专利名称：高精度电力阻波器高频参数测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力测试装置，特别是涉及一种对电力阻波器的高频 参数进行测试的测试仪。
背景技术：
高频电力阻波器是一种可通过强工频电流同时又对高频信号具有阻塞作用 的电力设备， 一般串接在输电线路的两端，安装在变电站内出线间隔门型架附 近，与结合滤波器、耦合电容器、电力线路一起构成电力线载波通道。高频阻 波器由能通过工频大电流的强流线圈、调谐元件和保护调谐元件的避雷器所组 成。强流线圈等同于一个电感元件，而调谐元件由电感、电容和电阻的混联电 路所构成(等同于一个带阻滤波器)。由于阻波器工作在有强电场干扰的变电站 内，除了工频干扰之外，由于电晕以及各种电气设备的电磁场辐射的影响，在 整个工作频带内还存在着大量的噪声干扰。阻波器的强流线圈体积大，更易于 被电磁场所感应，在测量的某些频段，有用信号很可能被各种噪声所淹没。过 去一般用差接电桥法来精密测量阻波器的高频参数，但调整较麻烦，对测量人 员的技能要求较高，也不适合计算机自动化测量的实现。
事实上，如果能精确测出加在阻波器两端的电压和流过阻波器的电流的幅 值及两者之间的相位差，那么阻波器的阻抗值和电阻分量就可以很容易求出， 而流过阻波器的电流可通过和阻波器串接一电阻间接得到。如果阻波器两端的
电压用U,表示，串接电阻两端的电压用U2表示，阻波器的阻抗用Zffl表示，电 阻分量用R阻表示，那么z阻-100iyU2R阻-z阻cos( - )。
当前，已经有使用该方法的测试仪表在使用，但精度(一般为5%)和抗噪 声能力不够，关键在于其未能实现对信号的同步采样。另外，当前的测试仪表 一般采用直接数字频率合成器(DDS)作为测试信号源，由于其杂散高，又不能实现真正的同步采样，影响了其测量精度和抗干扰能力。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种可以对信号同步采样从而提高测量精度和抗 干扰能力的高精度电力阻波器高频参数测试仪。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案 一种高精度电力阻波器 高频参数测试仪，它包括采样时钟产生单元、数据处理单元、A/D转换单元、 耦合隔离单元、显示单元和键盘，数据处理单元的其中两个定时信号输出端分 别与采样时钟产生单元的参考信号输入端和反馈信号输入端相连接，采样时钟 产生单元的采样时钟输出端通过分频器分别与数据处理单元的外部时钟输入端 和A/D转换单元的采样时钟信号输入端相连接，数据处理单元的另一定时信号 输出端接有耦合隔离单元和低通滤波器，低通滤波器的输出端作为被测试阻波 器的激励信号输出端，数据处理单元的数据I/O端口与A/D的I/O端口相连接， A/D转换单元的两个采样信号输入端用于连接被测试阻波器，数据处理单元的 显示数据输出端与显示单元相连接。
在A/D转换单元的两个采样信号输入端各接有一低通滤波器，所述两低通 滤波器的输入端分别用于连接被测试阻波器两端。
所述低通滤波器六阶低通滤波器。
所述显示单元包括液晶显示器控制器和液晶显示器，液晶显示器控制器的 输入端与数据处理单元的显示数据输出端相连接，液晶显示器控制器的输出端 接液晶显示器。所述的键盘为薄膜键盘。
所述的数据处理单元为DSP，采样时钟产生单元为具有压控振荡功能，倍 频功能和锁相环功能的频率合成器，所述的耦合隔离单元为光耦合隔离器。
本实用新型通过采样时钟产生单元和数据处理单元结合同时产生测试用的 激励信号和采样时钟，实现了激励信号和采样时钟的同步，实现了同步采样， 从根本上解决了精度(优于1%)和噪声的问题，保证了测试仪的测量精度和抗 干扰能力。在整个测量频带内(40kHz-500kHz)，可以通过调整数据处理单元的 定时器周期实现差别采样，还可使得抗混叠滤波器的设计变得简单。同时数据处理单元还可内置正弦函数表，通过不同步长实现对不同频率采样数据的复立
叶计算，得到信号的向量值。
图1为本实用新型一种具体实施方式
的电路方框图； 图2为具体实施方式
的电路原理图。
具体实施方式
如图1、 2所示，L,、 L2、 d、 C2和Ri构成一典型参数的阻波器。数字信 号处理器U1 (TMS320F2812)内部时钟和定时器1产生参考信号通过其定时器 输出端T1PWM引脚输出至频率合成器U3(TLC2934)的参考信号输入端FIN-A 脚，频率合成器具有压控振荡功能、倍频功能和锁相环功能，它产生的方波信 号由压控振荡器输出端VCO OUT引脚输出。因A/D转换器U2 (THS12082) 最高采样频率为8MHz，而频率合成器VCO的输出最高为45MHz,因此必须经 四分频后才可以使用。通过设定定时器1的计数周期值，即可以改变频率合成 器U3输出的方波信号频率，从而改变采样频率和采样信号的占空比。