专利名称：一种互感器校验仪全自动整体检定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种互感器校验仪全自动整体检定装置，属于电力和质量技术监督行 业。
背景技术：
现在国内大约有数千台互感器校验仪处于使用状态，按照《计量法实施细则》要 求，这些互感器校验仪必须实施周期检定。目前，按国内互感器校验仪的检定标准进行检定时，需要其它辅助设备才可按照 规程要求对众多互感器校验仪进行检定。大量的数据检定工作完全由手动操作完成，比如， 在接线完毕后，人工调节互感器校验仪整检装置输出，记录互感器校验仪显示数据，并只 能用人工方式将被测互感器校验仪的显示数据和互感器校验仪整检装置标准的设定值进 行比较，计算出误差，修约化整，处理误差数据及人工编制检定证书，判断互感器校验仪是 否合格。按照JJG169-93《互感器校验仪检定规程》的要求去检定一台互感器校验仪，到最 终出具《检定证书》，一个熟练的检定人员大约要半天的时间，检定工作量大、效率低且容易 人为无意识的出错，不利于计量检定人员从繁琐的重复劳动中解放出来。随着我国经济的快速发展，对电能的需求越来越大。各省电力公司和计量测试技 术研究院存担着下属单位的量值传递和招标首次检定的任务，工作量非常大，所以，研发全 功能、智能化的互感器校验仪整检装置是必然趋势。基于上述原因，经过作者长时间的研究 和实践终于获得本创作思想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种互感器校验仪全自动整体检定装置，其 可以克服以上缺点。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种互感器校验仪全自动整体 检定装置，包括线性程控电源，与所述线性程控电源连接的电压电流选择和量程切换，与 所述电压电流选择和量程切换连接的电压互感器和电流互感器，所述电压电流选择和量程 切换直接或经过电流电压转换后分成两条支路，其中一路依次经过同相功放和程控感应电 压分压器，另一路依次经过正交移相、正交功放和程控感应电压分压器，两路信号经过信号 合成单元合成后连接到功率放大，功率放大分成两条支路，一路依次经过输出量程切换、微 差输出电压和电压电流选择输出后输出，另一路依次经过电压电流转换、输出量程切换、微 差输出电流和电压电流选择输出后输出；此外，还包括复杂可编程逻辑器件，所述复杂可 编程逻辑器件通过控制单元对整个电路进行控制，所述复杂可编程逻辑器件连接到数字信 号处理器，所述数字信号处理器通过通讯接口与计算机相连，所述数字信号处理器还连接 有显示屏，信号采集单元依次经过复杂可编程逻辑器件、数字信号处理器、通讯接口与计算 机相连。所述计算机装有校验程序，其对校验过程进行控制，并对接收到的校验结果进行计算和判断、整理，自动保存并出具检定报告。所述的互感器校验仪全自动整体检定装置还包括数字信号处理器、直接数字式 频率合成器、运放放大及滤波电路、D/A转换芯片；其中，数字信号处理器对直接数字式频 率合成器进行控制，直接数字式频率合成器的信号输出经过运放放大及滤波电路后接入D/ A转换芯片的基准输入端，经D/A转换芯片转换后的信号输出到上述线性程控电源。所述的互感器校验仪全自动整体检定装置的线性程控电源内部包括依次串联的 晶振单元、分频单元、锁相倍频单元、波形合成单元、程控放大单元、功放单元。所述的互感器校验仪全自动整体检定装置的电压信号输出端设置有电流表，在电 压信号输出升到100V时，数字信号处理器计算出工作电压100V和电流表读数的乘积即工 作回路的附加容量。所述的互感器校验仪全自动整体检定装置的电流信号输出端设置有电压表，数字 信号处理器计算出电流信号和电压表读数的乘积即为工作电流回路的附加容量。所述的互感器校验仪全自动整体检定装置采用14位D/A转换芯片。所述的互感器校验仪全自动整体检定装置的通讯接口采用CAN即控制器局域网 络总线接口。所述的互感器校验仪全自动整体检定装置的计算机上装有校验程序，校验程序采 用标准通讯协议格式进行信息的传输，该标准通讯协议格式中所包括的字段依次为标识、 指令、百分表、比差、角差、CRC校验。本发明的优点是，通过计算机预先设定检定规则并自动对互感器校验仪进行 测量，使用该检定方法及标准装置的检定过程无需人工干预即可在较短的时间内自动完成 互感器校验仪的检定工作，同时，互感器校验仪检定软件在完全掌握检定业务基础上，实现 虚拟人工操作设计，自定义检定证书输出等功能。
