导线。如主控装置中的A相信号接口中从上之下分别是电压信号接口、小电流(330A)信号接口、大电流(660A)信号接口；电压信号接口对 应连接三相宽频电压装置中的电压输入(UA)201，主控装置中的B相和C相信号接口 同理。进一步地，小电流(330A)信号接口、大电流(660A)信号接口依次对应连接小电流 装置和大电流装置中的小电流信号接口303和大电流信号接口402，同理B相和C相信 号接口中的小电流(330A)信号接口、大电流(660A)信号接口均与B相和C相小电流装置 和B相和C大电流装置适应性连接。故6路电流连接线通用，3路电压连接线通用。
进一步地，图9为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中内部结构示意图。参见图9，主控单元分别与三相宽频电压输出单元、三相宽频电流输出单元电性连接。
进一步地，图10为一种便携式10kV三相宽频功率标准设备中主控单元的结构示意图。参见图10，主控单元主要包括微处理器(CPU)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)、 现场可编程门阵列(FPGA)、嵌入式软件平台、直接数字频率合成器模块、第一电源模 块、显示/控制模块和存储模块；其中，微处理器(CPU)分别与复杂可编程逻辑器件 (CPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、嵌入式软件平台、直接数字频率合成器模块、 第一电源模块、显示/控制模块和存储模块电性连接。其中，微处理器(CPU)可为32 位微处理器；被检电能量脉冲输入至FPGA进行功率测试，将标准电能量脉冲输出；显 示/控制模块主要由大尺寸液晶触摸屏、数字按键等组成，液晶屏用于显示设定及测量的 标准电量值或波形，采用触摸与按键结合的操作方式，方便用户设定参数与控制测试过 程。直接数字频率合成器模块(DDS)采用一种在硬件设计中改进的DDS技术，通过使 用多个参考频率源和动态生成的波形数据方法以改进稳定性和减少输出波形的失真。主 控单元还包括上位机接口模块，上位机接口模块主要由RS232通讯接口组成，可使用相 应的数据线与计算机系统连接，配合专用的测试软件，组建全自动检测系统，支持被测 数据实时上传至数据库实现大数据分析。
综上所述，主控单元用于接收显示/控制模块的指令，如设定的电压电流幅值、频率、 相位、等信息；实时接收电压电流反馈测量的信号，计算出标准功率/电能值，并将电压、 电流、频率、相位、功率等标准电参量传输至显示面板101上显示。
进一步的，直接数字频率合成器模块(DDS)主要是基于FPGA编程技术以及DDS 原理，采用上位机软件编辑任意波形时域数据，通过改写FPGA中波形ROM的数据，从而 生成所需的各种任意波形。具体的参见图14，图14为DDS原理的示意图。为了能够稳定地 产生波形数据，在信号波形输出的算法中，采用一种在硬件设计中改进的DDS技术，通过使 用多个参考频率源和动态生成的波形数据方法以改进稳定性和减少输出波形的失真。对于任 意波形，都可以用一系列的谐波叠加表示，或通过傅里叶级数分解得到大于基波频率整数倍 的高次谐波。如下：
式中：
为n阶谐波；An是n阶谐波的幅值；fn为n阶谐波的频率。
考虑到输出信号可加载2-32次谐波，故采用在FPGA芯片中存入多个DDS模块，每个模块的波形ROM均存入一个周期正弦波样值。正弦波形的样值数据无需更改并且防止在掉电时丢失数据，因此，在波形数据的存储设计上采用ROM存储方式，定制ROM的文件。将 信号最多32次谐波的频率及其对应幅值作为FPGA的输入信号，FPGA中完成不同频率正弦 波的叠加输出。
现将整个周期的相位2π分成M份，则最小的相位增量为2πM，若每次的相位增量选择 为最小相位增量的K倍，完成一整周正弦波的输出需要经过2π/(K×(2πM))个参考时钟周期， 则输出信号的频率计算如下：
f0＝Kfc/M；
式中：一般取M＝2N，N为正整数，表示相位累加器输出字长；K为频率控制字；fc为时钟频率，相位累加器在时钟的fc控制下以步长K为累加，输出N位二进制码为波形ROM 的地址，对波形ROM寻址，波形ROM输出的幅值经数/模转换器转换成模拟信号后再经低 通滤波器输出。
进一步的，本申请提供的装置还包括标准时钟脉冲的输出。图13为标准时钟脉冲输 出原理图，参见图13，输出电压、电流经反馈取样和A/D模块转换为数字信号后进入FPGA，FPGA通过运算得到电能并输出标准电能脉冲频率，并通过SPI通信控制DDS 模块输出电能脉冲，并经电平转换和ESD保护单元转换为高频脉冲m输出，同时误差计 算模块接收被检表输入的N个低频脉冲，将m作为实测高频脉冲数，再与算定的脉冲数 m0进行比较，得到被测电能表的相对误差γ(％)。
其中，CH0为标准电能表的高频脉冲常数，imp/kWh；CL为被测电能表的低频脉冲常数，imp/kWh；U和I分别为标准源输出电压和电流满量程值；N为低频脉冲个数；m为 实测高频脉冲数；m0为算定的脉冲数。
