互感器校验仪的智能整体检定装置及其智能整体检定系统

摘要

本发明公开了一种互感器校验仪的智能整体检定装置，包括与被测互感器校验仪连接的标准比例电源、通过通讯接口与计算机连接的数字信号处理器、以及与数字信号处理器以及标准比例电源连接的复杂可编程逻辑器件，标准比例电源包括线性程控电源、与线性程控电源连接的电压-电流校验信号产生单元和同相—正交数据产生合成单元、与同相—正交数据产生合成单元连接的功率放大单元、与功率放大单元连接的倍率转换及差值校验信号产生单元。本装置的倍率转换及差值校验信号产生单元在功率放大单元之后，数据通过功率放大之后进行不同倍率的转换，因此可以兼顾高低端数据的传输精度，确保测量互感器校验仪的精度。本发明同时公开了一种智能整体检定系统。

权利要求

1.一种互感器校验仪的智能整体检定装置，包括与被测互感器校验仪连接的标准比例电源、通过通讯接口与计算机连接的数字信号处理器、以及与所述数字信号处理器以及标准比例电源连接的复杂可编程逻辑器件，其特征在于，所述标准比例电源包括线性程控电源、与所述线性程控电源连接的电压-电流校验信号产生单元和同相-正交数据产生合成单元、与所述同相-正交数据产生合成单元连接的功率放大单元、与所述功率放大单元连接的倍率转换及差值校验信号产生单元，其中：所述数字信号处理器用于接收所述计算机的控制指令和通讯指令，并根据所述控制指令和通讯指令产生输出指令；

所述复杂可编程逻辑器件用于根据所述数字信号处理器的输出指令控制所述标准比例电源输出的校验信号；

所述标准比例电源用于在所述复杂可编程逻辑器件的控制下向所述被测互感器校验仪输出校验信号；

所述线性程控电源用于产生电压信号；

所述电压-电流校验信号产生单元用于根据所述电压信号产生电压校验信号和电流校验信号；

所述同相-正交数据产生合成单元用于根据所述电压信号产生同相数据和正交数据，并合成所述同相数据和正交数据从而产生合成数据；

所述功率放大单元用于对所述合成数据进行功率放大；

所述倍率转换及差值校验信号产生单元用于对所述功率放大的合成信号进行电流倍率转换并产生差值电流校验信号以及对所述合成信号进行电压倍率转换并产生差值电压校验信号。

2.如权利要求1所述的互感器校验仪的智能整体检定装置，其特征在于，所述线性程控电源包括顺次串联的晶振子单元、分频子单元、锁相倍频子单元、波形合成子单元、程控放大子单元以及功放子单元。

3.如权利要求1所述的互感器校验仪的智能整体检定装置，其特征在于，所述电压-电流校验信号产生单元包括与所述线性程控电源连接的电压/电流转换电路和电压互感器、以及与所述第一电压/电流转换电路连接的电流互感器，其中：所述电压互感器接收所述线性程控电源输出的电压信号并输出电压校验信号；

所述第一电压/电流转换电路接收所述线性程控电源输出的电压信号并对所述电压信号进行电压-电流转换，进而将所述转换后的信号发送到所述电流互感器，所述电流互感器输出电流校验信号I。

4.如权利要求1所述的互感器校验仪的智能整体检定装置，其特征在于，所述同相-正交数据产生合成单元包括与所述线性程控电源连接的电压变换电路、与所述功率放大单元连接的信号合成电路、以及在所述电压变换电路与所述信号合成电路之间串联的同相功放电路和同相数据转换用感应分压器和串联的正交移相电路、正交功放电路和正交数据转换用感应分压器，所述同相数据转换用感应分压器通过同相数据转换开关与所述信号合成电路连接、所述正交数据转换用感应分压器通过正交数据转换开关与所述信号合成电路连接，其中：所述电压变换电路对所述线性程控电源产生的电压信号进行电压变换处理并输入到所述同相功放电路和正交移相电路；

所述同相功放电路对所述电压变换处理后的信号进行同相功放处理；

所述同相功放处理后的信号输入到所述同相数据转换用感应分压器，所述同相数据转换用感应分压器对所述数据进行同相数据转换，所述转换后的信号通过所述同相数据转换开关输入到所述信号合成电路；所述正交移相电路对所述电压变换处理后的信号进行正交移相处理；

