专利名称：电流互感器综合测试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及测试仪器技术领域，更具体地说，涉及一种可用于现场的全数字电流互感器综合测试仪。
背景技术：
电流互感器是一种在正常使用条件下其二次电流与一次电流实质上成正比，而其相位差在联结方法正确时接近于零的互感器。电流互感器广泛应用于电力系统中，电流互感器的一次绕组串联在电力线路中，二次绕组外部回路接测量仪器、仪表或继电保护、自动控制装置。因此电流互感器的准确性关系到二次设备能否正常工作、关系到整个电网的安全稳定运行。传统的电流互感器测试设备采用升压升流进行测试的方法，通常需要内置升压器 和升流器设备来实现所需的电压，只能应用于饱和电压小于2000V的测试。一方面，在励磁特性试验时，采用升压器和升流器的方法存在很大的局限性，造成测试参数不全、准确度不高；另一方面，内置升压器和升流器设备往往使得测试设备变得笨重，不便于运输和使用。且随着系统电压等级的升高，互感器的饱和电压越来越高，测试时还需要外接升压变压器，所需测试设备就更加笨重。而对于暂态电流互感器，很多暂态互感器的饱和电压高达15KV，这种测试方法根本无法输出这么高的电压。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有电流互感器的测试设备体积较大且不能测试高饱和电压电流互感器的缺陷，提供一种在低电压条件下产生测试信号对电流互感器进行自动测试的电流互感器综合测试仪。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种电流互感器综合测试仪，采用变频技术，通过DSP控制功放输出模块根据所需测量的参数产生对应的电压源送给待测电流互感器，并对电流互感器的模块数据进行采样，计算出所需测量的参数。本发明提供了一种电流互感器综合测试仪，其特征在于，包括DSP控制计算模块、功放输出模块、AD采样模块和数据处理模块；所述DSP控制计算模块与所述功放输出模块相连，用于根据所述数据处理模块设置的测试参数发送控制信号控制功放输出模块产生所需的电压源给电流互感器；所述DSP控制计算模块还与所述AD采样模块相连，用于控制AD采样模块采集所需的电流互感器数据；所述数据处理模块与所述DSP控制计算模块相连，用于设置测试参数、读取所述DSP控制计算模块根据采集的电流互感器数据计算出的测试结果及保存测试数据。在本发明所述的电流互感器综合测试仪中，所述DSP控制计算模块采用变频技术所述控制功放输出模块，输出与工频情况下的高压等效的低压。在本发明所述的电流互感器综合测试仪中，所述DSP控制计算模块在计算磁滞损耗或涡流损耗时，对采集的数据进行损耗补偿。
在本发明所述的电流互感器综合测试仪中，所述损耗补偿为计算所述电压源的频率下磁滞损耗或涡流损耗与工频情况下产生的损耗的差值进行补偿。在本发明所述的电流互感器综合测试仪中，所述数据处理模块和DSP控制计算模块能对于参数未知的电流互感器的参数进行自动分析。在本发明所述的电流互感器综合测试仪中，所述数据处理模块和DSP控制计算模块能够自动检测出测试接线错误、自动检测出所测器件是否为电流互感器、自动根据测试环境去除测试干扰。在本发明所述的电流互感器综合测试仪中，所述功放输出模块与所述电流互感器 的二次回路相连，将所需的控制信号发送给所述电流互感器的二次回路，且所述功放输出模块由输出控制模块和放大器构成，输出控制模块由FPGA控制，采用高分辨率的D/A转换器，放大器采用计量级高精度开关放大器。在本发明所述的电流互感器综合测试仪中，所述AD采样模块同时与所述电流互感器的一次回路和二次回路相连，同时采集电流互感器的一次回路和二次回路的数据。在本发明所述的电流互感器综合测试仪中，所述电流互感器综合测试仪还包括人机交互模块，与所述数据处理模块相连，用于接收测试指令和显示测试结果。在本发明所述的电流互感器综合测试仪中，所述电流互感器综合测试仪还包括用于与PC相连的网口模块，接收PC机软件的控制试验信号，并将测试数据上传PC上生成报
