CN2777569Y - 数字式电流互感器特性综合测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种数字式电流互感器特性综合测试仪，属于测试仪器技术领域。该测试仪包括采样信号放大电路、AD信号转换电路、数字信号处理单元(DSP系统)、输出显示装置，还包括隔离采样信号电路，所述隔离采样信号电路主要由模拟量传感器构成，所述模拟量传感器的输出端接采样信号放大电路的输入，采样信号放大电路的输出经AD信号转换电路接数字信号处理单元(DSP系统)的输出端，数字信号处理单元的显示输出端接输出显示装置。本实用新型可以实现电流互感器特性测试过程的程式化、自动化，避免人为因素对读数准确性的影响。

Description

数字式电流互感器特性综合测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种供电部门使用的测试仪，尤其是一种数字式电流互感器特性综合测试仪，属于测试仪器技术领域。

背景技术

电流互感器是变电站重要的一次设备之一。它的准确性关系到二次设备能否正确工作，以及能否准确快速的切断故障点。电流互感器的主要测试项目为变比、伏安特性以及极性。

电流互感器变比的决定因素是一次线圈匝数与二次线圈匝数之比，而影响因素则包括：(1)电流的大小，比差和角差随二次电流减小而增大；(2)二次负荷的大小，比差和角差随二次负荷减小而减小；(3)二次负荷功率因数，随着二次负荷功率因数的增大，比差减小而角差增大；(4)电源频率的影响；(5)其它因素，如二次线圈内阻抗、铁心截面、铁心材料、二次线圈匝数等。测试电流互感器变比常用电流法检查试验，参见图1A、图1B。

伏安特性是互感器一次侧开路时，二次侧励磁电流与所加电压的关系曲线，实际上就是铁芯的磁化曲线。试验的主要目的是检查互感器的铁芯质量，通过鉴别磁化曲线的饱和程度，以判断互感器的绕组有无匝间短路等缺陷。测试方法参见图1C。一次侧再接一个升压变的原因是因为一般的电流互感器电流加到额定值时，电压已达400V以上，单用调压器无法升到试验电压。

电流互感器的极性检查比较简单，除了可以在互感器校验仪上进行检查外，还可以使用直流检查法，参见图1D，合上开关K的瞬间，电压表往正方向偏转则极性标志正确。

以上测试需要采用升流器、标准互感器、可变电阻、电流表、电压表等设备，通过手动操作完成，其明显缺点是接线复杂、容量有限、读数不准确、工作效率低，给正确判断互感器的准确和等级带来了诸多困难。

借助综合性的仪器进行测试是解决问题的理想途径。目前，数字信号处理系统在检测仪器中已得到应用，例如申请号为02265022.9、名称为《全数字式相控阵超声无损检测聚焦、变焦装置》，以及申请号为200310120843.7、名称为《一种连铸漏钢检测仪》的中国专利申请分别公开了由数字信号处理芯片、场可编程门阵列芯片、数模转换器阵列、通用输入输出、通讯串口、控制线、液晶显示器、键盘、地址线、数据线、模拟/数字转换模块、保护电路、信号输入、喇叭组成的数字化综合检测仪器。归纳起来，其基本的电路构成为信号采样电路、DSP数据处理器、以及输出显示装置。由于行业不同，这两种数字化综合检测仪器均不能借用到电流互感器特性的测试。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种数字式电流互感器特性综合测试仪，从而以自动试验取代手动试验，实现电流互感器特性测试过程的程式化、自动化，避免人为因素对读数准确性的影响。

为了解决以上技术问题，本实用新型的数字式电流互感器特性综合测试仪包括采样信号放大电路、AD信号转换电路、数字信号处理单元(DSP系统)、输出显示装置，还包括隔离采样信号电路，所述隔离采样信号电路主要由模拟量传感器构成，所述模拟量传感器的输出端接采样信号放大电路的输入，采样信号放大电路的输出经AD信号转换电路接数字信号处理单元(DSP系统)的输出端，数字信号处理单元的显示输出端接输出显示装置。

