本发明涉及测试，尤其涉及一种互感器综合特性测试装置及测试方法。
背景技术：
1、电压互感器、电流互感器等设备在安装前需要测试其直流电阻、励磁特性、变比、极性等电气参量以保证安装设备性能良好，投入运行后，也需要定期做上述项目，以检查设备是否有性能损坏的情况。
2、现有的互感器测试装置内部集成了很多的电源模块，例如直流恒流源、交流电压源、交流电流源等，参考图1，图1的测试装置包括cpu处理单元1、电流采样测试模块2、电压采样测试模块3、直流恒流源4以及分流器5，用于测试直流电阻，被测互感器与直流恒流源3的输出端、电流采样测试模块2、电压采样测试模块3连接。对于交流电压源，用于励磁特性测试，交流电压源有两种实现方式，一种是由调压器和变压器组成的工频交流电源，如图2所示，一种是采用变频电源方案，如图3所示。参考图2，用于励磁特性测试装置包括cpu处理单元1、电流采样测试模块2、电压采样测试模块3、调压器6、变压器7以及电流互感器ct，被测互感器与变压器的输出端、电流采样测试模块2、电压采样测试模块3连接。参考图3，用于励磁特性的测试装置包括cpu处理单元1、电流采样测试模块2、电压采样测试模块3、变频电源8以及分流器5，被测互感器与变频电源8的输出端、电流采样测试模块2、电压采样测试模块3连接。交流电流源如图4所示，用于电流互感器的变比测试，包括cpu处理单元1、大电流采样测试模块10、小电流采样测试模块11、调压器6以及升流器9，被测互感器与升流器9的输出端、大电流采样测试模块10、小电流采样测试模块11连接。此外，专利文本cn114280387a公开了一种变比测试装置，包括：dac，功率放大器，升压变压器，cpu；所述dac与cpu连接，所述dac与所述功率放大器连接，所述功率放大器与所述升压变压器输入端连接；所述升压变压器输出端用于与待测变压器高压侧和所述cpu的高压检测端连接，所述待测变压器低压侧与所述cpu的低压检测端连接；所述dac用于接收所述cpu发出的数字信号，并根据所述数字信号生成基准交流信号，并将所述基准交流信号发送至所述功率放大器；所述功率放大器用于对所述基准交流信号进行放大处理，输出放大交流信号；所述升压变压器用于对所述放大交流信号进行升压处理，生成输出电压。
3、然而上述的方案中，装置内部集成多种电源以满足不同的测试项目，使得装置体积大、重量重，进行不同的试验项目，使用内部电源不同、采样信号的形式也不同、内部信号处理通道也不同，需要人工更改外部试验接线，操作麻烦、试验效率低。人工换线存在触电风险，尤其是直阻试验完成放电不充分的情况下，为进行下一个试验项目进行换线时，存在接线端子放电拉弧的情况。
技术实现思路
1、本发明提供了一种互感器综合特性测试装置及测试方法，能够有效减小测试装置的体积，有效降低生产成本。
2、一种互感器综合特性测试装置，包括中央处理单元、查找表模块、dac模块以及线性功率放大单元；所述查找表模块与所述中央处理单元连接，所述dac模块与所述查找表模块连接，所述线性功率放大单元与所述dac模块连接，所述中央处理单元与所述线性功率放大单元连接；
3、所述中央处理单元用于接收测试请求，对所述测试请求进行解析识别测试类型，根据测试类型生成数据序列和控制信号分别发送至所述查找表模块和所述线性功率放大单元，所述查找表模块用于根据所述数据序列控制所述dac模块输出相应类型的基准电压信号至所述线性功率放大单元，所述线性功率放大单元用于根据所述控制信号对所述基准电压信号进行处理，并生成相应的测试信号发送至被测互感器。
4、进一步地，所述查找表模块包括fpga模块和sram模块，所述sram模块用于对所述数据序列进行存储，所述fpga模块用于读取所述数据序列并进行循环输出。
5、进一步地，所述装置还包括分流器、输出电流采样模块、输出电压采样模块以及输入电压采样模块，所述分流器与所述线性功率放大单元的输出端以及所述输出电流采样模块连接，所述输出电压采样模块、所述输入电压采样模块和输出电流采样模块均与所述中央处理单元连接；
6、所述测试类型包括直流电阻测试、励磁特性测试以及变比测试；