进一步地，三相宽频电压输出单元包括电压输出模块、功率放大模块、积分器、直接数字频率合成器(DDS)、D/A转换器、第二电源模块和升压器，可实现最大10kV宽 频电压的输出能力。其中，图11为电压输出模块原理的示意图，参见图11，电压输出模 块包括精密电压分压器、高速AD采样和精密电压基准；其中，分压器由比差和相位移 均较小的精密电阻网络组成，用于将0-10kV的大电压转换成1V或5V的小信号电压， 经AD采样后传输给FPGA和微处理器，并实时调节电压输出，以实现较高的输出稳定 度和测量精度。
进一步地，三相宽频电流输出单元包括电流输出模块、功率放大模块、积分器、直接数字频率合成器(DDS)、D/A转换器、第三电源模块和升流器。其中，图12为电流 输出模块原理的示意图，参见图12，电流输出模块包括I/V转换、精密取样电阻、高速 AD采样和精密电压基准。采用I/V转换的方案将电流转换成小电压信号；经过电阻或互 感器转换后小电压经AD采样后传输给FPGA和微处理器，并实时调节电流输出，以实 现较高的输出稳定度和测量精度。
因此，本申请提供的电压反馈测量采用分压器+高速ADC的方案，电流反馈测量采用I/V转换+高速ADC的方案，用于对输出的电压电流信号进行负反馈调节，以保证输 出的准确度和稳定度。
图15为本申请提供设备的实施例示意图，本实施例提供了便携式10kV三相宽频功率 标准设备与被测互感器、被测电能表的具体实施方式。参见图15，具体实施过程为，首先将一种便携式10kV三相宽频功率标准设备的主控单元通过控制线缆与三相宽频电压输出单 元和三相宽频电流输出单元进行连接，然后将三相宽频电流输出单元的电流输出端口(如图 5中330A量程接线柱302的上端口)通过测试线缆与被测互感器一次电流端子进线侧连接， 再通过测试线缆将三相宽频电流输出单元的电流输入端口(如图5中330A量程接线柱302 的下端口)与被测互感器一次电流端子出线侧连接(A、B、C三相操作相同)。接着将三相 宽频电压输出单元的电压输出端口(如图3中电压输入(UA)201、电压输入(UB)202 和电压输入(UC)203)通过测试线缆分别与被测互感器一次侧A、B、C相连接。最后将 被测互感器二次侧电压、电流端口通过测试线缆连接至被测电能表电压、电流端口，再将被 测电能表脉冲输出接口与主控单元的脉冲接口进行连接。通过接入220V外接试验电源，启 动主控单元及三相宽频电压输出单元和三相宽频电流输出单元，根据试验需求即可开始校验 被测电能计量装置。
本申请还包括操作系统，该操作系统作为软件系统嵌入在便携式10kV三相宽频功率标 准设备中，具体的嵌入在主控单元中。该操作系统在控制方面采用32位微处理器和FPGA内 实现信号发生器的数字电路部分。具体参见图16，整个系统主要由微处理器、FPGA模块、 DAC转换单元、低通滤波器(LP)，USB通信端口、LCD显示模块和按键控制等部分组成。其工作原理为在微处理器内即绘制出待输出复杂波形该波形已转换为数字信号，并将其 传输给FPGA，经过直接数字频率合成器及高速DAC，输出复杂的U(t)或I(t)模拟波形信号， 反馈测量通道对U(t)或I(t)波形进行实时采样，FPGA对测量的信号进行失真度补偿与设定值 对比再修正输出。
具体地，该操作系统采用JAVA语言以及C语言编写。其中主体程序由C语言编写，主要由四部分构成，系统在通电后首先初始化系统，完成默认配置。初始化完成后开始数据的采集和处理，处理完成后进行数据传输和显示，可以根据用户的选择或操作进行准确的数据 源输出，产生用户需要的十分准确且稳定的功率。由于主程序使用C语言编写，并采用多进 程机制，保证设备响应速度，有效提高用户使用感受。用户还可以通过设备提供的通信接口 通过相应的指令直接读取数据或控制设备进行源输出。本系统数据采集时可做到不间断不丢 包高精度数据采样从而提高数据分析的准确度和稳定性，同时还配有各类保护机制可以预防 误操作导致损坏设备。
在用户侧的用户使用界面由JAVA语言编写，可以实时在触摸屏上显示用户设定的电压、 电流和相位值，以及计算得到的有功功率、视在功率、无功功率和功率因数等数据以及设备 状态信息，还支持数据图形化显示，用户可以直观的看到当前的电压、电流波形，以及电压 和电流之间的相位差。操作界面功能丰富使用友好，用户可以通过人机界面来操作设备输出 期望的正弦电压或正弦电流或调节输出电压电流之间的角度。除了正弦电压和电流之外，本 系统还可在电压和电流输出端独立添加准确的谐波，支持谐波全部可以由用户设置此外还具 备保存谐波设置的功能避免用户的重复劳动，同时具有谐波分析功能。此外还支持保存当前 的设备设置信息，方便用户使用。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种便携式10kV三相宽频功率标准设备，包括： 主控装置、三相宽频电压装置和三相宽频电流装置；其中，所述主控装置包括第一壳体和主控单元；所述第一壳体为中空立方体结构，所述主控单元设置在所述第一壳体内部；所述三相宽频电压装置包括第二壳体和三相宽频电压输出单元；所述第二壳体为中空立方体结构，所述三相宽频电压输出单元设置在所述第二壳体内部；所述三相宽频电流装 置包括第三壳体和三相宽频电流输出单元；所述第三壳体为中空立方体结构，所述三相 宽频电流输出单元设置在所述第三壳体内部；所述主控单元分别与三相宽频电压输出单 元、三相宽频电流输出单元电性连接。