VCOOUT 引脚输出的方波信号经计数器U5 (74LV161)分频后由Q1脚接至DSP的外部 时钟输入端TCLKINB脚，作为DSP定时器3和定时器4的外部时钟，经定时 器3和定时器4分频后产生两个输出信号，其中，DSP的定时器输出端T3PWM 接至频率合成器的反馈信号输入端即FIN-B引脚作为频率合成器的反馈信号， 该信号和T1PWM输出的信号频率相同，DSP的定时器输出端T4PWM接至光 耦合隔离器U6 (PC412S)的VIN输入脚，再经低通滤波器U7 (由三级集成运 算放大器OPA2354和阻容元件组成，图中未示出具体电路)滤波后作为电力阻 波器测试电路的激励信号。光耦合隔离器作用为数字和模拟部分电路隔离。计 数器U5的Q1脚输出信号同时接至A/D转换器U2 (THS12082)的采样时钟输 入端CONVCLK引脚。这样，由DSP的T4PWM引脚可以输出40kHz-500kHz 的方波信号，由VCO OUT可以输出6MHz-8MHz的方波信号，分别作为被测试 阻波器的激励信号和采样时钟，实现了激励信号和采样时钟的同步，保证了测 试仪的测量精度和抗干扰能力。透过改变各定时器的设置值来产生各组匹配频
5率，满足各信号间的比例关系，无小数值，实现对信号的同步差别采样率釆样。 各定时器的设置应使频率合成器的输出频率范围尽量小，同时满足采样后的整 数步长复立叶计算。
数字信号处理器Ul的数据I/O端口与A/D转换器U2的I/O端口相连接， A/D转换器的采样信号输入端AINP引脚和采样信号输入端AINM引脚各接有 一个由运放U8A、 U8B (OPA2354)组成的六阶低通滤波器，两个低通滤波器 的输入端即U8A的3脚和U8B的5脚分别用于连接被测试阻波器的两端，测试 时，滤波后的电压信号输出至A/D转换器的AINP、 AINM引脚作为测试信号。
数字信号处理器Ul的显示数据输出端GPIOF0 GPIOF7与液晶显示器控 制器U4 (RA8806)的显示数据输入端DATA0 DATA7相连接，液晶显示器控 制器U4的输出端接液晶显示器U10 (H3246H—FE)。数字信号处理器Ul的 GPIOA0 GPIOA4脚接有5键薄膜键盘U9。
测试仪上电后，首先由数字信号处理器U1的主程序读取键盘操作数据，由 键盘输入必要的初始化值。若开始键动作，则DSP初始化定时器，和频率合成 器U3—起产生测量及同步采样所需频率的方波信号，延时启动AD转换器采样， 并把转换得到的数据以中断或查询方式读入CPU进行计算和处理，结果以一定 的格式驱动LCD显示器显示。
权利要求1、一种高精度电力阻波器高频参数测试仪，其特征在于，它包括采样时钟产生单元、数据处理单元、A/D转换单元、耦合隔离单元、显示单元和键盘，数据处理单元的其中两个定时信号输出端分别与采样时钟产生单元的参考信号输入端和反馈信号输入端相连接，采样时钟产生单元的采样时钟输出端通过分频器分别与数据处理单元的外部时钟输入端和A/D转换单元的采样时钟信号输入端相连接，数据处理单元的另一定时信号输出端接有耦合隔离单元和低通滤波器，低通滤波器的输出端作为被测试阻波器的激励信号输出端，数据处理单元的数据I/O端口与A/D的I/O端口相连接，A/D转换单元的两个采样信号输入端用于连接被测试阻波器，数据处理单元的显示数据输出端与显示单元相连接。
2、 如权利要求1所述的高精度电力阻波器高频参数测试仪，其特征在于， 在A/D转换单元的两个采样信号输入端各接有一低通滤波器，所述两低通滤波 器的输入端分别用于连接被测试阻波器两端。
3、 如权利要求2所述的高精度电力阻波器高频参数测试仪，其特征在于， 所述低通滤波器六阶低通滤波器。
4、 如权利要求1、 2或3所述的高精度电力阻波器高频参数测试仪，其特 征在于，所述显示单元包括液晶显示器控制器和液晶显示器，液晶显示器控制 器的输入端与数据处理单元的显示数据输出端相连接，液晶显示器控制器的输 出端接液晶显示器。
5、 如权利要求1、 2或3所述的高精度电力阻波器高频参数测试仪，其特 征在于，所述的数据处理单元为DSP，采样时钟产生单元为具有压控振荡功能、 倍频功能和锁相环功能的频率合成器，所述的耦合隔离单元为光耦合隔离器。
6、 如权利要求5所述的高精度电力阻波器高频参数测试仪，其特征在于， 所述的键盘为薄膜键盘。
7、 如权利要求4所述的高精度电力阻波器高频参数测试仪，其特征在于， 所述的数据处理单元为DSP，采样时钟产生单元为具有压控振荡器和锁相环功 能的频率合成器，所述的耦合隔离单元为光耦合隔离器。
专利摘要本实用新型涉及一种高精度电力阻波器高频参数测试仪，数据处理单元的其中两个定时信号输出端分别与采样时钟产生单元的参考信号输入端和反馈信号输入端相连接，采样时钟产生单元的采样时钟输出端通过分频器分别与数据处理单元的外部时钟输入端和A/D转换单元的采样时钟信号输入端相连接，数据处理单元的另一定时信号输出端接有耦合隔离单元和低通滤波器，低通滤波器的输出端作为被测试阻波器的激励信号输出端，数据处理单元的数据I/O端口与A/D的I/O端口相连接，A/D转换单元的两个采样信号输入端用于连接被测试阻波器，数据处理单元的显示数据输出端与显示单元相连接。本实用新型可以对信号同步采样，从而提高了测量精度和抗干扰能力。
文档编号G01R31/00GK201251611SQ200820149250
公开日2009年6月3日 申请日期2008年9月17日 优先权日2008年9月17日
发明者张国志 申请人:河南送变电建设公司