所述正交功放电路对所述正交移相处理后的信号进行正交功放处理；

所述正交功放处理后的信号输入到所述正交数据转换用感应分压器，所述正交数据转换用感应分压器对所述数据进行正交数据转换，所述转换后的信号通过所述正交数据转换开关输入到所述信号合成电路；

所述信号合成电路将所述同相功放处理后的信号和所述正交功放处理后的信号进行合成，从而输出所述合成信号并发送给所述功率放大单元以实现对所述合成信号的功率放大。

5.如权利要求1所述的互感器校验仪的智能整体检定装置，其特征在于，所述倍率转换及差值校验信号产生单元包括与所述功率放大单元连接的电压倍率转换用感应分压器和第二电压/电流转换电路、与所述第二电压/电流转换电路连接的电流倍率转换用感应分压器，与所述电压倍率转换用感应分压器连接的电压倍率转换开关和与所述电流倍率转换用感应分压器连接的电流倍率转换开关，其中：所述电压倍率转换用感应分压器对所述功率放大单元处理后的信号进行电压倍率转换，并通过所述电压倍率转换开关输出差值电压校验信号；

所述第二电压/电流转换电路对所述功率放大单元处理后的信号进行电压-电流变换，所述电流倍率转换用感应分压器将所述变换后的信号进行电流倍率转换，并通过所述电流倍率转换开关输出差值电流校验信号。

说明书

互感器校验仪的智能整体检定装置及其智能整体检定系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电力计量领域的互感器校验仪的检定标准，特别是涉及一种互感器校验仪的智能整体检定装置以及具有所述智能整体检定装置的智能整体检定系统。

背景技术

[0002] 现今，国内大约有数千台互感器校验仪处于使用状态，按照《计量法实施细则》要求，这些互感器校验仪必须实施周期性检定，所述周期性检定是由互感器校验仪的整体检定标准装置实现的。

[0003] 现有的整体检定标准装置按照JJG169-93《互感器校验仪检定规程》的要求去检定一台互感器校验仪到最终出具《检定证书》，需要人工进行操作，一个熟练的检定人员大约要半天的时间，检定工作量大、效率低且容易人为无意识的出错，不利于计量检定人员从繁琐的重复劳动中解放出来，不适应社会经济发展对互感器校验仪智能化检定的要求。所以，研发全功能、智能化的互感器校验仪整检装置是必然趋势。

[0004] 专利申请号为200810007590.5公开了一种全自动互感器校验仪整检系统，包括：一通讯转接卡；一互感器校验仪整检装置，其与所述的互感器校验仪的采样端口相连接，用以产生多组校验信号，传输给指定的互感器校验仪；一计算机，其内部预设有校检程序，并通过所述的通讯转接卡分别与所述的互感器校验仪整检装置以及所述的互感器校验仪数据端口相连接，控制整个校验过程；其中，所述的计算机自动指定被测互感器校验仪，并控制所述的互感器校验议整检装置输出指定的校验信号；最终将所述互感器校验仪输出的校验处理数据与所述的计算机内部预设的数据进行比较，判断所述的互感器校验仪是否合格。

[0005] 然而，由于所述互感器校验仪整检装置的倍率切换在放大电路之前，不同倍率的数据通过同一放大电路，因此无法兼顾高低端数据的传输精度，最终影响测量互感器校验仪的精度。

[0006] 因此，有必要提供一种改进的互感器校验仪的智能整体检定装置及其智能整体检定系统来克服上述缺陷。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供一种互感器校验仪的智能整体检定装置及其智能整体检定系统，能兼顾高低端数据的传输精度，确保测量互感器校验仪的精度。

[0008] 为了实现上述目的，本发明提供了一种互感器校验仪的智能整体检定装置，包括与被测互感器校验仪连接的标准比例电源、通过通讯接口与计算机连接的数字信号处理器、以及与所述数字信号处理器以及标准比例电源连接的复杂可编程逻辑器件。所述标准比例电源包括线性程控电源、与所述线性程控电源连接的电压-电流校验信号产生单元和同相-正交数据产生合成单元、与所述同相-正交数据产生合成单元连接的功率放大单元、与所述功率放大单元连接的倍率转换及差值校验信号产生单元。