测试时，模拟量传感器接收到的模拟量信号输出到采样信号放大电路，经放大后输出到AD信号转换电路转换成数字信号，再输入到数字信号处理单元，经处理后，由显示输出端输出到显示装置，显示出测试结果数据，从而实现电流互感器特性测试过程的程式化、自动化，避免人为因素对读数准确性的影响。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1A-D为电流互感器基本特性测试原理图。

图2为本实用新型一个实施例的电路框图。

图3为图2实施例中隔离采样信号电路的电路原理图。

图4为图2实施例中采样信号放大电路的电路原理图。

图5为图2实施例中AD信号转换电路的电路原理图。

图6、7、8、9分别为图2实施例中DSP数字信号处理单元主控芯片、逻辑控制芯片、LCD显示电路接口以及存储器芯片的电路原理图。

图10为图2实施例中开关量控制电路的电路原理图。

图11A-C分别为用图2实施例的测试仪进行测试的原理框图。

具体实施方式

实施例一

本实施例数字式电流互感器特性综合测试仪的基本电路如图1所示，主要由隔离采样信号电路、采样信号放大电路、AD信号转换电路、数字信号处理单元(DSP系统)、输出显示装置以及控制电路组成。隔离采样信号电路通过其中的模拟量传感器接收待测信号，输送到采样信号放大电路放大，再由AD信号转换电路将模拟信号转换成数字信号，输送到数字信号处理单元(DSP系统)，处理后输出到显示装置显示测试结果，从而完成自动测试的基本过程。在测试过程中DSP系统可以通过控制电路控制继电器切换以及调压电机的动作，自动改变电压输出回路以及主变压器的输出电压，从而达到测试各种项目的目的。

隔离采样信号电路的具体电路如图3所示，左上方为分别由型号SCT2208B、SCT214AX以及I_IN的集成块并联构成的四路模拟量传感器，其模拟量信号输出OUTPUT1端接采样信号放大电路的输入(图4的Z1接口)。右上方为受控于DSP系统的电动调压器。下方为原方及副方电压切换及指示电路，用于切换并显示电压切换情况。

结合现有技术，容易理解图4的采样信号放大电路、图5的AD信号转换电路，以及图6的DSP数字信号处理单元主控芯片电路、图7的DSP数字信号处理单元逻辑控制芯片电路、图8的DSP数字信号处理单元LCD显示电路接口电路、图9的DSP数字信号处理单元存储器芯片电路，因此对其构成及连接关系只简要介绍。

图4为四路模拟信号的放大电路，其输出接图5中AD信号转换芯片MAX125C的输入端。MAX125C的数据线、控制信号线接入图7中DSP数字信号处理单元逻辑控制芯片EPM7192对应的端口。

构成DSP单元的电路如下：图6中的TMS320C32为主控DSP芯片，其UP1为编程JTAG接口，下方的MAX1323为DSP监控芯片。图7为DSP的逻辑控制芯片，EPM7192芯片为可编程逻辑阵列，用于扩张DSP芯片的存储器及输入输出接口。图8左方为操作键盘阵列的输入、输出接口，右方为LCD显示器接口电路，XC95144为CPLD可编程输入输出接口，在此用作键盘及显示接口芯片。图9为DSP芯片的外存储器，左方2片AM29F400为程序存储器，右方CY7C1041为数据存储器。

图10为控制电路，该电路由分别通过光电隔离器件OP1-OP10连接的开关器件——三极管N1-N10构成，其中右上方为五路继电器控制端，用于控制改换电压输出回路，右下方为电机的正反转控制端，用于控制调压器电机转向，从而达到调整输出电压的目的。图7的DSP单元逻辑控制芯片EPM7192的控制输出端OPA1～OPA10(OPA11空闲)接图10的继电器及电机开关控制电路控制输入端DRIVE[0.10]，实现所需控制。

此外，本实施例的测试仪内置新型双层交叉复合绕组调压器和升流器，调压器电压输出通过大功率的继电器切换改变电压输出回路，实现对电流互感器的伏安特性试验和变比试验。

步进电机采用DSP控制光电隔离耦合控制三极管，三极管驱动电机正反转。接通电源相应的指示灯亮，根据试验设置的数据(电压增加步长)，通过电压采样进行模数转换后，计算步进电机的进程，逐渐提高主调压器的输出电压，以提高控制精度和可靠性。

