專利名稱：基于交流電橋平衡原理的電子式互感器校驗儀檢定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢定裝置，基于交流電橋平衡原理，用于檢定電子式互感器校驗 儀(EITC)的測量誤差。
背景技術(shù)：
電子式互感器(EIT)區(qū)別于傳統(tǒng)互感器，它的輸出為數(shù)字量，采用IEC61850-9-1 標(biāo)準(zhǔn)傳輸。電子式互感器作為新型電力設(shè)備，已經(jīng)開始應(yīng)用于數(shù)字化變電站試點工程。
電子式互感器校驗儀(EITC)的作用是檢驗電子式互感器的測量誤差，目前已有 比較成熟的技術(shù)方案，EITC —般具有三路信號輸入一路為網(wǎng)絡(luò)信號輸入口，接收來自EIT 的數(shù)字輸出；一路為標(biāo)準(zhǔn)信號輸入口，接收來自傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)互感器(準(zhǔn)確度比EIT高兩個等 級)的二次模擬輸出，EITC內(nèi)部對它進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；還有一路為同步脈沖輸入口，用于啟動 標(biāo)準(zhǔn)信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換，使之與EIT的采樣保持同步。EITC然后比較兩路采樣信號的幅值和 相位，從而得到EIT的幅值誤差和相位誤差。由于EITC在信號采集和處理過程中可能帶來 誤差，因此也必須要對EITC的誤差進行檢定。 但直至今日，對EITC本身的誤差檢定始終沒有得到很好的解決，原因在于大家在 EITC中都是采用程控數(shù)字源產(chǎn)生兩路具有一定幅值比和相位差的交流電壓，而程控數(shù)字源 相位差的設(shè)定值始終無法達到1'(相對于工頻的l/60度)的精度，但根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，EITC 的相位誤差要求在l'以內(nèi)。這就造成了EITC的相位誤差無法進行精確界定。另外，由于 EITC有一路輸入是數(shù)字信號，這就要求在檢定時，需要提供一路標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號給EITC。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就在于提供一種基于交流電橋平衡原理的電子式互感器校驗儀的 檢定裝置，本裝置可以精確地控制EITC在檢定時兩路輸入信號之間的幅值比和相位差，從 而可以準(zhǔn)確測出被檢EITC的誤差。 實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的基于交流電橋平衡原理的電子式互感器校驗儀檢定 裝置，其特征是包括 —穩(wěn)頻穩(wěn)壓源，提供頻率和幅值可調(diào)的0 100V的交流電壓輸出至被檢EITC及 下面所述的交流電橋； 交流電橋，為傳統(tǒng)的成熟技術(shù)，采用電阻、電容和電抗元件構(gòu)成，調(diào)整這些元件的 值大小，可以改變交流電橋輸入電壓和輸出電壓之間的幅值比f和相位差s ，且準(zhǔn)確度可 以達到0. 2級，遠遠大于目前采用的程控數(shù)字源； 標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置，實際上就是一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將交流電橋的輸出電壓進行高精度 采樣，工頻信號采樣精度達到lOOppm ; 協(xié)議轉(zhuǎn)換單元，將標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置的數(shù)字輸出按照IEC61850-9-1標(biāo)準(zhǔn)進行數(shù)據(jù)量 程變換，然后組成數(shù)據(jù)幀，通過以太網(wǎng)發(fā)送給被檢EITC;協(xié)議轉(zhuǎn)換單元的另一個功能是接 收檢定命令，然后將啟動命令通過串口下發(fā)到同步信號發(fā)生器，開始一次檢定過程；
同步信號發(fā)生器，其作用是產(chǎn)生兩路脈沖邊沿完全同步的方波信號，一路給被檢 EITC，一路給標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置，使EITC內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置同步啟動采樣。
所述的協(xié)議轉(zhuǎn)換單元在一具有100M以太網(wǎng)網(wǎng)卡的普通計算機上實現(xiàn)，所述的計 算機通過串口與同步信號發(fā)生器連接，并通過現(xiàn)有技術(shù)的USB-GPIB卡與標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置連 接實時接收采樣數(shù)據(jù)。 所述的同步信號發(fā)生器包括嵌入式處理器和信號轉(zhuǎn)換器，安裝于所述的計算機的 PCI插槽，用于將嵌入式處理器發(fā)出的方波信號按照EITC或者標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置的電平要求進 行電壓幅度轉(zhuǎn)換，同步信號發(fā)生器與協(xié)議轉(zhuǎn)換單元通過RS232串口連接。