[0009] 在本发明的一个实施例中，所述电压-电流校验信号产生单元包括与所述线性程控电源连接的电压/电流转换电路和电压互感器、以及与所述第一电压/电流转换电路连接的电流互感器。

[0010] 在本发明的另一个实施例中，所述同相-正交数据产生合成单元包括与所述线性程控电源连接的电压变换电路、与所述功率放大单元连接的信号合成电路、以及在所述电压变换电路与所述信号合成电路之间串联的同相功放电路和同相数据转换用感应分压器和串联的正交移相电路、正交功放电路和正交数据转换用感应分压器。

[0011] 较佳地，所述同相数据转换用感应分压器通过同相数据转换开关与所述信号合成电路连接、所述正交数据转换用感应分压器通过正交数据转换开关与所述信号合成电路连接。

[0012] 在本发明的再一实施例中，所述倍率转换及差值校验信号产生单元包括与所述功率放大单元连接的电压倍率转换用感应分压器和第二电压/电流转换电路、与所述第二电压/电流转换电路连接的电流倍率转换用感应分压器。

[0013] 较佳地，所述倍率转换及差值校验信号产生单元还包括与所述电压倍率转换用感应分压器连接的电压倍率转换开关和与所述电流倍率转换用感应分压器连接的电流倍率转换开关。

[0014] 所述计算机还与所述被测互感器校验仪通过通讯接口连接，构成具有上述智能整体检定装置的智能整体检定系统。

[0015] 在本发明的一个实施例中，所述计算机与数字信号处理器、被测互感器校验仪与标准比例电源之间通信的命令字符帧格式包括报文头、数据长度、计算机的访问对象与被访问对象的标识、选择试验类型的指令、正文、校验以及报文尾。

[0016] 较佳地，所述标识包括计算机访问被测互感器校验仪标识、计算机访问数字信号处理器标识，数字信号处理器访问计算机标识、以及被测互感器校验仪访问计算机标识。

[0017] 同样较佳地，所述指令包括电压互感试验指令、电流互感试验指令、阻抗试验指令、以及导纳试验指令。

[0018] 与现有技术相比，本发明互感器校验仪的智能整体检定装置的倍率转换及差值校验信号产生单元在功率放大单元之后，数据通过功率放大之后进行不同倍率的转换，因此可以兼顾高低端数据的传输精度，确保测量互感器校验仪的精度。

[0019] 通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

[0020] 图1为本发明互感器校验仪的智能整体检定标准系统的示意图。

[0021] 图2为图1所示智能整体检定标准系统的智能整体检定标准装置的示意图。

[0022] 图3为图2所示智能整体检定标准装置的标准比例电源的示意图。

具体实施方式

[0023] 现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种互感器校验仪的智能整体检定系统及其装置，其倍率转换及差值校验信号产生单元在功率放大单元之后，数据通过功率放大之后进行不同倍率的转换，因此可以兼顾高低端数据的传输精度，确保测量互感器校验仪的精度。

[0024] 如图1，本实施例智能整体检定系统包括计算机100，与所述计算机100连接的智能整体检定装置200、与所述智能整体检定装置200以及所述计算机100的互感器校验仪300(以下称被测互感器校验仪)300。计算机100控制智能整体检定装置200输出校验信号，所述智能整体检定装置200将所述校验信号发送给被测互感器校验仪300，所述被测互感器校验仪300根据所述校验信号输出校验处理数据，并将所述校验处理数据发送到所述计算机100，所述计算机100对所述校验处理数据与预设数据进行比较，判断所述被测互感器校验仪300是否合格。

[0025] 其中，所述智能整体检定装置200和被测互感器校验仪300为从机，计算机100为主机，主从机之间双向通信。通信的命令字符帧格式如下：

[0026]

