一种高压核相仪校准装置及方法与流程

本发明涉及高压核相仪，特别是涉及一种高压核相仪校准装置及方法。

背景技术：

电源切换时发生电源相序反相，损坏电气、机械设备，对于要求电源并列运行的系统佑其重要。高压核相仪使得高压核相这项危险性较大的而又必不可少的工作变得安全可靠，指示直观明了，且便于携带，是高压电工不可缺少的工具。

由于高压核相仪是监测电网正常运行得重要保障工具，因此高压核相仪的定期计量检测工作尤为重要。现有对于高压核相仪检测手段是使用调压器、升压器、高压标准互感器、数字电压表、相位表、导线等电气元件组合接线方式检测；校准时需要把调压器、升压器、高压标准互感器、数字电压表、相位表之间的连线逐一连接，当检测其他相序时还需要通过多个调压器用相位矢量叠加方式得到不同的电压角度。

现有检测高压核相仪的方法存在接线复杂、操作使用繁琐、输出电压准确值不够、相位无法连续调节仅能15度、30度、45度、60度、90度、180度等缺点，特别是变换相角，每次都需要调整接线后方能从新测试，多次反复调整测量连接线才能完成一台高压核相仪的检测，严重影响计量检测工作效率，每台核相仪的检测往往需要1个小时以上才能完成。随着近年高压核相仪使用数量的增加特别是6~10kv等级，原有校准方式已经不能完全满足高压核相仪计量校准产能的需要。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高压核相仪校准装置及方法，有效提高了高压核相仪校准的工作效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高压核相仪校准装置，包括vfd键盘和两路检测通道；每一路检测通道均包括程控标准电压源、功率放大器和自升压标准电压互感器；

所述vfd键盘的输出端分别与每一个路检测通道中的程控标准电源连接，用于通过数字键盘快速输入设定参数，并自动传输到程控标准电压源；

在每一路检测通道中，所述程控标准电源的输出端通过功率放大器与自升压标准电压互感器连接，所述自升压标准电压互感器的输出端与待测的高压核相仪连接，所述自升压标准电压互感器的输出端还与程控标准电压源的反馈输入端连接。

优选地，所述校准装置还包括线性电源，所述线性电源分别与每一路检测通道中的功率放大器连接。所述线性电源采用环型变压器降压整流技术为功率放大器提供纯净电源，避免数字电源对功率放大器引入的数字信号干扰。

优选地，所述程控标准电源包括数字信号源和pid调节电路；

数字信号源用于产生50hz低失真度正弦信号，pid调节电路用于将数字信号源产生的信号与自升压标准互感器产生的标准电压反馈信号进行比对，并进行自动修正；

所述数字信号源包括arm微控制处理器和同步处理模块；所述同步处理模块包括cpld芯片和dac模块；所述arm控制处理器的输入端与vfd键盘连接，arm控制处理器的输出端依次通过cpld芯片和dac模块与所述pid调节电路的信号输入端连接，pid调节电路的反馈输入端与所述自升压标准电压互感器的输出端连接，所述pid调节电路的输出端与功率放大器连接。

优选地，所述两路检测通道中数字信号源的同步处理模块通过同步信号线连接，保证两路检测通道之间的信号同步。

一种高压核相仪校准方法，包括以下步骤：

s1.用户通过vfd键盘设定需要输出测量的电压、相位参数，确认后，vfd键盘将用户设定参数传送至程控标准电压源；

s2.程控电压源的数字信号源根据用户设定产生两相标准正弦电压信号，并输送到pid调节电路；

s3.pid调节电路将标准正弦电压信号与标准电压反馈信号进行比例、积分、微分处理后输送至功率放大器；

s4.功率放大器采用线性功率放大技术将弱信号放大至自升压标准电压互感器；

s5.自升压标准电压互感器进一步将电压信号升至10kv高压传输给高压核相仪，同时将标准电压反馈信号返送到pid调节电路进行精密修正，实现精密电压大环反馈控制，确保输出电压与用户设定电压一致；

s6.记录高压核相仪的检测电压幅值、相位参数，与用户设定的参数进行对比，实现高压核相仪的误差校准。

本发明的有益效果是：（1）本发明实现了输出标准电压连续可调，解决了调压器调节电压不准且输出慢的特点；

（2）本发明实现了两相间标准角度连续可调，解决了以往采用电网固有角度相位矢量叠加方式来得到的夹角而不能实现连续可调相角的问题。

（3）本发明采用数字键盘及vfd键盘人机交互自动控制输出信号，解决了手动调节调压不能快速设定输出值问题。

（4）本发明采用大环自动反馈控制技术，使得能够快速准确输出两相所设定的标准电压、相位信号。

（5）本发明采用了标准程控标准电压源、一体式自升压标准互感器技术减少以往调压器、升压器、高压标准互感器、数字电压表头、相位计的接线繁琐。

附图说明

图1为本发明的系统原理框图；

图2为程控标准电源的原理框图；

图3为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种高压核相仪校准装置，包括vfd键盘和两路检测通道；每一路检测通道均包括程控标准电压源、功率放大器和自升压标准电压互感器；

