基于虚拟负载法的发电机转子交流阻抗测试仪校验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了基于虚拟负载法的发电机转子交流阻抗测试仪校验装置，包括依次连接的第一高准确度表、高稳定性精密程控源、第二高准确度表和数显及人机界面模块，分别与所述第一高准确度表和高稳定性精密程控源连接的电流输出端子，以及分别与所述高稳定性精密程控源和第二高准确度表连接的电压输出端子。本实用新型所述基于虚拟负载法的发电机转子交流阻抗测试仪校验装置，可以克服现有技术中人工劳动量大、误操作率高和校验难度大等缺陷，以实现人工劳动量小、误操作率低和校验难度小的优点。
【专利说明】基于虚拟负载法的发电机转子交流阻抗测试仪校验装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电力电子设备的检测【技术领域】，具体地，涉及基于虚拟负载法的 发电机转子交流阻抗测试仪校验装置。
【背景技术】
[0002] 发电机转子交流阻抗测试仪，是用于测量和分析发电机及调相机转子绕组交流阻 抗的综合测量仪器，通过专门设计的测量电路可实现对有转子绕组的交流阻抗、功率、频率 等参数的自动测量。在交流阻抗测试仪器的校准、检定与检测工作中，对过渡过程(包括过 渡电阻和过渡时间)测量功能的检测是最重要的检测项目。近年来随着科学技术的发展，市 场上出现的一体化的发电机转子交流阻抗测试仪，给广大电气试验人员提供了一种轻便、 快捷、简单的测试仪器，并已得到广泛应用。但是对于这些一体化发电机转子交流阻抗测试 仪，市场上还没有专门针对它们的校验检测装置，在它们的使用过程中它们自身的准确度 得不到有效保证。因此在大规模开展交流阻抗测量的同时，交流阻抗测试仪器的校验及规 范使用也显得日益重要。
[0003] 国内有少数单位开展了针对发电机转子交流阻抗测试仪的校准工作。由于缺乏针 对性的校准规范，故采取的测量方案有诸多不足，主要在于无法有效地对测试仪器整个量 程范围内的工作状况进行完善的检测与校准工作。另外，由于测试使用测试仪校准系统与 真实电机转子绕组工作状况有差异，无法真实的模拟电机转子绕组实际工作状况。再者重 新接线等操作增加了人为误操作的几率，不利于准确高效的完成校验、检测工作。
[0004] 目前，发电机转子交流阻抗测试仪的校准工作还需要广泛推广，亦缺乏完备的校 准规范来约束发电机转子交流阻抗测试仪的校准工作，这种现状严重影响了测量的准确度 及仪器的规范使用。考虑到市场上大量的发电机转子交流阻抗测试仪标称的最大允许误差 以及已有的检测方法受测测量范围、准确度和便捷性所限，很难对发电机转子交流阻抗测 试仪开展便捷、高效的校准、检定与检测工作。同时，发电机转子交流阻抗测试仪的校准装 置在国内也尚未出现，甚至在国外也未见针对性的产品。发电机转子交流阻抗测量仪的规 范及校验作为预防性试验的重要一环，无疑已成为工作需要突破的瓶颈。在此种背景下，在 无法借鉴国内外成功经验的前提下，开展发电机转子交流阻抗测试仪校验方法及校验装置 的研究已迫在眉睫。
[0005] 在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在人工劳动量大、误 操作率高和校验难度大等缺陷。 实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出基于虚拟负载法的发电机转子交流 阻抗测试仪校验装置，以实现人工劳动量小、误操作率低和校验难度小的优点。
[0007] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：基于虚拟负载法的发电机转子 交流阻抗测试仪校验装置，包括依次连接的第一高准确度表、高稳定性精密程控源、第二高 准确度表和数显及人机界面模块，分别与所述第一高准确度表和高稳定性精密程控源连接 的电流输出端子，以及分别与所述高稳定性精密程控源和第二高准确度表连接的电压输出 端子。
[0008] 进一步地，所述第一高准确度表，包括依次连接在所述电流输出端子与高稳定性 精密程控源之间的电流传感器、第一信号调理模块、第一模数转换模块和第一测量计算模 块。
