一种变压器电压相位差测量仪及测量方法与流程

本发明属于电力系统领域，尤其涉及一种用于测量变压器两端相电压大小及相位差的测量仪。

背景技术：

目前市场上的电压相位差测量仪，为了获得变压器两侧电压的相位差，需要通过接线同时连接变压器一次侧与二次侧进行测量。

市面上的变压器电压相位差测量仪都是通过有线方式同时连接变压器两侧，由于部分变压器一次侧和二次侧距离较远，通过有线连接过程繁琐，会增加实际操作过程中的危险性以及复杂性。

技术实现要素：

发明目的：为了解决现有技术中测量变压器相位差必须同时测量一次侧和二次侧引起的连线较长、操作危险复杂的问题，本发明提供一种变压器电压相位差测量仪。

本发明提供一种变压器电压相位差测量方法。

技术方案：一种变压器电压相位差测量方法，包括以下步骤：

(1)测量变压器一次侧某相电压的电压值，同时将一次侧电压信号通过过零比较器输出，得到一次侧电压脉冲信号，检测一次侧电压脉冲信号由低电平到高电平的第一个时间点，作为数字信号处理器内部时钟的起始计时点，开始计时；

(2)测量变压器二次侧相同相电压的电压值，同时将二次侧电压信号通过过零比较器输出，得到二次侧电压脉冲信号；检测二次侧电压脉冲信号由低电平到高电平的第一个时间点，作为数字信号处理器内部时钟的截止计时点，截止计时，得到两次测量的时间差t；

(3)提供变压器一次侧相电压的频率f，取t/(1/f)的余数c，通过公式计算得到电压相位差：

其中，为变压器一次侧和二次侧电压相位差；

(4)将电压相位差、一次侧电压的电压值和二次侧电压的电压值在显示屏中显示。

进一步的，所述时钟采用数字信号处理器内部时钟，最高工作频率为150mhz。

一种变压器电压相位差测量仪，包括数字信号处理器、电压测量单元、电压过零比较电路及显示屏；输入电压信号同时从电压测量单元的输入端和电压过零比较电路的输入端输入；电压测量单元的输出端和电压过零比较电路的输出端连接数字信号处理器的输入端，数字信号处理器的输出端连接显示屏接口；所述数字信号处理器用于计算电压相位差。

进一步的，所述电压过零比较电路包括电压互感器和电压过零比较器，所述输入电压信号从电压互感器输入，电压互感器的输出信号从电压过零比较器输入，电压过零比较器的输出信号输入数字信号处理器。

进一步的，电压过零比较器采用lm339比较器，输入电压信号通过电阻r1输入比较器的反向输入端；比较电压信号通过电阻rf1连接比较器的同向输入端；比较器的输出端与同向输入端之间连接有电阻rf2；还包括上拉电阻，上拉电阻连接在比较器输出端与电源端之间。

进一步的，数字信号处理器采用tms320f28335芯片。

进一步的，采用内置振荡器；tms320f28335芯片的时钟引脚x1与x2之间接入30mhz的石英晶振；且引脚x1和引脚x2分别通过电解电容cl1、cl2接地。

进一步的，显示屏为lcd显示屏。

进一步的，所述电压测量单元为电压测量仪。

进一步的，所述电压测量仪集成在变压器电压相位差测量仪中。

有益效果：本发明提供一种变压器电压相位差测量仪及测量方法，相比较现有技术，实现了分别测量变压器一次侧与二次侧对应相的电压得到电压相位差，避免同时连接测量变压器一次侧与二次侧相电压，省去了较长的接线，降低成本，减少操作过程中的危险性，操作简单方便，实用性强。

附图说明

图1为系统原理框图；

图2为tms320f28335芯片的时钟设计原理图；

图3为电压过零比较电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1，一种变压器电压相位差测量仪，包括数字信号处理器(dsp)、电压测量单元、电压过零比较电路及lcd显示屏；电压测量单元为集成在测量仪中的电压测量仪，通过电压测量仪获得相电压的数值大小；输入电压信号同时从电压测量单元的输入端和电压过零比较电路的输入端输入；电压测量单元的输出端和电压过零比较电路的输出端连接数字信号处理器的输入端，数字信号处理器的输出端连接显示屏接口；所述数字信号处理器用于计算电压相位差。

内部集成的电压测量单元可以测得相电压的数值大小，最终通过lcd显示屏显示数值。

电压过零比较电路中包含降压电路及电压过零比较器，其中降压电路是通过电压互感器实现，电压互感器的作用就是隔离高电压，将电压转换到电压过零比较器可以承受的范围，然后输入电压过零比较器，得到一系列脉冲信号。如图3，电压过零比较器采用lm339比较器，输入电压信号通过电阻r1输入比较器的反向输入端；比较电压信号通过电阻rf1连接比较器的同向输入端；比较器的输出端与同向输入端之间连接有电阻rf2；还包括上拉电阻，上拉电阻连接在比较器输出端与电源端之间。电压过零比较电路可以将测得变压器的电压模拟信号转变为脉冲信号输入到dsp中，进行后续处理。

数字信号处理器主控芯片采用tms320f28335芯片。本实施例采用内置振荡器，tms320f28335芯片的时钟引脚x1与x2之间接入30mhz的石英晶振；且引脚x1和引脚x2分别通过电解电容cl1、cl2接地，如图2所示，系统通过编程选择5倍频的pll功能，可实现f28335的最高工作频率150mhz。

该变压器电压相位差测量仪，可以通过分别测量变压器一次侧与二次侧对应相的电压(例如变压器一次侧a相必须严格与变压器二次侧a相电压对应)，最终通过内部的dsp计算获得两次测量电压的相位差，并在测量仪器的lcd显示屏上显示。避免同时连接测量变压器一次侧与二次侧相电压，省去了较长的接线操作，实用性强。

一种变压器电压相位差测量方法，包括以下步骤：

(1)测量变压器一次侧某相电压的电压值，同时将一次侧电压信号通过过零比较器输出，得到一次侧电压脉冲信号，检测一次侧电压脉冲信号由低电平到高电平的第一个时间点，作为数字信号处理器内部时钟的起始计时点，开始计时；

(2)测量变压器二次侧相同相电压的电压值，同时将二次侧电压信号通过过零比较器输出，得到二次侧电压脉冲信号；检测二次侧电压脉冲信号由低电平到高电平的第一个时间点，作为数字信号处理器内部时钟的截止计时点，截止计时，得到两次测量的时间差t；

(3)提供变压器一次侧相电压的频率f，如通常情况下为国标50hz，取t/(1/f)的余数c，通过公式计算得到电压相位差：

其中，为变压器一次侧和二次侧电压相位差；

(4)将电压相位差、一次侧电压的电压值和二次侧电压的电压值在显示屏中显示。