专利名称：一种电子式互感器校验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于高压电力计量及继电器保护装置技术领域，具体涉及一种电子式
互感器校验装置。
背景技术：
目前，在高电压测量领域，由于电网容量及电压等级的不断提高，致使已为大量使
用的电磁式、电容式电压互感器的体积越来越大，造价越来越高，互感器要采用油或SF6气
体绝缘，带有环保和安全隐患，难以满足现代数字化电站对信号输出的要求。 近年来，国内外制造商已投入了大量人力、物力，进行新型电子式互感器的研发。
现代电子式互感器取消了信号输出的功率要求，这为研制小型化、小功率电子式互感器提
供了可能。新型的电子式互感器为数字输出，并采用光纤传输，不存在干扰，但给精度计量
带来了新的问题，首先标准互感器是模拟输出的，而被测互感器是数字输出的，如果把数字
信号还原为模拟信号，用传统方法校验，数字信号的精度将损失很大，无法满足校验精度要
求，对电子式互感器进行校验是确保其在电力系统中成功应用的前提。本实用新型采用把
模拟信号数字化，再用数学FFT方法进行运算，得出标准互感器和被测互感器的误差。实践
证明这种方法非常有效，大大减少了校验过程中的传输误差，完全满足用户对电子式互感
器的校验要求。
实用新型内容本实用新型针对目前电子式互感器校验过程中存在的问题，提出了一种电子式互 感器校验装置。 —种电子式互感器校验装置，其特殊之处在于，该装置包括标准互感器、隔离电
路、集成运放电路、模/数转换器、光电转换模块、用以采集信号的同步数据采集电路和用
以处理采集信号的计算机；所述标准互感器接入隔离电路；所述隔离电路依次通过集成运
放电路、模/数转换器接入同步数据采集电路；所述光电转换模块接入同步数据采集电路；
所述同步数据采集电路接入计算机。 上述同步数据采集电路是可编程控制器CPLD。 上述标准互感器是标准电流互感器或标准电压互感器，所述隔离电路是零磁通的 电流互感器或零磁通的电压互感器。 本实用新型的能够实时的计算出频率、比差和角差，并显示波形、有效值等参数， 实现了存储、汇总等功能，能获得更准确、更稳定的测量值，而且计算速度完全能满足需要， 且该装置具有体积小、携带方便、精度高的特点。
图1是本实用新型的原理框图； 图2是本实用新型的电路原理图；[0011] 图3是校验电子电流互感器时的电路示意图； 图4是校验电子电压互感器时的电路示意图。
具体实施方式参见图1、2，本实用新型所述的电子式互感器校验装置，包括标准互感器、隔离电 路、集成运放电路、模/数转换器、光电转换模块、用以采集信号的同步数据采集电路和用 以处理采集信号的计算机；所述标准互感器接入隔离电路；所述隔离电路依次通过集成运 放电路、模/数转换器接入同步数据采集电路；所述光电转换模块接入同步数据采集电路； 所述同步数据采集电路接入计算机。 其中，所述的标准互感器是标准电流互感器或标准电压互感器，所述隔离电路是 零磁通的电流互感器或零磁通的电压互感器；电子式互感器校验装置还包括用以提供输入 信号的信号发生器，该信号发生器接入标准互感器；信号发生器是电流发生器或电压发生 器；同步数据采集电路选用ALTERA公司的EPM1270型的CPLD。 标准互感器在在信号发生器(电流发生器或电压发生器)的激励下产生输出信 号，该输出信号是模拟信号，该模拟信号通过集成运放取样，获得取样信号；再将该取样信 号通过模/数转换(A/D)芯片转换为数字信号；又将该数字信号输送给同步数据采集电路， 由该同步数据采集电路对该数字信号及被测电子式互感器输出的数字信号同步采样，进而 获得采样信号，最后将该采样信号通过USB模块电路传输给上位计算机并对该采样信号进 行FFT计算，获得比差(被测互感器和标准互感器在测量信号时幅值的差)和角差(被测 互感器和标准互感器在测量信号时相位的差)的计算结果；一般需要获得多个这样的计算 结果，取这多个计算结果的平均值作为最后的计算结果(测量结果)，即需要重复步骤1 5多次，一般至少重复步骤1 5三次。 所述的模/数转换(A/D)芯片采用最高采样频率为500KHZ、16位的模/数转换 (A/D)芯片。 其中，被测电子式互感器输出的数字信号为光信号，因此需要将该光数字信号通 过光电转换模块(电路)转换为电信号后，再输送给同步数据采集电路；而且，为了防止标 准互感器对被测电子式互感器的影响，通过隔离电路将标准互感器的模拟输出予以隔离， 并且，该零磁通的互感器的额定值的选用以不能影响到被测电子式互感器为准。 这里的同步数据采集电路是可编程控制器CPLD。 在非同步采样下，传统FFT存在泄漏效应和栅栏效应，使算出的频率、幅值和相位 误差较大，为了减少非同步采样对FFT的影B向，提高校验精度，我们采用改进后的高精度 FFT算法。 由数字信息处理知识可知，插值算法可以消除栅栏效应引起的误差，而加窗处理