生口 O实施本发明的电流互感器综合测试仪，具有以下有益效果本发明通过采用变频技术，通过DSP控制计算模块发送控制信号控制功放输出模块根据所需测量的参数产生对应的电压源送给待测电流互感器，并对电流互感器的模块数据进行采样，计算出所需测量的参数；由于无需采用升压器和升流器，大大减小了设备的体积，可方便地适用于各种现场的低漏磁电流互感器进的自动测试；同时本发明的综合测试仪也可以测量电网系统中的暂态电流互感器，拐点电压可高达30KV，其测试参数全，准确性高，为电网安全运行提供了有利保障。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图I为根据本发明第一实施例的电流互感器综合测试仪的模块示意图；图2为根据本发明第二实施例的电流互感器综合测试仪的模块示意图；图3为电源产生模块的电路原理图；图4为串口通讯模块的电路原理图；图5为DSP控制计算模块的主要电路原理图；图6为电流互感器简化等效电路。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明采用电压变频技术，通过DSP控制功放输出模块产生不同频率、不同电压的正弦或方波信号以及不同幅值的直流信号送给待测电流互感器，并对电流互感器不同回路的电压值、电流值、电阻值、频率值及相位值等进行采样、分析和计算，直接在人机接口界面以图形和数据形式显示，同时产生测试报告。请参阅图1，为根据本发明第一实施例的电流互感器综合测试仪的模块示意图。如图I所示，本发明第一实施例提供的电流互感器综合测试仪100包括DSP控制计算模块108、功放输出模块106、AD采样模块104和数据处理模块110。
其中，将功放输出模块106和AD采样模块104连接至待测电流互感器102，分别用于向待测电流互感器102提供电压源，以及采用电流互感器102的电路数据。DSP控制计算模块108与功放输出模块106相连，用于根据数据处理模块110设置的测试参数发送控制信号给功放输出模块106，从而使功放输出模块106产生所需的电压源给电流互感器102。DSP控制计算模块108可以采用变频技术所述控制功放输出模块，输出与工频情况下的高压等效的低压。也就是说，DSP控制计算模块108可以根据所需测量的参数的不同，发出不同频率和不同占空比的PWM信号，从而控制功放电路106产生不同频率、不同电压的正弦或方波信号以及不同幅值的直流信号送给待测电流互感器102。所述DSP控制计算模块108还与所述AD采样模块104相连，用于控制AD采样模块104采集所需的电流互感器数据，计算出所需测试的参数。AD采样模块104对电流互感器102的电压值、电流值、电阻值、频率值及相位值等所需采集的电路数据进行采样，并经AD转换后输送给DSP控制计算模块108。DSP控制计算模块108可以对该数据进行分析与处理，并在计算磁滞损耗或涡流损耗时，对采集的数据进行损耗补偿。该损耗补偿为计算所述电压源的频率下磁滞损耗或涡流损耗与工频情况下产生的损耗的差值进行补偿。数据处理模块110与所述DSP控制计算模块108相连，用于控制按键输入、IXD显示。数据处理模块110由工控机来执行，可以设置测试参数，读取所述DSP控制计算模块根据采集的电流互感器数据计算出的测试结果，实现数据的运算，保存测试数据和产生测试报告。此外，本发明提供的电流互感器综合测试仪具有猜铭牌功能，即所述数据处理模块和DSP控制计算模块能对于参数未知的电流互感器的参数进行自动分析，即使在不知道所测电流互感器任何参数的时候，也可以对电流互感器进行测试，并将所电流互感器的参数猜测出来。该电流互感器综合测试仪还具有智能测试功能，数据处理模块和DSP控制计算模块能够自动检测出测试接线错误、自动检测出所测器件是否为电流互感器、自动根据测试环境去除测试干扰。请参阅图2，为根据本发明第二实施例的电流互感器综合测试仪的模块示意图。如图2所示，本发明第二实施例提供的电流互感器综合测试仪200除了包括与第一实施例的100结构和功能相同的DSP控制计算模块208、功放输出模块206、AD采样模块204和数据处理模块210之外，还包括人机交互模块212。