专利名称：基于交流电桥平衡原理的电子式互感器校验仪检定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检定装置，基于交流电桥平衡原理，用于检定电子式互感器 校验仪(EITC)的测量误差。
背景技术：
电子式互感器(EIT)区别于传统互感器，它的输出为数字量，采用IEC61850-9-l 标准传输。电子式互感器作为新型电力设备，已经开始应用于数字化变电站试点工程。 电子式互感器校验仪(EITC)的作用是检验电子式互感器的测量误差，目前已有 比较成熟的技术方案，EITC —般具有三路信号输入一路为网络信号输入口，接收来自EIT 的数字输出；一路为标准信号输入口，接收来自传统标准互感器(准确度比EIT高两个等 级)的二次模拟输出，EITC内部对它进行模数转换；还有一路为同步脉冲输入口，用于启动 标准信号的模数转换，使之与EIT的采样保持同步。EITC然后比较两路采样信号的幅值和 相位，从而得到EIT的幅值误差和相位误差。由于EITC在信号采集和处理过程中可能带来 误差，因此也必须要对EITC的误差进行检定。 但直至今日，对EITC本身的误差检定始终没有得到很好的解决，原因在于大家在 EITC中都是采用程控数字源产生两路具有一定幅值比和相位差的交流电压，而程控数字源 相位差的设定值始终无法达到1'(相对于工频的l/60度)的精度，但根据国家标准，EITC 的相位误差要求在l'以内。这就造成了EITC的相位误差无法进行精确界定。另外，由于 EITC有一路输入是数字信号，这就要求在检定时，需要提供一路标准的数字信号给EITC。
实用新型内容本实用新型的目的，就在于提供一种基于交流电桥平衡原理的电子式互感器校验 仪的检定装置，本装置可以精确地控制EITC在检定时两路输入信号之间的幅值比和相位 差，从而可以准确测出被检EITC的误差。 实现上述实用新型目的，本实用新型的基于交流电桥平衡原理的电子式互感器校 验仪检定装置，其特征是包括 —稳频稳压源，提供频率和幅值可调的0 100V的交流电压输出至被检EITC及 下面所述的交流电桥； 交流电桥，为传统的成熟技术，采用电阻、电容和电抗元件构成，调整这些元件的 值大小，可以改变交流电桥输入电压和输出电压之间的幅值比f和相位差s ，且准确度可 以达到0. 2级，远远大于目前采用的程控数字源； 标准采样装置，实际上就是一个模数转换器，将交流电桥的输出电压进行高精度 采样，工频信号采样精度达到100ppm ; 协议转换单元，将标准采样装置的数字输出按照IEC61850-9-1标准进行数据量 程变换，然后组成数据帧，通过以太网发送给被检EITC;协议转换单元的另一个功能是接 收检定命令，然后将启动命令通过串口下发到同步信号发生器，开始一次检定过程；[0011] 同步信号发生器，其作用是产生两路脉冲边沿完全同步的方波信号，一路给被检 EITC，一路给标准采样装置，使EITC内部的模数转换器和标准采样装置同步启动采样。 所述的协议转换单元在一具有100M以太网网卡的普通计算机上实现，所述的计 算机通过串口与同步信号发生器连接，并通过现有技术的USB-GPIB卡与标准采样装置连 接实时接收采样数据。 所述的同步信号发生器包括嵌入式处理器和信号转换器，安装于所述的计算机的 PCI插槽，用于将嵌入式处理器发出的方波信号按照EITC或者标准采样装置的电平要求进 行电压幅度转换，同步信号发生器与协议转换单元通过RS232串口连接。 当将被检装置EITC的输出误差与交流电桥的标准误差相比较，就可以得出被检 EITC在测量EIT误差时引入的误差。 有益效果由于采用准确度达到0. 2级的交流电桥，两路电压的幅值相对误差范 围可达到7*10—7 2*10—3，相位的相对误差范围为0. 0001，远远高于程控数字源所能达到 的准确度，且采用现有的8位半数字多用表Aglient 3458A作为标准采样装置，在工频附近 的交流采样精度可达lOO卯m，并可以向国家标准溯源，使得本装置可以有效地得到EITC在 测量EIT误差时引入的误差。
以下结合附图及具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细说明。
图1电子式互感器校验仪检定原理图； 图2同步信号发生器的电气原理图一 ； 图3同步信号发生器的电气原理图二。 图1中1-电子式互感器校验仪，2-交流电桥，3-标准采样装置，4-协议转换单 元，5-稳频稳压源，6_同步信号发生器，7_电子式互感器校验仪检定装置。
具体实施方式从图1至图3可看到，本实用新型的基于交流电桥平衡原理的电子式互感器校验 仪检定装置7，其特征是包括 稳频稳压源5，采用深圳星龙公司的XL803功率源，其提供0 100V的交流电压输 出，频率和幅值可调，稳定度不小于0. 01 % 。 交流电桥2，其采用电阻、电容和电抗元件构成，调整这些元件的值大小，可以改变 电桥输入电压和输出电压之间的幅值比f和相位差S，f、S的准确度可以达到0.2级。传 统互感器校验仪的检定也是采用交流电桥的方法，已经有成熟的产品，称为互感器校验仪 整体检定装置。 本实用新型的交流电桥2采用的是山西互感器研究所研制的BHE型互感器校验 仪整体检定装置(简称BHE)，其幅值比设定区间为0.01% 100%，相位差设定区间为 0. 05' 500'，设定值的准确度为0. 2级，由于BHE的准确度表示的是误差的误差，所以 交流电桥的两路电压的幅值相对误差范围为7*10—7 2*10—3，相位的相对误差范围为