图1为本发明互感器校验仪全自动整体检定装置的电路原理图2为本发明互感器校验仪全自动整体检定装置所涉及的线性程控电源的输入信号 产生装置的电路原理图3为本发明互感器校验仪全自动整体检定装置检定互感器校验仪时的接线示意图； 图4为本发明互感器校验仪全自动整体检定装置所涉及的校验程序所使用的标准通 讯协议格式；
图5为本发明互感器校验仪全自动整体检定装置所涉及的校验程序的软件流程图； 附图中部分符号说明程控IVD组一程控感应电压分压器；CPLD—复杂可编程逻辑器 件；DSP—数字信号处理器；V/I—电压/电流；I/V—电流/电压；CRC—循环冗余码校验； DDS—直接数字式频率合成器。
具体实施例方式为进一步揭示本发明的技术方案，兹结合附图详细说明本发明的实施方式 以下结合图1、图2、图3详细说明本发明的硬件结构及相互连接关系。本发明互感器校验仪全自动整体检定装置包括线性程控电源1 ；与所述线性程控电源1连接的电压电流选择和量程切换4 ；与所述电压电流选择和量程切换4连接的电 压互感器2和电流互感器3 ；所述电压电流选择和量程切换4直接或经过电流电压转换5后 分成两条支路，其中一路依次经过同相功放6和程控感应电压分压器7，另一路依次经过正 交移相8、正交功放9和程控感应电压分压器71，两路信号经过信号合成单元10合成后连 接到功率放大11 ；功率放大11分成两条支路，一路依次经过输出量程切换14、微差输出电 压13和电压电流选择输出16后输出，另一路依次经过电压电流转换12、输出量程切换14、 微差输出电流15和电压电流选择输出16后输出；此外，还包括复杂可编程逻辑器件19 ； 所述复杂可编程逻辑器件19通过控制单元17对整个电路进行控制；所述复杂可编程逻辑 器件19连接到数字信号处理器21 ；所述数字信号处理器21通过通讯接口 22，比如采用CAN 即控制器局域网络总线接口，与计算机相连；所述数字信号处理器21还连接有显示屏20 ； 信号采集单元18依次经过复杂可编程逻辑器件19、数字信号处理器21、通讯接口 22与计 算机相连。所述的互感器校验仪全自动整体检定装置还包括数字信号处理器101、直接数 字式频率合成器102、运放放大及滤波电路103、14位D/A转换芯片104 ；其中，数字信号处 理器101对直接数字式频率合成器102进行控制，直接数字式频率合成器102的信号输出 经过运放放大及滤波电路103后接入D/A转换芯片104的基准输入端，经D/A转换芯片104 转换后的信号输出到上述线性程控电源1。上述线性程控电源1内部可由晶振单元、分频单元、锁相倍频单元、波形合成单 元、程控放大单元、功放单元依次串联连接组成。本互感器校验仪全自动整体检定装置的电压信号输出端可设置有电流表，如图3， 在互感器校验仪全自动整体检定装置的内部位于工作电压输出即电压互感器2输出端的 输出和接线柱a端子之间设计了一个电流表，在互感器校验仪全自动整体检定装置的工作 电压输出升到100V时，DSP数字信号处理器21计算出工作电压100V和该电流表读数的乘 积即电压工作回路的附加容量。电流工作回路的情况类似于电压工作回路，在Tt^PTx之间 设有电压表，DSP数字信号处理器21计算出工作电流和电压表读数的乘积即为电流工作回 路的附加容量。差值回路附加容量的测试方法与上述工作回路的测试方法类似，在此不再 赘述。差值回路的附加容量按照规程的规定不得超过工作回路额定容量的1/15，最大不得 超过 0. 25VA。以下说明本发明互感器校验仪全自动整体检定装置的工作过程。CPLD (复杂可编程逻辑器件)19有多个可编程为总线或I/O 口的管脚，我们通 过相应的编译软件(例如ISE、QUARTUS)来按照上述需要编程；在前述的V/I选择及量程切 换4、I/V转换5、V/I转换12、程控IVD组7、程控IVD组71、微差信号选择输出16等都是 由CPLD复杂可编程逻辑器件19的I/O端口来控制继电器组开/合状态，实现信号和档位 的切换，具体控制范围如图1中控制单元17中所列出的项目；CPLD(复杂可编程逻辑器 件)19直接和数字信号处理器21连接，数字信号处理器21通过本身自带的CAN通讯接口 22和计算机连接。