[0027] 报文头标志定义为@@(0x40)，报文尾标志定义为##(0x23)，分别占两个字节；命令下传为1个字节的数据长度位、1个字节的标识位、1个字节的指令位、10个字节的数据位、1个字节的数据校验位，共14个字节。其中，10个字节的数据位包括2个字节的百分表数据位、4个字节的比差数据位、4个字节的角差数据位。正文无数据传输时，数据位补零。正文N byte根据百分表数据、比差数据、角差数据上传或下传来设置数据位的长度。

[0028] 通讯协议格式中一方格代表的数据量范围0～0XFF，百分表乘以100化整，比差乘以10000000化整，角差乘以10000化整(分)，角差乘以10000000化整(弧度)。

[0029]

[0030] 关于“标识”。“标识”用来区分整体检定装置200与互感器校验仪300，是计算机100的访问对象标识与被访问对象标识。在本实施例中，作如下定义：

[0031] 标识0xFF表示计算机100访问智能整体检定装置200；

[0032] 标识0xFE表示计算机100访问互感器校验仪300；

[0033] 标识0xEE表示智能整体检定装置200访问计算机100；

[0034] 标识0xDD表示互感器校验仪300访问计算机100。

[0035] 关于“指令”。“指令”用来选择试验类型(电压互感、电流互感、阻抗、导纳试验)，本实施例“指令”有0～0XFF个，完全满足未来扩展预留的需要。

[0036] 本实施例中，作如下定义：

[0037] 指令0x01表示选择PT(电压互感)试验；

[0038] 指令0x02表示选择CT(电流互感)试验；

[0039] 指令0x03表示选择Z(阻抗)试验；

[0040] 指令0x04表示选择Y(导纳)试验。

[0041] 关于“百分表”。本实施例“百分表”的显示范围为1.00～200.00，乘以100，则为100～20000。由于百分表无正负，数据范围为0～0XFFFF(0～65536)，故“百分表”的显示范围在协议数据范围内。

[0042] 关于“同相分量(％)”。本实施例“同相分量”的范围为0.00001～100，乘以100000，则为1～10000000。由于同相分量存在正负之分，数据范围为0～0XFFFFFFFF(-4294967295～4294967295)，故“同相分量”的范围在协议数据范围内。

[0043] 关于“正交分量(分)”。本实施例“正交分量”的范围为0.0001～999.9，乘以10000，则为1～9999000。由于正交分量存在正负之分，数据范围为0～0XFFFFFFFF(-4294967295～4294967295)，故正交分量“的范围在协议数据范围内。

[0044] 下面对本实施例整体检定系统的校验原理进行详细描述。

[0045] 首先，计算机100通过发送控制指令访问智能整体检定装置200或被测互感器校验仪300，从而控制整个校验过程。所述控制指令包含对应的访问对象以及选择的试验类型。下面对计算机100发送的控制指令的命令字符帧格式进行说明。其中数据长度为4byte(0x04)。

[0046] 1)第一种命令字符帧格式

[0047]

[0048] 含义：计算机100通过上述命令字符帧的控制指令通知智能整体检定装置200以及被测互感器校验仪300进行PT(电压互感)试验。其中正文0x00为预留字节，不做处理。

[0049] 2)第二种命令字符帧格式

[0050]

[0051] 含义：计算机100通过上述命令字符帧的控制指令通知智能整体检定装置200以及被测互感器校验仪300进行CT(电流互感)试验。其中正文0x00为预留字节，不做处理。

[0052] 3)第三种命令字符帧格式

[0053]

[0054] 含义：计算机100通过上述命令字符帧的控制指令通知智能整体检定装置200以及被测互感器校验仪300进行Z(阻抗)试验。其中正文0x00为预留字节，不做处理。

[0055] 4)第四种命令字符帧格式

[0056]

[0057] 含义：计算机100通过上述命令字符帧的控制指令通知智能整体检定装置200以及被测互感器校验仪300进行Y(导纳)试验。其中正文0x00为预留字节，不做处理。

[0058] 计算机100将上述对应的控制指令通过通讯接口发送到智能整体检定装置200，以控制所述智能整体检定装置200输出对应的校验信号。

[0059] 另外，计算机100按照预设检定规则所规定的检定点并通过通讯接口发送通信指令到所述智能整体检定装置200，以控制所述智能整体检定装置200按规定的检定点输出。所述通讯指令包含规定的智能整体检定装置200输出的校验信号大小的信息。