人机交互模块212与数据处理模块210通讯，用于接收测试指令给数据处理模块210和显示数据处理模块210获得的测试结果。本发明数据处理模块210处理的测试结果，直接在人机接口界面以图形和数据形式显示。本实施例提供的电流互感器综合测试仪可以用LCD显示的人机交互模块212，采用中英文切换，其界面友好美观。本实施例可以通过为工控机配置液晶屏显示，SD存储卡、网口、USB、按键、鼠标键盘等接口，实现人机交互功能。该电流互感器综合测试仪可以通过网口模块与PC相连，利用PC机软件直接控制试验，并将测试数据上传PC上，生成Word或者Html格式的报告。此外，如第二实施例所示，功放输出模块206与所述电流互感器的二次回路202-2相连，将所需的控制信号发送给所述电流互感器的二次回路202-2。所述功放输出模块可以由输出控制模块和放大器构成，输出控制模块由FPGA控制，采用高分辨率的D/A转换器，而放大器采用计量级高精度开关放大器。AD采样模块204同时与所述电流互感器的一次回路202-1和二次回路202-2相连，同时采集电流互感器的一次回路202-1和二次回路202-2的数据。该AD采样模块204可以采用高精度16位A/D转换芯片，并设置电子开关，提高不同量程下的测试精度。对于不同测试参数的具体信号发送和采样将在后续进行描述。本发明的电流互感器综合测试仪还包括电源产生模块。请参阅图3，为电源产生模块的电路原理图。该电源产生模块用于为DSP控制计算模块、功放输出模块和AD采样模块提供电源。图3中采用电源芯片Ull产生3. 3V、1. 9V电压向DSP控制计算模块、功放输出模块和AD采样模块提供稳定的工作电压。本发明的电流互感器综合测试仪的DSP控制计算模块和工控机之间通过串口进 行通讯，如图4所示。芯片U62实现串口通讯功能，从而将DSP控制计算模块采集的数据发送至工控机，并将工控机的指令发送给DSP控制计算模块。图4中接口 TX和接口 RX与工控机连接，接口 SCITXDC_A和接口 SCIRXDC_A连接至DSP控制计算模块，从而实现数据的通
o请结合参阅图5，为DSP控制计算模块的主要电路原理图。图5中采用了 DSP芯片U58B实现逻辑控制及计算，一方面实现对功放输出模块的控制来产生所需稳定的电压源，另一方面实现对各种所需数据的采集和初步数据处理和分析。图5中接口SCITXDC_A与串口通讯模块连接，即连接至图4中的接口 SCIRXDC_A与SCITXDC_A，从而将采集的数据发送给工控机进行处理。图5中接口 xZCSOnA和xZCSOnA用于连接至功放输出模块，以发送控制信号控制功放输出模块产生所需的电压源。图5中接口 ADl_Start、AD2_Start和AD3_Start连接至AD采样电路，从而获取AD采样电路采集的电流互感器的电路数据。图5中仅示出了 DSP控制计算模块的部分电路，本领域技术人员还可以根据需要增加FPGA控制芯片，更好地实现数字化控制。结合现有技术，容易理解图3的电源产生电路、图4的串口通讯电路、图5的DSP控制电路，因此上述仅对其构成及连接关系作简单介绍。本领域技术人员还可以根据功能要求设计上述电路，以及功放输出模块、AD采样模块的电路，在此不再赘述。下面对本发明的电流互感器综合测试仪对各种参数的测试和计算进行说明。根据GB 1208-2006 电流互感器(eqv IEC 60044-1 :2003)和 GB 16847-1997 保护用电流互感器暂态特性技术要求(idt IEC 60044-6:1992)，电流互感器的测试包括以下内容匝数比误差、稳态比值差和相位差、二次绕组电阻的测定、二次励磁特性的测定、剩磁系数的确定、二次回路时间常数的计算、限值条件下的误差和低漏磁结构的验证。下面对其中几种参数的检测进行说明。请参阅图6为电流互感器简化等效电路。接口 Pl和P2为一次回路侧，接口 SI和S2为二次回路侧。测试电流互感器二次绕组电阻功放输出模块产生直流信号送入互感器二次回路的接口 SI、S2，AD采样电路采样电流互感器二次回路的电流，通过以下公式(I)计算得出