當(dāng)將被檢裝置EITC的輸出誤差與交流電橋的標(biāo)準(zhǔn)誤差相比較，就可以得出被檢 EITC在測量EIT誤差時引入的誤差。 有益效果由于采用準(zhǔn)確度達到0. 2級的交流電橋，兩路電壓的幅值相對誤差范 圍可達到7*10—7 2*10—3，相位的相對誤差范圍為0. 0001，遠遠高于程控數(shù)字源所能達到 的準(zhǔn)確度，且采用現(xiàn)有的8位半數(shù)字多用表Aglient 3458A作為標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置，在工頻附近 的交流采樣精度可達lOO卯m，并可以向國家標(biāo)準(zhǔn)溯源，使得本裝置可以有效地得到EITC在 測量EIT誤差時引入的誤差。


下面結(jié)合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
圖1電子式互感器校驗儀檢定原理圖；
圖2同步信號發(fā)生器的電氣原理圖一 ；
圖3同步信號發(fā)生器的電氣原理圖二。 圖1中1-電子式互感器校驗儀，2-交流電橋，3-標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置，4-協(xié)議轉(zhuǎn)換單 元，5-穩(wěn)頻穩(wěn)壓源，6_同步信號發(fā)生器，7_電子式互感器校驗儀檢定裝置。
具體實施例方式
從圖1至圖3可看到，本發(fā)明的基于交流電橋平衡原理的電子式互感器校驗儀檢 定裝置7，其特征是包括 穩(wěn)頻穩(wěn)壓源5，采用深圳星龍公司的XL803功率源，其提供0 100V的交流電壓輸 出，頻率和幅值可調(diào)，穩(wěn)定度不小于0. 01 % 。 交流電橋2，其采用電阻、電容和電抗元件構(gòu)成，調(diào)整這些元件的值大小，可以改變 電橋輸入電壓和輸出電壓之間的幅值比f和相位差S，f、S的準(zhǔn)確度可以達到0.2級。傳 統(tǒng)互感器校驗儀的檢定也是采用交流電橋的方法，已經(jīng)有成熟的產(chǎn)品，稱為互感器校驗儀 整體檢定裝置。 本發(fā)明的交流電橋2采用的是山西互感器研究所研制的BHE型互感器校驗儀整體 檢定裝置(簡稱BHE)，其幅值比設(shè)定區(qū)間為0.01% 100%，相位差設(shè)定區(qū)間為0.05' 500'，設(shè)定值的準(zhǔn)確度為0. 2級，由于BHE的準(zhǔn)確度表示的是誤差的誤差，所以交流電橋的
兩路電壓的幅值相對誤差范圍為7*io—7 2*io—3，相位的相對誤差范圍為o.ooor r，
遠遠大于目前程控數(shù)字源的最高標(biāo)準(zhǔn)(幅值相對誤差0. 02%，相位相對誤差3')。 標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置3，為了給被檢的EITC提供一路標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號，需要對交流電橋的輸出進行高精度采樣。標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置實際上就是一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將交流電橋的輸出電壓 進行高精度采樣。為了使采樣精度可以向國家標(biāo)準(zhǔn)溯源，本發(fā)明采用現(xiàn)有的8位半數(shù)字多 用表Aglient 3458A作為標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置，它在工頻附近的交流采樣精度可達100卯m。標(biāo)準(zhǔn) 采樣裝置的采樣啟動信號來自同步信號發(fā)生器，5V方波信號，下降沿觸發(fā)采樣。
協(xié)議轉(zhuǎn)換單元4，其作用是將標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置的數(shù)字輸出按照IEC61850-9-l標(biāo)準(zhǔn)進 行數(shù)據(jù)量程變換，然后組成數(shù)據(jù)幀，通過以太網(wǎng)發(fā)送給EITC。協(xié)議轉(zhuǎn)換單元的功能在一臺普 遍計算機上實現(xiàn)，計算機運行的檢定軟件采用NI公司的Labview工具開發(fā)。計算機通過串 口與同步信號發(fā)生器連接，將檢定命令下發(fā)給同步信號發(fā)生器。計算機通過一張USB-GPIB 卡(成熟產(chǎn)品)與標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置連接，實時接收采樣數(shù)據(jù)，并按照IEC61850-9-l標(biāo)準(zhǔn)進行 數(shù)據(jù)量程變換，然后組成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀，將啟動檢定后接收到的第一個數(shù)據(jù)的時間標(biāo)簽設(shè)為 O，后面的數(shù)據(jù)依次增加l，直到達到65535或者重新啟動檢定，重新從O開始計數(shù)。網(wǎng)絡(luò)數(shù) 據(jù)幀通過以太網(wǎng)發(fā)送給EITC，計算機具有100M以太網(wǎng)網(wǎng)卡。 同步信號發(fā)生器6，同步信號發(fā)生器是一塊自己開發(fā)的線路板，包括嵌入式處理器 和信號轉(zhuǎn)換器，安裝于計算機的PCI插槽，原理見附圖2和附圖3。同步信號發(fā)生器的作用是 產(chǎn)生兩路脈沖邊沿完全同步的方波信號， 一路給被檢EITC， 一路給標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置3，使EITC 內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置3同步啟動采樣。同步信號發(fā)生器采用嵌入式控制器開 發(fā)，嵌入式處理器采用ARM7單片機(飛利浦的LPC2214，附圖2) ， LPC2214需要3. 