專利名稱：電測量器綜合校驗儀的制作方法
技術領域：
一種適用于發(fā)電廠、用電管理和電力建設等部門校驗各種電能表、交直流電參數(shù)指示儀表和功率變送器的便攜式電測量器綜合校驗儀，屬于電測量領域。
目前，電力部門使用的現(xiàn)場電能表校驗儀、功率變送器校驗儀、電壓互感器二次壓降測試儀和交直流電壓電流標準儀表等，均是各自獨立，功能單一，性能價格比比較低的儀器儀表，尚無一種高精度、輕便和高性能價格比的綜合校驗儀。
本實用新型的目的在于利用微機數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，實現(xiàn)一種硬件電路一元化，采樣數(shù)據(jù)共享化，測試功能智能化，軟件編制模塊化，集多種校驗功能于一體的微機電測量器綜合校驗儀。
本實用新型由模擬采樣、人-機界面、微機和電源部分構成，總體電路如

圖1。
在模擬采樣電路中，直流電壓采樣電路1、直流電流采樣電路2、三相交流電壓采樣電路3、三相交流電流采樣電路4將采樣信號接入雙四選一可編程模擬開關5。電壓采樣信號從模擬開關5的一個輸出端經(jīng)采樣保持器9、濾波器11接入二選一可編程模擬開關12；電流采樣信號經(jīng)模擬開關5分兩路，一路直接進入二選一可編程模擬開關8的一個輸入端，另一路經(jīng)放大器7進入模擬開關8的另一輸入端，根據(jù)被測電流信號的大小程控選擇其中的一路信號經(jīng)采樣保持器10進入二選一可編程模擬開關12的另一個輸入端。電壓、電流采樣保持信號經(jīng)模擬開關12分時通過射極跟隨器13進入模數(shù)轉換器14轉換為數(shù)字信號后，經(jīng)數(shù)據(jù)總線直接進入微機最小系統(tǒng)20。交流電壓、電流采樣信號在進入模擬開關5的同時進入模擬開關6，對任一路被測交流信號進行跟蹤。跟蹤信號經(jīng)放大器15、過零比較整形電路16，再經(jīng)鎖相環(huán)17與可編程計數(shù)器18、19對被測信號進行分數(shù)倍頻，以改善采樣數(shù)據(jù)的平滑效果。被校驗電能表的電能信號經(jīng)脈沖采樣電路21進入微機最小系統(tǒng)20，復費率電能表的時鐘信號經(jīng)電能表時鐘輸入電路22進入微機最小系統(tǒng)20。繼電器驅動電路23根據(jù)微機最小系統(tǒng)20的指令驅動交流電壓采樣電路3和交流電流采樣電路4切換被測電壓量限和被測電流輸入方式。電能脈沖輸出電路由可編程計數(shù)器25、高頻振蕩器26和電能脈沖輸出單位27組成，采用程序分頻的方法穩(wěn)定地輸出頻率與功率成正比的電能脈沖。
人-機界面由輸出顯示器24和鍵盤28組成，顯示器24直接接在數(shù)據(jù)總線上，鍵盤28接入微機最小系統(tǒng)20中的鍵盤接口40。電源變壓器29和直流電源30構成本裝置的電源部分。
在微機最小系統(tǒng)20的展開電路圖2中，31為單片機，使用可編程邏輯陣列32、33作為地址鎖存器，既方便布線，又可對程序加密。利用實時時鐘34對測試數(shù)據(jù)和測試時間進行記錄和存貯，使離線通訊成為可能，為微機統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)檔案提供方便的硬件環(huán)境。35為RAM，在EPROM芯片36中固化有辛卜生數(shù)值積分電能計算模塊、相位伏安算法電壓互感器二次導線壓降計算模塊和動態(tài)跟蹤向量程序及電能表接線。37為地址譯碼器，38、39為兩路I/O接口，40為鍵盤接口及鍵值譯碼器。
在交流電壓采樣電路3的展開電路圖3中，三相電壓互感器41、42和43的二次線接至繼電器電路44，可程控切換被測電壓量限。
在交流電流采樣電路4的展開電路圖4中，三相電流互感器45、46和47的二次線及鉗型電流表48接至繼電器電路49，可程控切換輸入電流是從互感器輸入，還是從鉗型電流表輸入。