Rct = Udc/Idc(I)其中，Rct为二次绕组电阻，Udc为电流互感器电压，Idc为电流互感器电流。虽然直流测试与实际工频运行情况下电阻有差别，但差别非常小可以忽略。测试电流互感器的铁心损耗铁心损耗分为磁滞损耗和涡流损耗，DSP控制计算模块控制功放输出模块产生不同频率但相同磁通的交流或者方波信号送入电流互感器二次回路，由此来计算出电流互感器的磁滞损耗和涡流损耗
权利要求
1.一种电流互感器综合测试仪，其特征在于，包括DSP控制计算模块、功放输出模块、AD采样模块和数据处理模块； 所述DSP控制计算模块与所述功放输出模块相连，用于根据所述数据处理模块设置的测试参数发送控制信号控制功放输出模块产生所需的电压源给电流互感器； 所述DSP控制计算模块还与所述AD采样模块相连，用于控制AD采样模块采集所需的电流互感器数据； 所述数据处理模块与所述DSP控制计算模块相连，用于设置测试参数、读取所述DSP控制计算模块根据采集的电流互感器数据计算出的测试结果及保存测试数据。
2.根据权利要求I所述的电流互感器综合测试仪，其特征在于，所述DSP控制计算模块采用变频技术所述控制功放输出模块，输出与工频情况下的高压等效的低压。
3.根据权利要求2所述的电流互感器综合测试仪，其特征在于，所述DSP控制计算模块在计算磁滞损耗或涡流损耗时，对采集的数据进行损耗补偿。
4.根据权利要求3所述的电流互感器综合测试仪，其特征在于，所述损耗补偿为计算所述电压源的频率下磁滞损耗或涡流损耗与工频情况下产生的损耗的差值进行补偿。
5.根据权利要求I所述的电流互感器综合测试仪，其特征在于，所述数据处理模块和DSP控制计算模块能对于参数未知的电流互感器的参数进行自动分析。
6.根据权利要求I所述的电流互感器综合测试仪，其特征在于，所述数据处理模块和DSP控制计算模块能够自动检测出测试接线错误、自动检测出所测器件是否为电流互感器、自动根据测试环境去除测试干扰。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的电流互感器综合测试仪，其特征在于，所述功放输出模块与所述电流互感器的二次回路相连，将所需的控制信号发送给所述电流互感器的二次回路，且所述功放输出模块由输出控制模块和放大器构成，输出控制模块由FPGA控制，采用高分辨率的D/A转换器，放大器采用计量级高精度开关放大器。
8.根据权利要求7所述的电流互感器综合测试仪，其特征在于，所述AD采样模块同时与所述电流互感器的一次回路和二次回路相连，同时采集电流互感器的一次回路和二次回路的数据。
9.根据权利要求1-6中任意一项所述的电流互感器综合测试仪，其特征在于，所述电流互感器综合测试仪还包括人机交互模块，与所述数据处理模块相连，用于接收测试指令和显示测试结果。
10.根据权利要求I所述的电流互感器综合测试仪，其特征在于，所述电流互感器综合测试仪还包括用于与PC相连的网口模块，接收PC机软件的控制试验信号，并将测试数据上传PC上生成报告。
全文摘要
本发明涉及一种电流互感器综合测试仪，包括DSP控制计算模块、功放输出模块、AD采样模块和数据处理模块；所述DSP控制计算模块用于根据所述数据处理模块设置的测试参数发送控制信号控制功放输出模块产生所需的电压源给电流互感器，并控制AD采样模块采集所需的电流互感器数据；所述数据处理模块根据DSP用于设置测试参数、读取所述DSP控制计算模块根据采集的电流互感器数据计算出的测试结果及保存测试数据。本发明通过采用变频技术产生所需的电压源送给待测电流互感器，并对电流互感器的模块数据进行采样计算出所需测量的参数，由于无需采用升压器和升流器，大大减小了设备的体积，且其测试参数全，准确性高，为电网安全运行提供了有利保障。
文档编号G01R35/02GK102654571SQ201110049870
公开日2012年9月5日 申请日期2011年3月2日 优先权日2011年3月2日
发明者王庆东, 王雄斌, 胡祖祥, 赖道松, 韩冰 申请人:深圳市凯弦电气自动化有限公司