3V和1. 8V 兩個直流電壓電源。 同步信號發(fā)生器的5V電源取自計算機PCI槽中的5V電源，采用電源轉(zhuǎn)換芯片 LM1117-3. 3V產(chǎn)生3. 3V直流電源，采用電源轉(zhuǎn)換芯片LM1117-1. 8V產(chǎn)生1. 8V直流電源(附 圖3)。 LPC2214在上電啟動時候需要一個復(fù)位信號，故采用復(fù)位器件SP708S(附圖3)產(chǎn)生 上電復(fù)位信號，SP708S連接一個復(fù)位按鍵，用于在檢定過程中對同步信號發(fā)生器進行重啟 (一般不需要)。 因為標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置的觸發(fā)脈沖電平為5V， 一些ETIC的采樣觸發(fā)電平也是5V，故采 用電平轉(zhuǎn)換芯片SN74LVC4245A將LPC2214輸出總線的3. 3V信號轉(zhuǎn)換為5V信號，LPC2214 的輸出管腳PO. 9和PO. 10用于電平方波脈沖輸出。 同步信號發(fā)生器接收來自協(xié)議轉(zhuǎn)換單元的啟動命令，然后發(fā)出兩路采樣同步脈沖 信號，同步信號發(fā)生器與協(xié)議轉(zhuǎn)換單元通過RS232串口連接，同步信號發(fā)生器采用RS232控 制器SP3232E。 當(dāng)將被檢裝置EITC的輸出誤差與交流電橋的標(biāo)準(zhǔn)誤差相比較，就可以得出被檢 EITC在測量EIT誤差時引入的誤差。
權(quán)利要求
一種基于交流電橋平衡原理的電子式互感器校驗儀檢定裝置，其特征包括穩(wěn)頻穩(wěn)壓源，提供頻率和幅值可調(diào)的0～100V的交流電壓輸出至被檢電子式互感器校驗儀及下面所述的交流電橋；可調(diào)節(jié)交流電橋輸入電壓和輸出電壓之間的幅值比f和相位差δ、準(zhǔn)確度可以達到0.2級的交流電橋；標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置，對交流電橋的輸出進行數(shù)字采樣；協(xié)議轉(zhuǎn)換單元，將標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置的數(shù)字輸出按照IEC61850-9-1標(biāo)準(zhǔn)進行數(shù)據(jù)量程變換，然后組成數(shù)據(jù)幀，通過以太網(wǎng)發(fā)送給電子式互感器校驗儀；同步信號發(fā)生器，產(chǎn)生兩路脈沖邊沿完全同步的方波信號，一路給被檢電子式互感器校驗儀，一路給標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置，使電子式互感器校驗儀內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置同步啟動采樣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交流電橋平衡原理的電子式互感器校驗儀檢定裝置，其 特征是所述的協(xié)議轉(zhuǎn)換單元在一具有100M以太網(wǎng)網(wǎng)卡的普通計算機上實現(xiàn)，所述的計算 機通過串口與同步信號發(fā)生器連接，并通過現(xiàn)有技術(shù)的USB-GPIB卡與標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置連接 實時接收采樣數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于交流電橋平衡原理的電子式互感器校驗儀檢定裝置，其 特征是所述的同步信號發(fā)生器包括嵌入式處理器和信號轉(zhuǎn)換器，安裝于所述的計算機的 PCI插槽，用于將嵌入式處理器發(fā)出的方波信號按照EITC或者標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置的電平要求進 行電壓幅度轉(zhuǎn)換，同步信號發(fā)生器與協(xié)議轉(zhuǎn)換單元通過RS232串口連接，同步信號發(fā)生器 采用RS232控制器SP3232E。
全文摘要
一種基于交流電橋的電子式互感器校驗儀檢定裝置，包括穩(wěn)頻穩(wěn)壓源，提供頻率和幅值可調(diào)的0～100V的交流電壓輸出至被檢電子式互感器校驗儀(EITC)及交流電橋；可調(diào)節(jié)交流電橋輸入電壓和輸出電壓之間的幅值比和相位差、準(zhǔn)確度可以達到0.2級的交流電橋；標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置，對交流電橋輸出進行數(shù)字采樣；協(xié)議轉(zhuǎn)換單元，將標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置輸出進行數(shù)據(jù)量程變換，然后組成數(shù)據(jù)幀，通過以太網(wǎng)發(fā)送給EITC；同步信號發(fā)生器，產(chǎn)生兩路脈沖邊沿完全同步的方波信號，一路給被檢EITC，一路給標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置，使EITC內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和標(biāo)準(zhǔn)采樣裝置同步啟動采樣。本裝置可以有效地得到EITC在測量電子式互感器誤差時引入的誤差。
文檔編號G01R35/00GK101718851SQ20091021384
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者周尚禮, 孫衛(wèi)明, 林國營 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院