可以减少泄漏效应。为了提高FFT的精度，本实用新型采用基于Blackman2Harris窗的插
值算法；电网电压的基频变化范围一般为49. 15Hz 50. 15Hz。 本实用新型的算法中的加窗函数是 cyc = 4n Num = 4k*cyc pi = 3. 1415926536
4[0025] For i = 0 To N咖win(i) = 0. 35875-0. 48829*Cos (2*pi*i/Num)+0. 14128*Cos (4*pi*i/ Num)-0. 01168*Cos(6*pi*i/Num) Next I 其中，eye是每次计算采样的周期数，所述Num是为每次计算总的采样点；所述 n > 1， k > l，且所述n和k均是自然数。 本实施例子中的n = 2，k = 24，即本实用新型中的每次测量，采样8周波(周期) 信号，每周波96点(每周期内采样96次)(采样频率为4. 8KHZ)，故N(Num) = 96*8 = 768， (实际需多采一些，在程序中去掉首尾)。 为了进一步减小电网电压随机波动带来的误差，获得更稳定的测量结果，在每次 测量时系统自动连续采样、计算10次(每次约8周期)，取10次计算结果的平均值作为最 后的结果。实践证明，此法能获得更准确、稳定的测量值，而且计算速度完全能满足需要。 参见图3、4，本实用新型中的标准互感器的测量精度比被测电子式互感器的测量 精度高两个等级，标准互感器的测量精度一般为0. 1级或O. 01级，且所述标准互感器是指 标准电流互感器CT 1或标准电压互感器PT 2，所述被测电子式互感器是光纤数字输出的 电子式电流互感器CT 3或电子式电压互感器PT 4。 这里的标准电流互感器的额定输出电流是5A ;标准电压互感器的额定输出电压 为100V/ V 3V ;同时，相应的电流发生器5或电压发生器6的额定输出值应当满足该标准 电流互感器1或标准电压互感器2的输入电流或输入电压的要求。 且本实用新型中对于电流发生器5或电压发生器6的要求主要是满足被测电子式 电流互感器CT 3或电子式电压互感器PT 4的要求，例如被测电流互感器CT 3的额定电流 为600A，那么电流发生器5的最大输出必须大于600A。 本实用新型采用交流220V士5X的电源供电。 被校额定输入数字量(光纤或导线)CT/计量2D41H(11585) ;CT/保护 1CFH(463) ;PT/计量保护2D41H(11585);标准互感器输入模拟量:CT :5A ;PT :100/ V 3V ; 校验精度3. 0级；采样精度是16位，80 500点/周波，采用IEC-60044-8标准的通讯规 约。
权利要求一种电子式互感器校验装置，其特征在于该装置包括标准互感器、隔离电路、集成运放电路、模/数转换器、光电转换模块、用以采集信号的同步数据采集电路和用以处理采集信号的计算机；所述标准互感器接入隔离电路；所述隔离电路依次通过集成运放电路、模/数转换器接入同步数据采集电路；所述光电转换模块接入同步数据采集电路；所述同步数据采集电路接入计算机。
2. 根据权利要求1所述的电子式互感器校验装置，其特征在于所述同步数据采集电 路是可编程控制器CPLD。
3. 根据权利要求1或2所述的电子式互感器校验装置，其特征在于所述标准互感器 是标准电流互感器或标准电压互感器，所述隔离电路是零磁通的电流互感器或零磁通的电 压互感器。
专利摘要本实用新型涉及一种电子式互感器校验装置，包括标准互感器、隔离电路、集成运放电路、模/数转换器、光电转换模块、用以采集信号的同步数据采集电路和用以处理采集信号的计算机；所述标准互感器接入隔离电路；所述隔离电路依次通过集成运放电路、模/数转换器接入同步数据采集电路；所述光电转换模块接入同步数据采集电路；所述同步数据采集电路接入计算机。该装置够实时的计算出频率、比差和角差，并显示波形、有效值等参数，实现了存储、汇总等功能，能获得更准确、更稳定的测量值，而且计算速度完全能满足需要，且该装置具有体积小、携带方便、精度高的特点。
文档编号G01R35/00GK201438211SQ200920033579
公开日2010年4月14日 申请日期2009年6月17日 优先权日2009年6月17日
发明者刘忠战, 张跟盈, 王世辉, 胡绍刚 申请人:西安华伟光电技术有限公司;辽宁省电力有限公司鞍山供电公司