[0009] 进一步地，所述高稳定性精密程控源，包括依次与所述数显及人机界面模块连接 的主控制器、信号生成模块和前置调理模块，依次连接在所述前置调理模块和电流输出端 子之间的电流信号生成模块、第一相位/幅值调节模块和第一放大器，以及依次连接在所 述前置调理模块和电压输出端子之间的电压信号生成模块、第二相位/幅值调节模块和第 二放大器。
[0010] 进一步地，所述第二高准确度表，包括依次连接在所述电压输出端子与主控制器 之间的电压传感器、第二信号调理模块、第二模数转换模块和第二测量计算模块。
[0011] 本实用新型各实施例的基于虚拟负载法的发电机转子交流阻抗测试仪校验装置， 由于包括依次连接的第一高准确度表、高稳定性精密程控源、第二高准确度表和数显及人 机界面模块，分别与第一高准确度表和高稳定性精密程控源连接的电流输出端子，以及分 别与高稳定性精密程控源和第二高准确度表连接的电压输出端子；从而可以克服现有技术 中人工劳动量大、误操作率高和校验难度大的缺陷，以实现人工劳动量小、误操作率低和校 验难度小的优点。
[0012] 本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书 中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。
[0013] 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用 新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
[0015] 图1为本实用新型基于虚拟负载法的发电机转子交流阻抗测试仪校验装置的结 构示意图；
[0016] 图2为本实用新型基于虚拟负载法的发电机转子交流阻抗测试仪校验装置与发 电机转子交流阻抗测试仪的连接示意图；
[0017] 图3为本实用新型中高精度电压采样模块的工作原理示意图；
[0018] 图4为本实用新型中高精度电流采样模块的工作原理示意图；
[0019] 图5为本实用新型中信号生成模块的工作原理示意图；
[0020] 图6为本实用新型中前置调理模块的工作原理示意图。
【具体实施方式】
[0021] 以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优 选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0022] 针对现有技术中存在的上述技术问题，根据本实用新型实施例，如图1和图2所 示，提供了基于虚拟负载法的发电机转子交流阻抗测试仪校验装置，特别是关于电力电子 设备中的发电机转子交流阻抗测试仪的校验技术，具体的讲是一种发电机转子交流阻抗测 试仪校验装置。该基于虚拟负载法的发电机转子交流阻抗测试仪校验装置，能够快速准确 的对交流阻抗测试仪进行校准检测，满足校准检测的需要，根据虚拟负载法产生稳定的电 流源和电压源，并且通过幅值相位频率调节值预设阻抗值，从而实现对发电机转子交流阻 抗测试仪多项测量功能的同步测量，为发电机转子交流阻抗测试仪的高准确度检测工作提 供了技术方法和实践措施。
[0023] 本实用新型的技术方案，能够与被检的发电机转子交流阻抗测试仪相连接，包括 高稳定性精密程控源、高准确度表、数显及人机界面模块，以及上述模块之间的联结及控制 逻辑。高稳定性精密程控源，通过高准确度表的精密测量获得数据反馈，从而实现程控源的 自动修正；高准确度表，可以实时采集电压电流等信号，并分别将采集到的数据反馈给高稳 定性精密程控源和数显及人机界面模块；数显及人机界面模块，将高准确度表采集到的数 据实时显示，并完成操作人员对高稳定性精密程控源的参数设定，实现了对发电机转子交 流阻抗测试仪校验装置测量及控制。
[0024] 在本实用新型的技术方案中，虚拟负载法具体形式为：将功率源变成虚拟形式，包 含了电流源模块与电压源模块；电流源模块，用于产生电流信号，并对输出端的电流值进行 采样及反馈，得到标准的电流信号；电压源模块，用于产生电压信号，并对输出端的电压值 进行采样及反馈，得到标准的电压信号。高准确度表具体包括：用于电流测量的高准确度 表，包含了电流传感器、信号调理、模数转换、测量计算等模块；用于电压测量的高准确度 表，包含了电流传感器、信号调理、模数转换、测量计算等模块。高稳定性精密程控源具体包 括：主控制器、信号生成、前置调理、电流信号处理、电压信号处理、相位幅值调节、放大器等 模块。