计算机按照预设检定规则所规定的检定点，逐一下发通讯指令，控制互感 器校验仪全自动整体检定装置按预设检定规则规定的检定点输出；互感器校验仪的智能整 体检定标准装置响应计算机发出的指令后，根据指令规定的输出值调节线性程控电源1输 出，并发送指令至互感器校验仪；互感器校验仪响应指令后，工作信号及微差信号采集单元18开始采集互感器校验仪全自动整体检定装置输出的信号，计算互感器校验仪全自动整体 检定装置输出的百分表、比差、角差信号，同时被检互感器校验仪按照标准通讯协议格式将 计算结果数据传送至计算机。计算机进行接收、计算、修约化整等数据处理以后，在专用软 件上显示测量数据及判断结果，根据要求选择保存或出具检定证书。以下结合图4、图5详细说明本发明所涉及的软件即校验程序。进入软件界面以后，进入步骤(50)检定开始；接着进入步骤(51)根据检定的 项目可以选择PT (电压互感)试验、CT (电流互感)试验、阻抗试验、导纳试验四种功能其中 之一，比如选择PT检定，点击“开始”按钮以后，PC机通过通讯接口(22)电路发一串指令和 数据到互感器校验仪全自动整体检定装置；接着进入步骤(52)互感器校验仪全自动整体 检定装置在收到指令和数据以后，先进行数据的校验，如校验失败则进入故障自动判别报 警复位步骤(60)，互感器校验仪全自动整体检定装置返回一个数据重新发送指令到PC机， PC机接到重发指令后将重新发送指令和数据，直到校验通过为止；校验通过则发送整体检 定装置检定指令(53)至互感器校验仪全自动整体检定装置并进入步骤(54)，互感器校验 仪全自动整体检定装置按照整体检定装置检定指令(53)来输出相应的百分表和比差、角差 信号；接着发送互感器校验仪测量指令(55)到被检的互感器校验仪并进入步骤(56)，互感 器校验仪收到指令和数据以后也是先进行校验，然后根据校验结果来返回重发指令或是按 照互感器校验仪测量指令(55)对来自互感器校验仪全自动整体检定装置输出的百分表、比 差、角差信号进行测量；接着进入步骤(57)进行数据处理；接着进入检定完毕步骤(58);测 量结束后通过步骤(59)自动向上位PC上传测量结果。计算机、互感器校验仪全自动整体检定装置和互感器校验仪之间的指令、数据交 换是实现互感器校验仪智能检定的基础，选取合适的通讯协议格式相当重要。以下结合图 4说明本发明所涉及的校验程序所使用的标准通讯协议格式。标识字段代表的数据量范围为0 0XFF，百分表*100化整，比差*10000000化 整，角差*10000化整(分)，角差*10000000化整(弧度)。标识的含义为了区分互感器校验 仪全自动整体检定装置与互感器校验仪，计算机需要在此对两个装置进行标识，即计算机 的访问对象标识。定义FF为访问互感器校验仪的互感器校验仪全自动整体检定装置，0 FE为访问互感器校验仪。指令字段代表的数据量范围为0 0xFF，0 OxFF个指令完全满足未来扩展预 留需要，目前设定互感器校验仪的智能整体检定标准装置输出设置(返回)码EE ；互感器校 验仪数据传输码DD。(无数据传输时，数据位补零)。百分表字段代表的显示范围为 200% ；由于百分表无正负，数据范围0 0XFFFFC0 65536)。将百分表范围1. 00 200. 00乘以100，则为:100 20000，在协议 数据范围内。比差字段(即同相分量(％)指标):0. 00001 100 ；同相分量存在正负之分，数据范 围 0 0XFFFFFFFF (-4294967295 似94967四5)，将同相分量范围0. 00001 100. 0000 乘以100000则同相分量范围是1 10000000，在协议数据范围内。比角字段(即正交分量(分)指标):0. 0001 999. 9 ；正交分量存在正负之分，数据 范围 0 0XFFFFFFFF (-4294967295 似94967四5)，将正交分量范围0. 0001 999. 900 乘以10000则1 9999000，在协议数据范围内。