[0060] 所述智能整体检定装置200根据所述控制指令以及所述通信指令输出规定的校验信号。详细地，当所述控制指令中包含电压互感试验(指令为0x01)信息时，所述智能整体检定装置200输出所述通信指令规定大小的参考电压U和差值电压ΔU；当所述控制指令中包含电流互感试验(指令0x02)信息时，所述智能整体检定装置200输出所述通信指令规定大小的参考电流I和差值电流ΔI；当所述控制指令中包含阻抗试验(指令0x03)信息时，所述智能整体检定装置200输出所述通信指令规定大小的参考电流I和差值电压ΔU；当所述控制指令中包含导纳试验(指令0x04)信息时，所述智能整体检定装置200输出所述通信指令规定大小的参考电压U和差值电流ΔI。

[0061] 所述智能整体检定装置200将所述校验信号发送到所述被测互感器校验仪300。所述被测互感器校验仪300根据所述校验信号进行信号的采集和测量，得到校验处理数据，并按照通讯协议将所述校验处理数据以数据指令的形式发送到所述计算机100。所述数据指令包含测量的数据大小的信息。下面所述数据指令的命令字符帧格式进行说明。

[0062] 1)第一种命令字符帧格式

[0063]

[0064] 含义：进行PT试验的智能整体检定装置200以及互感器校验仪300访问计算机100，所述互感器校验仪300均返回20.15的校验处理数据给所述计算机100，校验处理数据高位在前，低位在后。

[0065] 2)第二种命令字符帧格式

[0066]

[0067] 含义：进行CT试验的智能整体检定装置200以及互感器校验仪300访问计算机100，所述互感器校验仪300均返回20.15的校验处理数据给所述计算机100，校验处理数据高位在前，低位在后。

[0068] 3)第三种命令字符帧格式

[0069]

[0070] 含义：进行Z试验的智能整体检定装置200以及互感器校验仪300访问计算机100，所述互感器校验仪300均返回20.15的校验处理数据给所述计算机100，校验处理数据高位在前，低位在后。

[0071] 4)第四种命令字符帧格式

[0072]

[0073] 含义：进行Y试验的智能整体检定装置200以及被测互感器校验仪300访问计算机100，所述互感器校验仪300均返回20.15的校验处理数据给所述计算机100，校验处理数据高位在前，低位在后。

[0074] 最后，所述计算机100对所述校验处理数据进行计算、修约化整等处理，并将处理后的数据与预设数据比较，判断所述被测互感器校验仪300是否合格。而后，所述计算机100显示测量数据及判断结果，根据要求选择保存或出具检定证书。

[0075] 下面详细说明本实施例整体检定标准系统的智能整体检定装置200。

[0076] 如图2，所述智能整体检定标准装置整体检定装置200包括与所述被测互感器校验仪互感器校验仪300连接的标准比例电源标准比例电源21、通过通讯接口与计算机计算机100连接的数字信号处理器数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)23、以及与所述数字信号处理器数字信号处理器23以及标准比例电源标准比例电源21连接的复杂可编程逻辑器件复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable Logic Device)22。

[0077] 所述数字信号处理器23用于接收所述计算机100的控制指令和通讯指令，并根据所述控制指令和通讯指令产生输出指令，所述复杂可编程逻辑器件22用于根据所述数字信号处理器23的输出指令控制所述标准比例电源21输出的校验信号，所述标准比例电源21用于在所述复杂可编程逻辑器件22的控制下向所述被测互感器校验仪300输出校验信号。

[0078] 参考图3，所述标准比例电源21包括线性程控电源1、与所述线性程控电源1连接的电压-电流校验信号产生单元2和同相-正交数据产生合成单元3、与所述同相-正交数据产生合成单元3连接的功率放大单元4、与所述功率放大单元4连接的倍率转换及差值校验信号产生单元5。