可解决目前现有装置出现的抗干扰能力弱和设备 不便于携带安装的问题。本申请提供的设备输出可达10kV/1kA，基波频率最大为1100Hz， 并在任意输出通道中加载2-32次幅度和相位均可调的谐波，可实现分别输出稳定可控的 宽频高压电压和电流。同时具有功率与电能计量校准功能，加载可调谐波技术和动态负 荷模拟技术。适合于携带至现场和现场校准，解决了目前配电网电能计量装置无法送回 实验室进行校准的问题。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是 本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。
Claims (8)
1.一种便携式10kV三相宽频功率标准设备，其特征在于，包括：
主控装置、三相宽频电压装置和三相宽频电流装置；其中，所述主控装置包括第一壳体和主控单元；所述第一壳体为中空立方体结构，所述主控单元设置在所述第一壳体内部；
所述三相宽频电压装置包括第二壳体和三相宽频电压输出单元；所述第二壳体为中空立方体结构，所述三相宽频电压输出单元设置在所述第二壳体内部；
所述三相宽频电流装置包括第三壳体和三相宽频电流输出单元；所述第三壳体为中空立方体结构，所述三相宽频电流输出单元设置在所述第三壳体内部；
所述主控单元分别与三相宽频电压输出单元、三相宽频电流输出单元电性连接。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述主控单元主要包括微处理器(CPU)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、嵌入式软件平台、直接数字频率合成器模块、第一电源模块、显示/控制模块和存储模块；所述主控单元用于实时接收电压电流反馈测量的信号，计算出标准功率/电能值；
其中，所述微处理器(CPU)分别与所述复杂可编程逻辑器件(CPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、嵌入式软件平台、直接数字频率合成器模块、第一电源模块、显示/控制模块和存储模块电性连接。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述三相宽频电压输出单元包括电压输出模块、功率放大模块、积分器、直接数字频率合成器(DDS)、D/A转换器、第二电源模块和升压器，以实现宽频电压的输出；
其中，所述电压输出模块包括精密电压分压器、高速AD采样和精密电压基准；所述电压输出模块用于实时调节电压输出，以实现较高的输出稳定度和测量精度。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述三相宽频电流输出单元包括电流输出模块、功率放大模块、积分器、直接数字频率合成器(DDS)、D/A转换器、第三电源模块和升流器，以实现宽频电流输出；
其中，所述电流输出模块包括I/V转换、精密取样电阻、高速AD采样和精密电压基准；所述电流输出模块用于实时调节电流输出，以实现较高的输出稳定度和测量精度。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述主控装置还包括显示面板、控制面板、电能脉冲输出端口、电能脉冲输入端口、多个信号接口、上位机接口和主控电源开关；所述显示面板、控制面板、电能脉冲输出端口、电能脉冲输入端口设置在所述第一壳体的第一侧壁上；所述多个信号接口、上位机接口和主控电源开关设置在所述第一壳体的第二侧壁上；所述第一壳体的第一侧壁和所述第一壳体的第二侧壁相对设置。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述三相宽频电压装置还包括多个电压输出接线端口、多个电压信号输入接口和三相电压参考端N；所述多个电压输出接线端口设置在所述第二壳体的顶部端面上；所述多个电压信号输入接口设置在所述第二壳体的第一侧壁上；所述三相电压参考端N设置在所述第二壳体的第二侧壁上；所述第二壳体的第一侧壁和所述第二壳体的第二侧壁相对设置。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述三相宽频电流装置还包括接线端子、信号接口和电流电源开关；所述接线端子设置在所述第三壳体的第一侧壁上，所述信号接口和电流电源开关设置在所述第三壳体的第二侧壁上；所述第三壳体的第一侧壁和所述第三壳体的第二侧壁相对设置。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述主控装置和所述三相宽频电流装置还包括接地端子、保险管和电源线接口；所述接地端子、保险管和电源线接口均设置在所述主控装置和所述三相宽频电流装置的侧壁上。
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