[0025] 发电机转子交流阻抗测试仪校验装置采用四端法测量原理校验发电机转子交流 阻抗测试仪。发电机转子交流阻抗测试仪校验装置的电流电压端子分别接被试品的电流和 电压端子，尽管被试品整体上看进去为二端口网络，但是发电机转子交流阻抗测试仪的电 流输出回路和电压测量回路分别设计了相互电气隔离的测量端子。发电机转子交流阻抗测 试仪的四端法测量原理是基于"虚拟负载法"研制发电机转子交流阻抗测试仪校验装置的 必要前提条件。
[0026] 在本实用新型的技术方案中，高准确度表具体包括：电压采样模块，对电压信号采 样，得到电压采样信号；电流采样模块，对电流信号采样，得到电流采样信号；信号调理模 块，将采集到的信号滤波放大，与模数转换模块相连；模数转换模块，与的电压采样模块、电 流采样模块相连接，用于对的电压采样信号、电流采样信号进行模数转换；测量计算模块， 与的模数转换器相连接，用于对模数转换后的电压采样信号、电流采样信号进行快速傅立 叶变换，得到测量结果，并反馈给主控模块。
[0027] 在本实用新型的技术方案中，高稳定性精密程控源具体包括：主控模块，用于接收 操作人员对校验装置设定的各项参数，接收高准确度表反馈的各项量值，并作出相应的控 制；信号生成模块，用于生成初始的电压信号、电流信号；相位幅值调节模块，与的波形生 成模块相连接，用于对的电压信号、电流信号进行幅度和相位的调节；功率放大模块，与的 相位调节模块相连接，用于将相位调节后的电压信号、电流信号进行功率放大；电流输出端 子和电压输出端子，与的功率放大模块相连接，用于将功率放大后的电压信号、电流信号发 送至的高准确度表以及被测的发电机转子交流阻抗测试仪。
[0028] 总的来说，本实用新型的技术方案，是将这种包含高稳定度精密程控源和高准确 度表构成的紧密源表创造性的运用于发电机转子交流阻抗测试仪校验装置中，从而推进了 此领域的技术进步。例如，在本实用新型的技术方案中：。
[0029] 测量计算模块
[0030] 测量计算模块主要包括高精度电压测量模块和高精度电压测量模块。
[0031] 1.高精度电压采样模块
[0032] 高精度电压采样模块如图3所示，采用反相比例运算放大电路进行处理。电压源 输出电压^ai通过R4, R25, R7/R10/R18, 0P97进行比例衰减，换挡功能是通过控制SWll对 R7/R10/R18三个电阻进行选择，R7/R10/R18这三个电阻决定了这个反馈网络的反馈系数。 从而改变反相比例运算放大电路的输入输出关系。0P97是低功耗的工业级精密放大器，它 非常适合用在精密积分器和采样保持电路中，把0P97的输出电压记为i/ao'，则有
[0033]
【权利要求】
1. 基于虚拟负载法的发电机转子交流阻抗测试仪校验装置，其特征在于，包括依次连 接的第一高准确度表、高稳定性精密程控源、第二高准确度表和数显及人机界面模块，分别 与所述第一高准确度表和高稳定性精密程控源连接的电流输出端子，以及分别与所述高稳 定性精密程控源和第二高准确度表连接的电压输出端子。
2. 根据权利要求1所述的基于虚拟负载法的发电机转子交流阻抗测试仪校验装置，其 特征在于，所述第一高准确度表，包括依次连接在所述电流输出端子与高稳定性精密程控 源之间的电流传感器、第一信号调理模块、第一模数转换模块和第一测量计算模块。
3. 根据权利要求2所述的基于虚拟负载法的发电机转子交流阻抗测试仪校验装置， 其特征在于，所述高稳定性精密程控源，包括依次与所述数显及人机界面模块连接的主控 制器、信号生成模块和前置调理模块，依次连接在所述前置调理模块和电流输出端子之间 的电流信号生成模块、第一相位/幅值调节模块和第一放大器，以及依次连接在所述前置 调理模块和电压输出端子之间的电压信号生成模块、第二相位/幅值调节模块和第二放大 器。
4. 根据权利要求3所述的基于虚拟负载法的发电机转子交流阻抗测试仪校验装置，其 特征在于，所述第二高准确度表，包括依次连接在所述电压输出端子与主控制器之间的电 压传感器、第二信号调理模块、第二模数转换模块和第二测量计算模块。
【文档编号】G01R35/00GK204142944SQ201420565540
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】宋伟, 周玮, 李梅, 塔依尔·斯拉甫力, 雷民, 张军, 刘志强, 罗雪芳 申请人:新疆维吾尔自治区计量测试研究院