[0079] 所述线性程控电源1用于产生电压信号。所述电压-电流校验信号产生单元2用于根据所述电压信号产生电压校验信号和电流校验信号。所述同相-正交数据产生合成单元3用于根据所述电压信号产生同相数据和正交数据，并合成所述同相数据和正交数据从而产生合成数据。所述功率放大单元4用于对所述合成数据进行功率放大。所述倍率转换及差值校验信号产生单元5用于对所述功率放大的合成信号进行电流倍率转换并产生差值电流校验信号以及对所述合成信号进行电压倍率转换并产生差值电压校验信号；

[0080] 所述线性程控电源1包括顺次串联的晶振子单元101、分频子单元102、锁相倍频子单元103、波形合成子单元104、程控放大子单元105以及功放子单元106。线性程控电源1中的交流测试信号电源采用了控制正弦波波形生成的DDS芯片、幅值控制的14位D/A转换器，数字程控功率放大电路以及14位A/D采样电路四大部分组成，通过DDS芯片可以对电源的输出幅值和频率进行闭环控制，其精度可达0.2％以上。

[0081] 所述电压-电流校验信号产生单元2包括与所述线性程控电源1连接的第一电压/电流(V/I)转换电路221和电压互感器211、以及与所述第一电压/电流转换电路221连接的电流互感器222。

[0082] 所述电压互感器221接收所述线性程控电源1输出的电压信号并输出电压校验信号U。所述第一电压/电流转换电路221接收所述线性程控电源1输出的电压信号并对所述电压信号进行电压-电流转换，进而将所述转换后的信号发送到所述电流互感器222，所述电流互感器222输出电流校验信号I。

[0083] 所述同相-正交数据产生合成单元3包括与所述线性程控电源1连接的电压变换电路311、与所述功率放大单元4连接的信号合成电路319、以及在所述电压变换电路311与所述信号合成电路319之间串联的同相功放电路312、同相数据转换用感应分压器313和同相数据转换开关314以及串联的正交移相电路315、正交功放电路316、正交数据转换用感应分压器317和正交数据转换开关318。

[0084] 所述电压变换电路311对所述线性程控电源1产生的电压信号进行电压变换处理并输入到所述同相功放电路312和正交移相电路315。所述同相功放电路312对所述电压变换处理后的信号进行同相功放处理。所述同相功放处理后的信号输入到所述同相数据转换用感应分压器313，所述同相数据转换用感应分压器313对所述数据进行同相数据转换，所述转换后的信号通过所述同相数据转换开关313输入到所述信号合成电路319。所述正交移相电路315对所述电压变换处理后的信号进行正交移相处理。所述正交功放电路316对所述正交移相处理后的信号进行正交功放处理。所述正交功放处理后的信号输入到所述正交数据转换用感应分压器317，所述正交数据转换用感应分压器317对所述数据进行正交数据转换，所述转换后的信号通过所述正交数据转换开关318输入到所述信号合成电路319。所述信号合成电路319将所述同相功放处理后的信号和所述正交功放处理后的信号进行合成，从而输出所述合成信号并发送给所述功率放大单元4以实现对所述合成信号的功率放大。

[0085] 所述倍率转换及差值校验信号产生单元5包括与所述功率放大单元连接的电压倍率转换用感应分压器521和第二电压/电流转换电路511、与所述电压倍率转换用感应分压器521连接的电压倍率转换开关522、与所述第二电压/电流转换电路511连接的电流倍率转换用感应分压器512和与所述电流倍率转换用感应分压器512连接的电流倍率转换开关513。

[0086] 所述电压倍率转换用感应分压器512对所述功率放大单元4处理后的信号进行电压倍率转换，并通过所述电压倍率转换开关522输出差值电压校验信号ΔU。所述第二电压/电流转换电路511对所述功率放大单元4处理后的信号进行电压-电流变换，所述电流倍率转换用感应分压器512将所述变换后的信号进行电流倍率转换，并通过所述电流倍率转换开关513输出差值电流校验信号ΔI。

[0087] 由上可以看出，本实施例互感器校验仪的智能整体检定装置的倍率转换及差值校验信号产生单元在功率放大单元之后，数据通过功率放大之后进行不同倍率的转换，因此可以兼顾高低端数据的传输精度，确保测量互感器校验仪的精度。

[0088] 以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。