o. ooor r ，远远大于目前程控数字源的最高标准(幅值相对误差o. 02%，相位相对误差
3，)。[0025] 标准采样装置3，为了给被检的EITC提供一路标准数字信号，需要对交流电桥的 输出进行高精度采样。标准采样装置实际上就是一个模数转换器，将交流电桥的输出电压 进行高精度采样。为了使采样精度可以向国家标准溯源，本实用新型采用现有的8位半数 字多用表Aglient 3458A作为标准采样装置，它在工频附近的交流采样精度可达100卯m。 标准采样装置的采样启动信号来自同步信号发生器，5V方波信号，下降沿触发采样。 协议转换单元4，其作用是将标准采样装置的数字输出按照IEC61850-9-l标准进 行数据量程变换，然后组成数据帧，通过以太网发送给EITC。协议转换单元的功能在一台普 遍计算机上实现，计算机运行的检定软件采用NI公司的Labview工具开发。计算机通过串 口与同步信号发生器连接，将检定命令下发给同步信号发生器。计算机通过一张USB-GPIB 卡(成熟产品)与标准采样装置连接，实时接收采样数据，并按照IEC61850-9-l标准进行 数据量程变换，然后组成网络数据帧，将启动检定后接收到的第一个数据的时间标签设为 O，后面的数据依次增加l，直到达到65535或者重新启动检定，重新从O开始计数。网络数 据帧通过以太网发送给EITC，计算机具有100M以太网网卡。 同步信号发生器6，同步信号发生器是一块自己开发的线路板，包括嵌入式处理器 和信号转换器，安装于计算机的PCI插槽，原理见附图2和附图3。同步信号发生器的作用是 产生两路脉冲边沿完全同步的方波信号， 一路给被检EITC， 一路给标准采样装置3，使EITC 内部的模数转换器和标准采样装置3同步启动采样。同步信号发生器采用嵌入式控制器开 发，嵌入式处理器采用ARM7单片机(飞利浦的LPC2214，附图2) ， LPC2214需要3. 3V和1. 8V 两个直流电压电源。 同步信号发生器的5V电源取自计算机PCI槽中的5V电源，采用电源转换芯片 LM1117-3. 3V产生3. 3V直流电源，采用电源转换芯片LM1117-1. 8V产生1. 8V直流电源(附 图3)。 LPC2214在上电启动时候需要一个复位信号，故采用复位器件SP708S(附图3)产生 上电复位信号，SP708S连接一个复位按键，用于在检定过程中对同步信号发生器进行重启 (一般不需要)。 因为标准采样装置的触发脉冲电平为5V， 一些ETIC的采样触发电平也是5V，故采 用电平转换芯片SN74LVC4245A将LPC2214输出总线的3. 3V信号转换为5V信号，LPC2214 的输出管脚PO. 9和PO. 10用于电平方波脉冲输出。 同步信号发生器接收来自协议转换单元的启动命令，然后发出两路采样同步脉冲 信号，同步信号发生器与协议转换单元通过RS232串口连接，同步信号发生器采用RS232控 制器SP3232E。 当将被检装置EITC的输出误差与交流电桥的标准误差相比较，就可以得出被检 EITC在测量EIT误差时引入的误差。
权利要求一种基于交流电桥平衡原理的电子式互感器校验仪检定装置，其特征包括稳频稳压源，提供频率和幅值可调的0～100V的交流电压输出至被检电子式互感器校验仪及下面所述的交流电桥；可调节交流电桥输入电压和输出电压之间的幅值比f和相位差δ、准确度可以达到0.2级的交流电桥；标准采样装置，对交流电桥的输出进行数字采样；协议转换单元，将标准采样装置的数字输出按照IEC61850-9-1标准进行数据量程变换，然后组成数据帧，通过以太网发送给电子式互感器校验仪；同步信号发生器，产生两路脉冲边沿完全同步的方波信号，一路给被检电子式互感器校验仪，一路给标准采样装置，使电子式互感器校验仪内部的模数转换器和标准采样装置同步启动采样。
2. 根据权利要求1所述的基于交流电桥平衡原理的电子式互感器校验仪检定装置，其 特征是所述的协议转换单元在一具有100M以太网网卡的普通计算机上实现，所述的计算 机通过串口与同步信号发生器连接，并通过现有技术的USB-GPIB卡与标准采样装置连接 实时接收采样数据。
3. 根据权利要求2所述的基于交流电桥平衡原理的电子式互感器校验仪检定装置，其 特征是所述的同步信号发生器包括嵌入式处理器和信号转换器，安装于所述的计算机的 PCI插槽，用于将嵌入式处理器发出的方波信号按照EITC或者标准采样装置的电平要求进 行电压幅度转换，同步信号发生器与协议转换单元通过RS232串口连接，同步信号发生器 采用RS232控制器SP3232E。
专利摘要一种基于交流电桥的电子式互感器校验仪检定装置，包括稳频稳压源，提供频率和幅值可调的0～100V的交流电压输出至被检电子式互感器校验仪(EITC)及交流电桥；可调节交流电桥输入电压和输出电压之间的幅值比和相位差、准确度可以达到0.2级的交流电桥；标准采样装置，对交流电桥输出进行数字采样；协议转换单元，将标准采样装置输出进行数据量程变换，然后组成数据帧，通过以太网发送给EITC；同步信号发生器，产生两路脉冲边沿完全同步的方波信号，一路给被检EITC，一路给标准采样装置，使EITC内部的模数转换器和标准采样装置同步启动采样。本装置可以有效地得到EITC在测量电子式互感器误差时引入的误差。
文档编号G01R35/02GK201548680SQ200920265299
公开日2010年8月11日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者周尚礼, 孙卫明, 林国营 申请人:广东电网公司电力科学研究院