一种高准确度电参量综合检测仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种高准确度电参量综合检测仪，包括电压电流采样通道、信号采集模块、数据处理分析计算模块、现场可编程门阵列模块、上位机模块、时基电路、显示器、电源模块、通信接口和脉冲接口。本实用新型运用了有源逆变的稳压电源模块，给系统提供了稳定的电源，通过数据处理分析计算模块自动调整系统的动态负荷，提高了电源功率的稳定性；在抗电磁干扰上，应用了非完全密封金属板电磁屏蔽方法；本实用新型设计合理，功能齐全，智能化程度高，检测数据准确，其功能和性能完全满足国际IEC标准和国家标准对多功能电测量检测仪表的要求。
【专利说明】一种高准确度电参量综合检测仪
【技术领域】
[0001]本实用新型属于一种电测量仪器，尤其涉及一种自动测量交流电参量的综合检测仪。
【背景技术】
[0002]交流电参量的计量除了包括了对电压、电流、功率、电能等常规电学量的测量外还包括了谐波分析等电能质量的分析，对于上述电学量的计量在各行业中都相当的重要，所以对于这些量值的准确计量至关重要。
[0003]现有的多功能标准和电测量检测装置产品，其功能和性能不能足够满足国际IEC标准或国家标准对多功能检测检测仪表的要求，其他一些较低端电能质量检测仪器多采用普通FFT或DFT算法进行谐波检测分析，部分检测仪采用锁相环实现频率跟踪接近准同步采样，但是跟踪效果和被测信号有较大影响，分析精度只能满足普通工作需求，不能作为标准使用，也不能满足企业、省市级计量机构量值传递需要，只能作为运行检查和定性分析用，所以在电参量分析方面，高准确度的检测仪表在实际工程运用中还比较少，国内企业多数还是使用国外一些知名厂家产品。国外在检测仪表的研制方面较国内就有很大优势，其技术水平较国内领先很多，但是国外仪表虽然性能比较好价格也非常的高，并且售后维修很不方便并且维护费用很高，因此研制准确度等级高并且能够控制成本的多功能电参量检测仪非常有必要。
[0004]另外，高准确度电参量检测仪通常被设计和使用在受控制的实验室环境中，以获得最高的准确度和稳定性的作为计量与测试标准计量设备。在现场工况复杂的情况下，往往需要高准确度电参量检测仪对电力参数进行测量和分析，所以电参量检测仪是电力行业急需研究并开发的电力设备。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的旨在克服上述现有技术的缺陷，提供一种测试功能齐全、测量准确度高、操作方便的高准确度电参量综合检测仪。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]—种高准确度电参量综合检测仪，由电压电流采样通道、信号采集模块、数据处理分析计算模块、现场可编程门阵列模块依序连接构成；其中数据处理分析计算模块连接有上位机模块，上位机模块分别连接有时基电路、显示器、电源模块、通信接口和脉冲接口。
[0008]电源模块提供电压电流采样通道、信号采集模块、数据处理分析计算模块、现场可编程门阵列模块、上位机模块、时基电路、显示器、USB接口、RS232通信接口、脉冲接口的工作电源。
[0009]所述的电压电流采样通道包括电压电流输入端子和三个结构相同的功能块。
[0010]所述高准确度电参量综合检测仪的外壳为高导电性金属材料为铜或铝，外壳上有散热透气孔。所述采用铜或铝高导电性材料做成金属板，将信号采集模块、数据处理分析计算模块、现场可编程门阵列模块和上位机模块电气元件完全屏蔽起来，使内外两个范围相互不受影响。电子设备结构设计中，采用上述屏蔽设计，能取到比较好的屏蔽效果。
[0011 ] 所述高准确度电参量综合检测仪包括有源逆变的稳压电源。
[0012]所述的上位机模块一般为工控机，也可采用单片机。
[0013]所述上位机为控制核心，辅之以现场可编程门阵列模块、时基电路、显示器、通信接口、脉冲接口实现全系统控制功能。被测量的电压、电流信号经过电阻分压器、电流互感器变换为适当的电压信号，送至AD模数转换器变换为数字信号，再由数据处理分析计算模块进行数学运算，得到各种需要的测量数据。这些测量数据通过通信方式传送给上位机模块。上位机管理人机接口响应控制时基电路和通信接口，驱动显示器，并对测试数据进行后期处理。
[0014]本实用新型的有益效果是，采用上述技术方案的高准确度电参量综合检测仪，运用了有源逆变的稳压电源模块，给系统提供了稳定的电源，通过数据处理分析计算模块自动调整系统的动态负荷，提高了电源功率的稳定性；在抗电磁干扰上，应用了非完全密封金属板电磁屏蔽方法；本实用新型设计合理，功能齐全，智能化程度高，检测数据准确，且携带方便，其功能和性能完全满足国际IEC标准和国家标准对多功能检测检测仪表的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的结构框图；
[0016]图2是本实用新型的电路原理示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图详细说明本实用新型。
[0018]如图1，图2，高准确度电参量综合检测仪，由电压电流采样通道、信号采集模块U2、数据处理分析计算模块U1、现场可编程门阵列模块U3依序连接构成，其中数据处理分析计算模块Ul连接有上位机模块U4 ;上位机模块U4分别连接有时基电路U12、显示器U9、USB接口 U10、RS232通信接口 Ul1、脉冲接口。
[0019]电源模块提供电压电流采样通道、信号采集模块U2、数据处理分析计算模块U1、现场可编程门阵列模块U3、上位机模块U4、时基电路U12、显示器U9、USB接口 U10、RS232通信接口 Ul1、脉冲接口的工作电源。