所述vfd键盘的输出端分别与每一个路检测通道中的程控标准电源连接，用于通过数字键盘快速输入设定参数，并自动传输到程控标准电压源；

在每一路检测通道中，所述程控标准电源的输出端通过功率放大器与自升压标准电压互感器连接，所述自升压标准电压互感器的输出端与待测的高压核相仪连接，所述自升压标准电压互感器的输出端还与程控标准电压源的反馈输入端连接。

在图1中，其中一路检测通道作为高压核相仪的a相输入，器件为a相器件，另一路通道作为高压核相仪的c相输入，器件为c相器件。

在本申请的实施例中，所述校准装置还包括线性电源，所述线性电源分别与每一路检测通道中的功率放大器连接。所述线性电源采用环型变压器降压整流技术为功率放大器提供纯净电源，避免数字电源对功率放大器引入的数字信号干扰。

在本申请的实施例中，所述程控标准电源包括数字信号源和pid调节电路；

数字信号源用于产生50hz低失真度正弦信号，pid调节电路用于将数字信号源产生的信号与自升压标准互感器产生的标准电压反馈信号进行比对，并进行自动修正；

如图2所示，所述数字信号源包括arm微控制处理器和同步处理模块；所述同步处理模块包括cpld芯片和dac模块；所述arm控制处理器的输入端与vfd键盘连接，arm控制处理器的输出端依次通过cpld芯片和dac模块与所述pid调节电路的信号输入端连接，pid调节电路的反馈输入端与所述自升压标准电压互感器的输出端连接，所述pid调节电路的输出端与功率放大器连接。

在本申请的实施例中，所述两路检测通道中数字信号源的同步处理模块通过同步信号线连接，由同步信号线确保并实现两路信号的准确同步；

在本申请的实施例中，功率放大器采用ab类功率放大器技术依赖于偏置电流的大小和输出电平的a类和b类放大器的结合器件，可以使工作于推挽工作方式的两个晶体管的工作区间互有覆盖，弥补了a类b类放大器的缺点。ab类功率放大器属于线性功率放大器，对抑制偶次谐波有作用，确保了输出正弦功率信号的获得非常低的失真值；

在本申请的实施例中，自升压标准电压互感器，在互感器的误差试验中用作电压互感器校验标准。自升压标准电压互感器标准器身与升压器身通过电连接导体内部完成连接；集升压和电压校验标准于一体。结构紧凑，体积小、接线及操作简单。

如图3所示，一种高压核相仪校准方法，包括以下步骤：

s1.用户通过vfd键盘设定需要输出测量的电压、相位参数，确认后，vfd键盘将用户设定参数传送至程控标准电压源；

s2.程控电压源的数字信号源根据用户设定产生两相标准正弦电压信号，并输送到pid调节电路；

s3.pid调节电路将标准正弦电压信号与标准电压反馈信号进行比例、积分、微分处理后输送至功率放大器；

s4.功率放大器采用线性功率放大技术将弱信号放大至自升压标准电压互感器；

s5.自升压标准电压互感器进一步将电压信号升至10kv高压传输给高压核相仪，同时将标准电压反馈信号返送到pid调节电路进行精密修正，实现精密电压大环反馈控制，确保输出电压与用户设定电压一致；

s6.记录高压核相仪的检测电压幅值、相位参数，与用户设定的参数进行对比，实现高压核相仪的误差校准。

具体的校准方式如下：

公式1：电压测量误差=（（实测值-设定值）÷设定值）+修正值

公式2：相位测量误差=（实测值-设定值）+修正值

实测值：为高压核相仪实际测量的电参数结果。

设定值：用户通过vfd键盘设定需要输出的电参量值。

修正值：系统溯源校准后的误差修正值，用于补偿校准装置自身的误差信息，但该修正值是预先测定好的，在本申请中可作为一个已知量看待；在一些实施例中，也可以直接忽略修正值。

本发明仅需一次接线就能完成高压核相仪的校准，中途无需变换接线等繁琐操作，实现快速检测高压核相仪，提高检测工作效率，以往需要1个小时以上才能完成的校准操作现在仅需要5分钟就能完成。由于标准程控电压源技术，一体化的设计，降低了检定员接线检测技术的操作要求，提升了检测的安全有效性。

上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。