本實用新型由于增加了直流電壓、電流信號測量環(huán)節(jié)，可以自動校驗各類功率變送器的誤差。輸入回路程控切換被測電壓量限和電流信號輸入方式，使用簡單?？蛇x擇任一相交流電壓或電流信號作為相位測量基準，方便測量。對自動跟蹤采樣信號進行分數(shù)倍頻作為采樣脈沖，改善了采樣數(shù)據(jù)的平滑效果。采用對高頻信號程控分頻的方法發(fā)送電能脈沖，提高了電能脈沖的穩(wěn)定性，在檢測電能計量精度時，用較少的脈沖個數(shù)即可實現(xiàn)較高的標準偏差指標。采樣模數(shù)轉換器和顯示器不經(jīng)過I/O接口直接接至數(shù)據(jù)總線，即簡化電路，節(jié)省元器件，又提高了采樣和顯示速度。加入時鐘檢測環(huán)節(jié)，結合采用小公差晶振，高精度實現(xiàn)校驗復費率電能表所需的時鐘和時段。采用鉗型電流表測量電壓互感器二次電流，結合電壓互感器測量二次電壓與二次電流的相位差，以相位伏安法計算電壓互感器二次壓降，接線簡單、直觀。
圖1是本實用新型的一個實施例。圖2是圖1中微機最小系統(tǒng)20的展開電路。圖3是圖1中三相交流電壓采樣電路3的展開電路。圖4是圖1中三相交流電流采樣電路4的展開電路。
在圖1中，1為0-5V直流電壓采樣電阻，2為0-20mA直流電流采樣電路，用于校驗變送器；3為0-400V交流電壓采樣電路，4為0-20A交流電流采樣電路。直流電壓、三相交流電壓信號和直流電流、三相交流電流信號分別進入MAX359雙四選一模擬開關5。直流電壓和三相交流電壓信號經(jīng)模擬開關5、AD585采樣保持器9、II型濾波電路11進入AD7512二選一模擬開關12的一個輸入端；電流信號經(jīng)模擬開關5分兩路，一路直接進入AD7512二選一模擬開關8的一個輸入端，另一路經(jīng)放大器7進入二選一模擬開關8的另一輸入端，根據(jù)被測電流信號的大小程控選擇其中的一路信號經(jīng)AD585采樣保持器10進入二選一模擬開關12的另一個輸入端。電壓、電流采樣保持信號經(jīng)模擬開關12分時通過射極跟隨器13進入AD674模數(shù)轉換器14轉換為數(shù)字信號后，經(jīng)數(shù)據(jù)總線直接進入微機最小系統(tǒng)20。交流電壓、電流信號在進入模擬開關5的同時進入MAX358模擬開關6，對任一路被測交流信號進行跟蹤。跟蹤信號經(jīng)放大器15、過零比較整形電路16，再經(jīng)CD4046鎖相環(huán)17與8254可編程計數(shù)器18、19對被測信號進行12.02倍分數(shù)倍頻，以改善采樣數(shù)據(jù)的平滑效果。被校驗電能表的電能信號經(jīng)脈沖采樣電路21進入微機最小系統(tǒng)20，復費率電能表的時鐘信號經(jīng)電能表時鐘輸入電路22進入微機最小系統(tǒng)20。MC1413繼電器驅動電路23根據(jù)微機最小系統(tǒng)20的指令驅動交流電壓采樣電路3和交流電流采樣電路4切換被測電壓量限和被測電流輸入方式。液晶輸出顯示器24直接接在數(shù)據(jù)總線上，電能脈沖輸出電路由8254可編程計數(shù)器25、高頻振蕩器26和電能脈沖輸出單位27組成，采用程序分頻的方法穩(wěn)定地輸出頻率與功率成正比的電能脈沖。鍵盤28接入微機最小系統(tǒng)20中的8279鍵盤接口40。29和30分別是本裝置的電源變壓器和直流電源。
在微機最小系統(tǒng)20的展開電路圖2中，31為8098單片機，利用8098單片機的HSO口發(fā)送平均功率電能脈沖，提高了脈沖的精度和穩(wěn)定性，精度可達0.1級，標準偏差可達0.01％。使用可編程邏輯陣列32、33作為地址鎖存器。借助于DS1216實時時鐘34對測試數(shù)據(jù)和測試時間進行記錄和存貯。35為6264 RAM，在27256EPROM芯片36中固化有辛卜生數(shù)值積分電能計算模塊、相位伏安法電壓互感器二次導線壓降計算模塊、動態(tài)跟蹤向量程序及48種3相3線制電能表接線。38、39為兩路74573 I/O接口，40為8279鍵盤接口及138鍵值譯碼器。
在交流電壓采樣電路3的展開電路圖3中，三相電磁型電壓互感器41、42和43的二次線接至繼電器電路44，可程控切換被測電壓量限。
在交流電流采樣電路4的展開電路圖4中，三相電磁型電流互感器45、46和47的二次線及鉗型電流表48接至繼電器電路49，可程控切換輸入電流是從互感器輸入，還是從鉗型電流表輸入。