使用时，仅需进行数字设定，通过大功率的继电器切换改变电压输出回路，即可自动进行电流互感器的伏安特性试验和变比试验(参见图11A)。

(1)、伏安特性测量：

采用大功率主变压器为新型双层交叉复合绕组调压器，调压器额定容量10KVA，瞬时可达20KVA.调压器的输出通过继电器切换接至电流互感器二次侧，装置内置线性度高，0.05级的高性能2mA/2mA电压传感器和0.05级的高性能20A/20mA的电流互感器，互感器采集调压器输出电压和电流的信号，通过负载电阻转换为电压信号，再经过放大电路放大，放大的信号通过AD转换，数据进入DSP中央控制单元进行处理，DSP中央控制单元自动判断电压和电流数据，从而控制步进电机的进程，逐步提高主变压器的输出电压。

重复上述过程，得到各测试点的电压和电流数据，保存测试点的数据进入内存中，并在液晶屏的伏安坐标上将该点在相应位置中显示，实时显示伏安特性曲线。试验的电压和电流达到设定的最大值，试验将自动停止，试验结果保存在内存中(参见图11B)。

(2)、变比、极性测量：

采用主变压器为新型双层交叉复合绕组调压器，调压器额定容量10KVA，瞬时可达20KVA.升流器额定功率1.5KVA。调压器的输出通过继电器切换接至升流器原方，升流器的副方接电流互感器的一次侧，电流互感器的二次侧短接。装置内置线性度高，0.05级的高性能600A/50mA电流互感器和0.05级的高性能5A/2.5mA电流互感器，通过负载电阻转换为电压信号，再经过放大电路放大，放大的信号通过AD转换，数据进入DSP中央控制单元进行处理，从而控制步进电机的进程，逐步提高输出电流。

DSP中央控制单元自动判断电流数据并处理数据，试验电流达到设定的一次侧测试电流数值，或二次侧电流超过5.0A，试验将自动停止，变比试验结果和极性试验结果保存在内存中(参见图11C)。

本实施例的数字式电流互感器特性综合测试仪可以计算机作为控制元件，基于WINDOWS操作系统，编制人机交互性实时测试软件，通过串口或USB接口与测试仪器进行通讯。软件提供测试、波形监视、历史状态等多个视图，为用户提供可视化的测试过程和多方位的测试信息。用户可以从不同的侧面、较全方位地了解和控制测试过程，并使用户据此进行测试结果的分析和研究。

Claims (6)

1.一种数字式电流互感器特性综合测试仪，包括采样信号放大电路、AD信号转换电路、数字信号处理单元、输出显示装置，其特征在于：还包括隔离采样信号电路，所述隔离采样信号电路主要由模拟量传感器构成，所述模拟量传感器的输出端接采样信号放大电路的输入，采样信号放大电路的输出经AD信号转换电路接数字信号处理单元的输出端，数字信号处理单元的显示输出端接输出显示装置。

2.根据权利要求1所述数字式电流互感器特性综合测试仪，其特征在于：所述隔离采样信号电路含有集成块并联构成的四路模拟量传感器，其模拟量信号输出端分别接采样信号放大电路的输入。

3.根据权利要求1或2所述数字式电流互感器特性综合测试仪，其特征在于：还含有控制电路，所述控制电路由分别通过光电隔离器件连接的开关器件构成。

4.根据权利要求3所述数字式电流互感器特性综合测试仪，其特征在于：所述开关器件包括用于控制改换电压输出回路继电器的开关三极管，以及用于控制调压器电机转向继电器的开关三极管。

5.根据权利要求3所述数字式电流互感器特性综合测试仪，其特征在于：所述数字信号处理单元由主控DSP芯片、逻辑控制芯片、键盘及显示接口芯片、外存储器构成。

6.根据权利要求3所述数字式电流互感器特性综合测试仪，其特征在于：所述主控DSP芯片含有编程JTAG接口。

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