[0020]本实用新型时基电路U12接入现场可编程门阵列模块U3时钟接口端为上位机模块U4提供准确时间。
[0021]本实用新型采用铜或铝高导电性材料做成金属板，将信号采集模块U2、数据处理分析计算模块U1、现场可编程门阵列模块U3和上位机模块U4电气元件完全屏蔽起来，使内外两个范围相互不受影响。
[0022]本实用新型所述电源模块U8包括有源逆变的稳压电源。
[0023]本实用新型所述数据处理分析计算模块Ul内部采用2路32位AD模数转换器，在采样时序控制下对6个通道的电压和电流信号进行采样。
[0024]如图1、图2所示的高准确度电参量综合检测仪，电压电流采样通道包括三个结构相同的功能块U5、U6、U7，功能块U5、U6、U7同时与电压电流输入端子U15相连，每个功能块接收单独各相电压电流信号，功能块U5、U6、U7还同时与信号采集模块U2相连，信号采集模块U2与数据处理分析计算模块Ul相连，数据处理分析计算模块Ul与上位机模块U4相连，现场可编程门阵列模块U3与上位机模块U4相连。时基电路U12接入现场可编程门阵列模块U3时钟接口端为上位机模块U4提供准确时间。
[0025]电源模块提供电压电流采样通道、信号采集模块、数据处理分析计算模块、上位机模块、现场可编程门阵列模块、时基电路、显示器、散热电扇、通信接口、脉冲接口稳定工作电源。
[0026]通信接口包括9个RS232通信接口 Ull和USB接口 U10，9个RS232通信接口 Ull和USB接口 UlO均与上位机模块相连，脉冲接口与电源模块相连。上位机模块一般使用工控机，也可以是单片机。
[0027]高准确度电参量综合检测仪的外壳由铜或铝制成，外壳上有散热透气孔，各种模块安装在外壳内。最恶劣的工况存有静电放电，辐射电磁场，电快速瞬变脉冲群，所以高准确度电参量综合检测仪的设计应保证在有传导或辐射电磁场干扰及静电放电时不损坏，不受干扰并能准确工作。本实用新型采用非完全密封金属板电磁屏蔽方法，采用铜或铝高导电性材料做成金属板外壳，将本实用新型信号采集模块U2、数据处理分析计算模块U1、现场可编程门阵列模块U3和上位机模块U4完全屏蔽起来，使内外两个范围相互不受影响。电子设备结构设计中，采用上述屏蔽设计，能取到比较好的屏蔽效果。
[0028]数据处理分析计算模块Ul内部使用了 2路32位AD模数转换器，在采样时序控制下对6个通道的电压和电流信号进行采样。采样的时序控制信号由FPGA芯片产生，并受数据处理分析计算模块。采样数字信号合成为64位串行信号，传送给数据处理分析计算模块。两模块之间的采样信号和采样控制信号均通过光电耦合器传送，使两模块实现电气隔离。两模块的供电亦进行隔离。
[0029]电源模块U8采用了有源逆变的稳压电源模块，输入端直流电直接由外部供给，这样就得到了稳定的无杂波的电源。电源模块由开关电源盒和信号控制板组成，盒式开关电源选用市售成品，其技术规格为:输入电压220V?380V，输出为3组:5V/20A为主电源；+12V/4A为工控机辅助电源；24V/2A为继电器驱动电源。
[0030]本实用新型以数据处理分析计算模块为信号处理核心，采用数字乘法器原理实现基本测量功能；以上位机为控制核心，辅之以现场可编程门阵列模块、时基电路、显示器、通信接口、脉冲接口实现全系统控制功能。被测量的电压、电流信号经过电阻分压器、电流互感器变换为适当的电压信号，送至AD模数转换器变换为数字信号，再由数据处理分析计算模块进行数学运算，得到各种需要的测量数据。这些测量数据通过通信方式传送给上位机模块。上位机管理人机接口响应控制时基电路和通信接口，驱动显示器，并对测试数据进行后期处理。
【权利要求】
1.一种高准确度电参量综合检测仪，其特征在于:由电压电流采样通道、信号采集模块(U2)、数据处理分析计算模块(U1)、现场可编程门阵列模块(U3)依序连接构成，其中数据处理分析计算模块(Ul)连接有上位机模块(U4);上位机模块(U4)分别连接有时基电路(U12)、显示器(U9)、USB接口(U10)、RS232通信接口(U11)、脉冲接口。电源模块提供电压电流采样通道、信号采集模块(U2)、数据处理分析计算模块(U1)、现场可编程门阵列模块(U3)、上位机模块(U4)、时基电路(U12)、显示器(U9)、USB接口(U10)、RS232通信接口(Ull )、脉冲接口的工作电源。
2.根据权利要求1所述的一种高准确度电参量综合检测仪，其特征在于:时基电路(U12)接入现场可编程门阵列模块(U3)时钟接口端为上位机模块(U4)提供准确时间。
3.根据权利要求1所述的一种高准确度电参量综合检测仪，其特征在于:采用铜或铝高导电性材料做成金属板，将信号采集模块(U2)、数据处理分析计算模块(U1)、现场可编程门阵列模块(U3)和上位机模块(U4)电气元件完全屏蔽起来，使内外两个范围相互不受影响。
4.根据权利要求1所述的一种高准确度电参量综合检测仪，其特征在于:所述电源模块(U8)包括有源逆变的稳压电源。
5.根据权利要求1所述的一种高准确度电参量综合检测仪，其特征在于:所述数据处理分析计算模块(Ul)内部采用2路32位AD模数转换器，在采样时序控制下对6个通道的电压和电流信号进行采样。
【文档编号】G01R31/00GK203838256SQ201420024662
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】沈鑫, 王昕 , 丁心志, 曹敏 申请人:云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院, 云南电网公司技术分公司