整個裝置具有一塊電路板和一塊面板，采樣電路、微機系統(tǒng)和電源部分裝設在同一塊電路板上，面板上裝有鍵盤28、液晶顯示器24和電壓電流一次接口、電能表輸入接口，結構緊湊。根據(jù)需要可以加裝輸出打印機。
權利要求1.一種電測量器綜合校驗儀，由模擬采樣、人-機界面、微機和電源部分構成；其特征為直流電壓采樣電路(1)、直流電流采樣電路(2)、交流電壓采樣電路(3)、交流電流采樣電路(4)將采樣信號接入雙四選一可編程模擬開關(5)；電壓采樣信號從模擬開關(5)的一個輸出端經(jīng)采樣保持器(9)、濾波器(11)接入二選一可編程模擬開關(12)；電流采樣信號經(jīng)模擬開關(5)分兩路，一路直接進入二選一可編程模擬開關(8)的一個輸入端，另一路經(jīng)放大器(7)進入模擬開關(8)的另一輸入端，根據(jù)被測電流信號的大小程控選擇其中的一路信號經(jīng)采樣保持器(10)進入模擬開關(12)的另一個輸入端；電壓、電流采樣保持信號經(jīng)模擬開關(12)分時通過射極跟隨器(13)進入模數(shù)轉換器(14)轉換為數(shù)字信號后，經(jīng)數(shù)據(jù)總線直接進入微機最小系統(tǒng)(20)；交流電壓、電流采樣信號在進入模擬開關(5)的同時進入模擬開關(6)，對任一路被測交流信號進行跟蹤；跟蹤信號經(jīng)放大器(15)、過零比較整形電路(16)，再經(jīng)鎖相環(huán)(17)與可編程計數(shù)器(18)、(19)對被測信號進行分數(shù)倍頻進入微機最小系統(tǒng)(20)；被校驗電能表的電能信號經(jīng)脈沖采樣電路(21)進入微機最小系統(tǒng)(20)，復費率電能表的時鐘信號經(jīng)電能表時鐘輸入電路(22)進入微機最小系統(tǒng)(20)；繼電器驅動電路(23)根據(jù)微機最小系統(tǒng)(20)的指令驅動交流電壓采樣電路(3)和交流電流采樣電路(4)切換被測電壓量限和被測電流輸入方式；顯示器(24)直接接在數(shù)據(jù)總線上；電能脈沖由微機最小系統(tǒng)(20)控制可編程計數(shù)器(25)、高頻振蕩器(26)和電能脈沖輸出單位(27)形成并輸出。
2.如權利要求1所述的電測量器綜合校驗儀，其特征為所述微機部分使用可編程邏輯陣列(32)、(33)作為地址鎖存器；利用實時時鐘(34)對測試數(shù)據(jù)和測試時間進行記錄和存貯；在EPROM芯片(36)中固化有辛卜生數(shù)值積分程序模塊、相位伏安算法程序模塊、動態(tài)跟蹤向量程序模塊及電能表接線。
3.如權利要求1所述的電測量器綜合校驗儀，其特征為其中所述交流電壓輸入電路(3)由三相電壓互感器(41)、(42)、(43)和繼電器(44)組成，通過所述微機最小系統(tǒng)(20)程控切換被測電壓量限。
4.如權利要求1所述的電測量器綜合校驗儀，其特征為其中所述交流電流輸入電路(4)由三相電流互感器(45)、(46)、(47)、鉗型電流表(48)和繼電器(49)組成，通過所述微機最小系統(tǒng)(20)程控切換交流電流輸入信號經(jīng)所述三相電流互感器(45)、(46)、(47)或是經(jīng)所述鉗型電流表(48)輸入。
專利摘要一種適用于發(fā)電廠、用電管理和電力建設等部門校驗各種電能表、交直流電參數(shù)指示儀表和功率變送器的電測量器綜合校驗儀，采用微機數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，結合功能軟件實現(xiàn)對直流電壓電流、交流電壓電流、功率、頻率、相位、功率因數(shù)、電能和電壓互感器二次壓降的高精度測量，自動校驗各種電能表、功率變送器及其它電氣儀表的測量誤差，是一種硬件電路一元化，采樣數(shù)據(jù)共享化，測試功能智能化，軟件編制模塊化，集多種校驗功能于一體的微機電測量器綜合校驗儀。
文檔編號G01R35/00GK2261029SQ9621946
公開日1997年8月27日 申請日期1996年10月9日 優(yōu)先權日1996年10月9日
發(fā)明者歐鐘, 毛晉 申請人:毛晉, 歐鐘