一种相位自动校准的测量电路和测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及交流信号高精度相位测量的技术领域，具体地指一种相位自动校准的测量电路和测量方法。
【背景技术】
[0002]电信号有三个基本的特征参数，即幅值、频率和相位。测量这些信号参数是分析和处理电信号的基础，因此准确地测量这些参数就显得很有必要。对交流信号的相位测量方法之一是检测交流信号的过零点，但是当交流信号的幅值过低时，其信号的过零点就存在较大的误差，从而影响相位测量的准确度。通常的处理方法是将信号真实地放大，以消除信号的过零点误差，然而将信号放大后会影响测量精度。因此，需要一种能避免由信号放大器所带来的误差且准确度高的测量方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种相位自动校准的测量电路和测量方法，可对任何信号强度进行高精度相位测量，特别是当信号幅值很小时，也能进行高精度测量。
[0004]为实现上述目的，本发明所设计的一种相位自动校准的测量电路，包括第一电压输入端、第一电流输入端、第二电压输入端、第二电流输入端，其特殊之处在于，还包括电压互感器、电流互感器、第一通道选择开关、第二通道选择开关和工作状态选择开关，所述第一电压输入端通过第一电压采样电路与电压互感器的源边相连，所述第一电流输入端通过第一电流采样电路与电流互感器的源边相连，所述第二电压输入端与第二电压采样电路相连，所述第二电流输入端与第二电流采样电路相连；
[0005]所述第一通道选择开关为三联动单刀双掷开关，第一通道选择开关的第一单刀双掷开关的第一静触点与电压互感器的副边相连、第一通道选择开关的第一单刀双掷开关的第二静触点与电流互感器的副边相连、第一通道选择开关的第一单刀双掷开关的动触点与第一输出通道相连，第一通道选择开关的第二单刀双掷开关的第一静触点与第一电压采样电路的输出端相连、第一通道选择开关的第二单刀双掷开关的第二静触点与第一电流输入端相连，第一通道选择开关的第三单刀双掷开关的第一静触点与电压互感器的源边零线相连、第一通道选择开关的第三单刀双掷开关的第二静触点与电流互感器的源边零线相连；
[0006]所述第二通道选择开关为两联动单刀双掷开关，第二通道选择开关的第一单刀双掷开关的第一静触点与第二电压采样电路的输出端相连、第二通道选择开关的第一单刀双掷开关的第二静触点与第二电流采样电路的输出端相连，第二通道选择开关的第二单刀双掷开关的第一静触点与第二电压输入端的零线相连、第二通道选择开关的第二单刀双掷开关的第二静触点与第二电流输入端相连；
[0007]所述工作状态选择开关为两联动单刀双掷开关，工作状态选择开关的第一单刀双掷开关的第一静触点与第一通道选择开关的第二单刀双掷开关的动触点相连、工作状态选择开关的第一单刀双掷开关的第二静触点与第二通道选择开关的第一单刀双掷开关的动触点相连、工作状态选择开关的第一单刀双掷开关的动触点与第二输出通道相连，工作状态选择开关的第二单刀双掷开关的第一静触点与第一通道选择开关的第三单刀双掷开关的动触点相连、工作状态选择开关的第二单刀双掷开关的第二静触点与第二通道选择开关的第二单刀双掷开关的动触点相连、工作状态选择开关的第二单刀双掷开关的动触点接地。进一步地，所述第一电压采样电路由第一分压电阻Rl和第二分压电阻R2构成分压电路，所述第一电流采样电路为串联在电流互感器的源边的第三采样电阻R3、所述第二电压采样电路由第四分压电阻R4和第五分压电阻R5构成分压电路，所述第二电流采样电路为并联在第二电流采样电路两端的第六采样电阻R6 ο第一分压电阻Rl和第二分压电阻R2用于获取电压互感器PT源边的电压信号，第三采样电阻R3用于获取电源互感器CT源边的电流信号，第四分压电阻R4和第五分压电阻R5用于获取第二输出通道的电压信号。
[0008]一种利用上述一种相位自动校准的测量电路的测量方法，包括如下步骤:
[0009]I)选择所述第一输出通道和第二输出通道的输入信号组合，通过控制第一通道选择开关的第一单刀双掷开关的动触点选择第一路输入信号为第一电压输入端或者第一电流输入端，通过控制第二通道选择开关的第一单刀双掷开关的动触点选择第二路输入信号为第二电压输入端或者第二电流输入端；
