专利名称：工频信号向量测量装置相位误差校正电路及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对工频信号向量测量装置进行相位误差校正的电路及采用该电路的相位误差校正方法。
背景技术：
在电力行业，传统的电表测试数据为幅值、功率、频率、电能计量等信息。随着智能电网的发展，工频向量测量装置越来越多的应用到电力系统中。该向量测量装置不仅能够测量电力信号的幅值、功率、频率等信息，还能测量电力信号的相位信息。在电表及工频向量测量装置当中，信号输入电路均采用微型互感器来进行信号变换和隔离。由于工频信号通过微型互感器后，会引入相移，且这个相移随着输入工频信号的 幅值非线性变化。因此在工频向量测量装置之中必须采取措施，来校正由于相移造成的相位测量误差，以获得更高的测量精度。现有的校正措施有以下几种。例如申请号为200920033579. 6的实用新型专利使用了标准互感器作为校正对比通道，但应用此专利提供的方法无法实现多个幅值点的误差数据的校正。申请号为200910065392. 9的专利使用了纯硬件电路的方式对互感器误差进行补偿，此专利提供方法的缺点是当测量信号幅值变化范围很大时，补偿效果不好，且针对每一个微型互感器必须有一组对应的硬件补偿电路，成本较高。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种校正量程范围宽，补偿效果好，且成本低的相位误差校正电路。本发明的另一个目的是提供了一种采用该电路的相位误差校正方法。为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种工频信号向量测量装置相位误差校正电路，其特征在于包括数字量输入单元、互感器输入通道及校正输入通道，数字量输入单元连接主控单元，由通过改变数字量输入状态向主控单元标定不同的标准信号输入幅值，并通过数字量输入单元改变工作状态，互感器输入通道及校正输入通道的输出端连接高速ADC单元，高速ADC单元连接主控单元，互感器输入通道的输出端与主控单元之间连接有过零检测电路，当处于校正操作状态时，互感器输入通道及校正输入通道的输入端并联接入标准信号源。优选地，所述数字量输入单元包括开关按键单元，开关按键单元连接光耦隔离电路，光耦隔离电路连接所述主控单元。优选地，所述互感器输入通道包括微型互感器，微型互感器的初级线圈连接分压电路，其次级线圈连接信号放大电路，信号放大电路的输出端分别连接所述过零检测电路及所述高速ADC单元。优选地，所述分压电路为电阻分压电路。优选地，所述校正输入通道为电阻分压电路。本发明的另一个技术方案是提供了一种采用上述的工频信号向量测量装置相位误差校正电路的相位误差校正方法，其特征在于，步骤为第一步、通过数字量输入单元将整个设备设定在校正操作状态，随后，在互感器输入通道及校正输入通道的输入端并联接入标准信号源；第二步、通过改变数字量输入状态向主控单元标定一个标准信号输入幅值，再通过标准信号源输入与该标准信号输入幅值相对应的电源信号；第三步、由主控单元分别测量经由互感器输入通道及校正输入通道所输出的互感器通道输出信号及校正通道输出信号，通过比较互感器通道输出信号与校正通道输出信号的相位，计算出与当前标准信号输入幅值相对应的互感器引入误差，并将当前标准信号输入幅值及其对应的互感器引入误差进行存储；第四步、改变标准信号输入幅值，重复第二步及第三步，直至测试完所有需要测试的不同的标准信号输入幅值；
第五步、通过数字量输入单元将整个设备设定在正常工作状态，互感器输入通道接入工作信号源，主控单元并工作信号源的幅值不同，依据存储在其中的通过第一步至第四步获得的数据应用插值法计算出互感器误差，进而对由互感器输入通道获得的互感器通道输出信号的相位值进行补偿。优选地，在进行第三步时，由过零检测电路在所述互感器通道输出信号的正向过零点产生一个上升沿，所述主控单元捕获该上升沿后，开始启动对所述互感器通道输出信号及所述校正通道输出信号的测量计算。本发明对比现有技术有如下有益效果1、大幅提高相位测量精度，可使输入工频信号在额定幅值10% 120%范围内，相位测量最大误差达到O. 5°以下；2、降低了设备对互感器的要求，对降低产品成本有益；3、成本低、操作方便、实用性强。
图I为本发明提供的一种工频信号向量测量装置相位误差校正电路的电路框图。
具体实施例方式为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。如图I所示，本发明提供了一种工频信号向量测量装置相位误差校正电路，包括数字量输入单元、互感器输入通道I及校正输入通道2，数字量输入单元连接主控单元，由通过该变数字量输入状态向主控单元标定不同的标准信号输入幅值，并通过数字量输入单元改变工作状态，互感器输入通道I及校正输入通道2的输出端连接高速ADC单元，高速ADC单元连接主控单元，互感器输入通道I的输出端与主控单元之间连接有过零检测电路，当处于校正操作状态时，互感器输入通道I及校正输入通道2的输入端并联接入标准信号源。其中，数字量输入单元包括开关按键单元3，开关按键单元3连接光耦隔离电路，光耦隔离电路连接主控单元。互感器输入通道I包括微型互感器Tl，微型互感器Tl的初级线圈连接分压电路，其次级线圈连接信号放大电路，信号放大电路的输出端分别连接所述过零检测电路及所述高速ADC单元。分压电路为由电阻R3及电阻R4组成的电阻分压电路。信号放大电路包括运算放大器及跨接在运算放大器的输入端与输出端之间的电阻R5。