CRC字段用于存放循环冗余码校验。以上通过对所列实施方式的介绍，阐述了本发明的基本构思和基本原理。但本发 明绝不限于上述所列实施方式，凡是基于本发明的技术方案所作的等同变化、改进及故意 变劣等行为，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种互感器校验仪全自动整体检定装置，其特征在于，包括线性程控电源(1)，与 所述线性程控电源(1)连接的电压电流选择和量程切换(4)，与所述电压电流选择和量程 切换(4)连接的电压互感器(2 )和电流互感器(3 )，所述电压电流选择和量程切换(4)直接 或经过电流电压转换(5)后分成两条支路，其中一路依次经过同相功放(6)和程控感应电 压分压器(7)，另一路依次经过正交移相(8)、正交功放(9)和程控感应电压分压器(71)，两 路信号经过信号合成单元(10)合成后连接到功率放大单元(11)，功率放大单元(11)分成 两条支路，一路依次经过输出量程切换(14)、微差输出电压(13)和电压电流选择输出(16) 后输出，另一路依次经过电压电流转换(12)、输出量程切换(14)、微差输出电流(15)和电 压电流选择输出(16)后输出；还包括复杂可编程逻辑器件(19)，所述复杂可编程逻辑器 件(19)通过控制单元(17)对整个电路进行控制，所述复杂可编程逻辑器件(19)连接到数 字信号处理器(21 )，所述数字信号处理器(21)通过通讯接口(22)与计算机相连，所述数字 信号处理器(21)还连接有显示屏(20 )，另外，信号采集单元(18 )依次经过复杂可编程逻辑 器件(19)、数字信号处理器(21)、通讯接口(22)与计算机相连。
2.根据权利要求1所述的互感器校验仪全自动整体检定装置，其特征在于，所述计算 机装有校验程序，其对校验过程进行控制，并对接收到的校验结果进行计算和判断、整理， 自动保存并出具检定报告。
3.根据权利要求1或2所述的互感器校验仪全自动整体检定装置，其特征在于，还包 括数字信号处理器(101)、直接数字式频率合成器(102)、运放放大及滤波电路(103)、D/ A转换芯片(104);其中，数字信号处理器(101)对直接数字式频率合成器(10 进行控制， 直接数字式频率合成器(10 的信号输出经过运放放大及滤波电路(10 后接入D/A转换 芯片(104)的基准输入端，经D/A转换芯片(104)转换后的信号输出到上述线性程控电源 (1)。
4.根据权利要求1所述的互感器校验仪全自动整体检定装置，其特征在于，线性程控 电源(1)内部包括依次串联的晶振单元、分频单元、锁相倍频单元、波形合成单元、程控放 大单元、功放单元。
5.根据权利要求1所述的互感器校验仪全自动整体检定装置，其特征在于，本互感 器校验仪全自动整体检定装置的电压信号输出端设置有电流表，在电压信号输出升到100V 时，数字信号处理器计算出工作电压100V和电流表读数的乘积即电压工作回路的附 加容量。
6.根据权利要求1或5所述的互感器校验仪全自动整体检定装置，其特征在于，本 互感器校验仪全自动整体检定装置的电流信号输出端设置有电压表，数字信号处理器 计算出电流信号和电压表读数的乘积即为电流工作回路的附加容量。
7.根据权利要求3所述的互感器校验仪全自动整体检定装置，其特征在于，本互感器 校验仪全自动整体检定装置采用14位D/A转换芯片(104)。
8.根据权利要求1所述的互感器校验仪全自动整体检定装置，其特征在于，通讯接口 (22)采用CAN即控制器局域网络总线接口。
9.根据权利要求2所述的互感器校验仪全自动整体检定装置，其特征在于，所述校 验程序采用标准通讯协议格式进行信息的传输，该标准通讯协议格式中所包含的字段依次 为标识、指令、百分表、比差、角差、CRC校验。
全文摘要
本发明公开了一种互感器校验仪全自动整体检定装置，包括线性程控电源、电压电流选择和量程切换、电压互感器和电流互感器、所述电压电流选择和量程切换直接或经过电流电压转换后分成两条支路，其中一路依次经过同相功放和程控感应电压分压器，另一路依次经过正交移相、正交功放和程控感应电压分压器，两路信号经过信号合成单元合成后连接到功率放大，功率放大分成两条支路，一路依次经过输出量程切换、微差输出电压和电压电流选择输出后输出，另一路依次经过电压电流转换、输出量程切换、微差输出电流和电压电流选择输出后输出。本发明通过与计算机结合,无需人工干预即可在较短的时间内自动完成互感器校验仪的检定工作。
文档编号G01R35/02GK102081151SQ201010574439
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者包玉树, 卢树峰, 张健, 朱月熠, 李建红, 李雪, 杜忠东, 杨志新, 符真, 罗传仙, 邓泽官, 陈威 申请人:江苏省方天电力技术有限公司, 江苏省电力试验研究院有限公司