[0010]2)选择校准工作状态，控制所述工作状态选择开关的第一单刀双掷开关的动触点与第一静触点连通，即所述第一通道选择开关的第二单刀双掷开关的动触点与第二输出通道连通，所述工作状态选择开关的第二单刀双掷开关的动触点与第一通道选择开关的第三单刀双掷开关的动触点的连通；
[0011]3)测量校准值，输入第一路输入信号，测量出所述第一输出通道输出信号对地的相位差，即电压互感器或者电流互感器在当前信号幅值下的校准相位差，并将所述校准相位差作为校准值记录；
[0012]4)选择测量工作状态，控制所述工作状态选择开关的第一单刀双掷开关的动触点与第二静触点连通，即所述第二通道选择开关的第一单刀双掷开关的动触点与第二输出通道连通；
[0013]5)测量实际值，输入第二路输入信号，测得所述第一输出通道的输出信号对第二输出通道的输出信号的测量相位差；
[0014]6)校准相位差，根据所述校准值对所述测量相位差进行补偿修正并显示输出。
[0015]优选地，所述步骤3)中第一输出通道输出信号对地的相位差和步骤5)中第一输出通道的输出信号对第二输出通道的输出信号的测量相位差的测量通过相位差测量电路实现。将目前现有的相位差测量电路与第一输出通道和第二输出通道连接即可测量出校准相位差和测量相位差。
[0016]本发明与现有技术相比，其优点在于:
[0017]1.本发明能自动消除交流信号通过具有感性或容性电路的信号测量通道时产生的测量误差。
[0018]2.本发明可对任意幅值的交流信号进行高精度相位测量，特别是当信号幅值很小时，也能进行高精度测量。
[0019]3.本发明对输入信号无极性要求。
【附图说明】
[0020]图1为本发明测量电路的电路图。
[0021]图2为本发明测量方法的相位差测量电路的系统结构框图。
[0022]图3为使用本发明测量某个电流互感器的角误差示意图。
[0023]其中:第一电压输入端U1，第一电流输入端I1，第二电压输入端U2，第二电流输入端12，电压互感器PT，电流互感器CT，第一通道选择开关K1 (其中包括:第一单刀双掷开关的第一静触点U1 ”，第一单刀双掷开关的第二静触点I1 ”，第一单刀双掷开关的动触点Kn，第二单刀双掷开关的第一静触点U/，第二单刀双掷开关的第二静触点I/，第二单刀双掷开关的动触点K12，第三单刀双掷开关的第一静触点01，第三单刀双掷开关的第二静触点02，第三单刀双掷开关的动触点K13)，第二通道选择开关K2 (其中包括:第一单刀双掷开关的第一静触点U2，，第一单刀双掷开关的第二静触点12’，第一单刀双掷开关的动触点K21，第二单刀双掷开关的第一静触点03，第二单刀双掷开关的第二静触点04，第二单刀双掷开关的动触点K22)，工作状态选择开关J1 (其中包括:第一单刀双掷开关的第一静触点05，第一单刀双掷开关的第二静触点06，第一单刀双掷开关的动触点Jn，第二单刀双掷开关的第一静触点07，第二单刀双掷开关的第二静触点08，第二单刀双掷开关的动触点J12)，第一分压电阻Rl，第二分压电阻R2，第三分压电阻R3，第四分压电阻R4，第五分压电阻R5，第六分压电阻R6。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0025]如图1所不，本发明一种相位自动校准的测量电路，包括第一电压输入端U1、第一电流输入端I1、第二电压输入端U2、第二电流输入端12、电压互感器PT、电流互感器CT、第一通道选择开关K1、第二通道选择开关K2和工作状态选择开关J i。第一电压输入端U1通过第一电压采样电路与电压互感器PT的源边相连，第一电流输入端^通过第一电流采样电路与电流互感器CT的源边相连，第二电压输入端U2与第二电压采样电路相连，第二电流输入端I2与第二电流采样电路相连。
[0026]本发明所设计的电路是一个双通道的信号取样电路，测量相位是指测量通过第一输出通道的信号(U1SI1)与通过第二输出通道的信号(1]2或12)的相位差。为了使通过第一输出通道的