校正输入通道2为由电阻Rl及电阻R2组成的电阻分压电路。本发明还提供了一种采用上述的工频信号向量测量装置相位误差校正电路的相位误差校正方法，其步骤为第一步、将整个幅值量程等间距划分为若干点，每一个点作为一个校正点；第二步、通过数字量输入单元的开关按键单元3选择工作模式，从而将整个设备设定在校正操作状态，随后，在互感器输入通道I及校正输入通道2的输入端并联接入标准信号源；第三步、通过操作数字量输入单元的开关按键单元3从而向主控单元标定一个标·准信号输入幅值，再通过标准信号源输入与该标准信号输入幅值相对应的电源信号；第四步、由主控单元分别测量经由互感器输入通道I及校正输入通道2所输出的互感器通道输出信号及校正通道输出信号。由过零检测电路在互感器通道输出信号的正向过零点产生一个上升沿，主控单元捕获该上升沿后，开始启动对互感器通道输出信号及校正通道输出信号的相位测量计算。通过比较互感器通道输出信号与校正通道输出信号的相位，计算出与当前标准信号输入幅值相对应的互感器引入误差，并将当前标准信号输入幅值及其对应的互感器引入误差作为幅值-误差数据表中的一组数据存储在主控单元的非易失存储器内；第五步、改变标准信号输入幅值，重复第二步至第四步，直至测试完所有校正点；第六步、通过数字量输入单元将整个设备设定在正常工作状态，互感器输入通道I接入工作信号源，主控单元并工作信号源的幅值不同，依据幅值-误差数据表中的数据应用插值法计算出互感器误差，进而对由互感器输入通道I获得的互感器通道输出信号的相位值进行补偿。
权利要求
1.一种工频信号向量测量装置相位误差校正电路，其特征在于包括数字量输入单元、互感器输入通道(I)及校正输入通道(2)，数字量输入单元连接主控单元，由通过该变数字量输入状态向主控单元标定不同的标准信号输入幅值，并通过数字量输入单元改变工作状态，互感器输入通道(I)及校正输入通道(2)的输出端连接高速ADC单元，高速ADC单元连接主控单元，互感器输入通道(I)的输出端与主控单元之间连接有过零检测电路，当处于校正操作状态时，互感器输入通道(I)及校正输入通道(2)的输入端并联接入标准信号源。
2.如权利要求I所述的一种工频信号向量测量装置相位误差校正电路，其特征在于所述数字量输入单元包括开关按键单元(3)，开关按键单元(3)连接光耦隔离电路，光耦隔离电路连接所述主控单元。
3.如权利要求I所述的一种工频信号向量测量装置相位误差校正电路，其特征在于所述互感器输入通道(I)包括微型互感器(Tl)，微型互感器(Tl)的初级线圈连接分压电路，其次级线圈连接信号放大电路，信号放大电路的输出端分别连接所述过零检测电路及所述高速ADC单元。
4.如权利要求3所述的一种工频信号向量测量装置相位误差校正电路，其特征在于所述分压电路为电阻分压电路。
5.如权利要求I所述的一种工频信号向量测量装置相位误差校正电路，其特征在于所述校正输入通道(2)为电阻分压电路。
6.一种采用如权利要求I所述的工频信号向量测量装置相位误差校正电路的相位误差校正方法，其特征在于，步骤为 第一步、通过数字量输入单元将整个设备设定在校正操作状态，随后，在互感器输入通道(I)及校正输入通道(2)的输入端并联接入标准信号源； 第二步、通过改变数字量输入单元状态向主控单元标定一个标准信号输入幅值，再通过标准信号源输入与该标准信号输入幅值相对应的电源信号； 第三步、由主控单元分别捕获经由互感器输入通道(I)及校正输入通道(2)所输出的互感器通道输出信号及校正通道输出信号，通过比较互感器通道输出信号与校正通道输出信号的相位，计算出与当前标准信号输入幅值相对应的互感器引入误差，并将当前标准信号输入幅值及其对应的互感器引入误差进行存储； 第四步、改变标准信号输入幅值，重复第二步及第三步，直至测试完所有需要测试的不同的标准信号输入幅值； 第五步、通过数字量输入单元将整个设备设定在正常工作状态，互感器输入通道(I)接入工作信号源，主控单元并工作信号源的幅值不同，依据存储在其中的通过第一步至第四步获得的数据应用插值法计算出互感器误差，进而对由互感器输入通道(I)获得的互感器通道输出信号的相位值进行补偿。
7.如权利要求6所述的一种相位误差校正方法，其特征在于，在进行第三步时，由过零检测电路在所述互感器通道输出信号的正向过零点产生一个上升沿，所述主控单元捕获该上升沿后，开始启动对所述互感器通道输出信号及所述校正通道输出信号的相位测量计笪o
全文摘要
本发明涉及一种工频信号向量测量装置相位误差校正电路，包括互感器输入通道、校正输入通道、过零检查电路、数字量输入电路、高速ADC单元和主控单元等。本发明还提供了一种采用上述电路的方法，其步骤为校正操作时，互感器输入通道与校正输入通道并联接入标准信号源，通过数字量输入状态标定不同的标准信号输入幅值，通过比较互感器输入通道及校正通道的相位，计算出互感器引入的误差，并形成误差数据表格存入非易失存储器中。本发明的优点是大幅提高相位测量精度，可使输入工频信号在额定幅值10％～120％范围内，相位测量最大误差达到0.5°以下；降低了设备对互感器的要求，对降低产品成本有益；成本低、操作方便、实用性强。
文档编号G01R35/04GK102798837SQ201210289510
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年8月14日
发明者琚长江, 吴小东, 侯金华, 薛吉, 程睿远, 明勤 申请人:上海电器科学研究院, 上海电器科学研究所(集团)有限公司