7、当进行直流电阻测试时所述线性功率放大单元输出恒定的直流电流信号，所述分流器用于将流经被测互感器的电流转换为采样电压信号并发送至所述输出电流采样模块，所述输出电流采样模块将所述采样电压信号发送至所述中央处理单元，所述输出电压采样模块用于采集被测互感器两端的电压并发送至所述中央处理单元；
8、当进行励磁特性测试时所述线性功率放大单元输出不同大小或者不同频率的交流电压信号，在每一个交流电压信号下，所述分流器用于将流经被测互感器的电流转换为采样电压信号并发送至所述输出电流采样模块，所述输出电流采样模块将所述采样电压信号发送至所述中央处理单元，所述输出电压采样模块用于采集线性功率放大单元输出的交流电压信号的值并发送至所述中央处理单元；
9、当进行变比测试时所述线性功率放大单元输出交流电压信号，所述输出电压采样模块用于采集线性功率放大单元输出的交流电压信号的值并发送至所述中央处理单元，所述输入电压采样模块用于采集被测互感器的感应电压并发送至所述中央处理单元。
10、进一步地，所述线性功率放大单元包括前级缓冲单元、运算放大单元、线性推挽功率放大单元、信号偏置单元、可调反馈网络单元、开关单元以及输出单元，所述前级缓冲单元与所述运算放大单元连接，所述运算放大单元与所述信号偏置单元连接，所述信号偏置单元与所述线性推挽功率放大单元连接，所述输出单元与所述线性推挽功率放大单元连接，所述可调反馈网络单元与所述运算放大单元以及线性推挽功率放大单元连接，所述开关单元与所述可调反馈网络单元连接；
11、所述开关单元用于控制所述可调反馈网络使得所述线性功率放大单元工作在直流电阻测试模式、励磁特性测试模式或者变比测试模式；
12、在所述直流电阻测试模式下，所述基准电压信号为恒定基准电压信号；所述前级缓冲单元用于对所述恒定基准电压信号进行缓冲，所述输出单元的反馈电压经所述可调反馈网络单元之后与所述前级缓冲单元输出的恒定基准电压信号发送至所述运算放大单元进行差动放大，运算放大单元输出的差动放大信号经所述信号偏置单元进行调整，再经过所述线性推挽功率放大单元进行放大之后输出恒定的直流电流信号；
13、在所述励磁特性测试模式以及变比测试模式下，所述基准电压信号为正弦电压信号，所述前级缓冲单元用于对所述正弦电压信号进行缓冲，所述输出单元的反馈电压经所述可调反馈网络单元之后与所述前级缓冲单元输出的正弦电压信号发送至所述运算放大单元进行反向放大，所述运算放大单元输出的反向放大电压信号经所述信号偏置单元进行调整，再经过所述线性推挽功率放大单元进行放大之后输出交流电压信号。
14、进一步地，所述前级缓冲单元包括第一运算放大器，所述运算放大单元包括第二运算放大器、第一电阻以及第二电阻，所述信号偏置单元包括第一二极管和第二二极管，所述线性推挽功率放大单元包括pnp三极管和npn三极管，所述可调反馈网络单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述开关单元包括第一动触点、第二动触点、第一静触点、第二静触点、第三静触点以及第四静触点，所述第一静触点和第三静触点悬空，所述输出单元包括第七电阻；
15、所述第一运算放大器的同相输入端接地，第一运算放大器的反向输入端与所述dac模块的输出端连接；所述第一电阻的一端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，另一端接地；所述第一运算放大器的输出端经第二电阻与所述第二运算放大器的反向输入端连接，所述第二运算放大器的输出端分别与所述第一二极管的负极以及第二二极管的正极连接，所述第一二极管的正极与所述npn三极管的基极连接，所述第二二极管的负极与所述pnp三极管的基极连接，所述npn三极管的发射极和所述pnp三极管的发射极连接，所述npn三极管的集电极和所述pnp三极管的集电极外接电源；所述第七电阻的一端与所述npn三极管的发射极以及所述pnp三极管的发射极连接，另一端为所述线性功率放大单元的输出端；所述第三电阻的一端与所述第二运算放大器的反相输出端连接，另一端与所述第一动触点连接，所述第一动触点还与所述npn三极管的发射极以及所述pnp三极管的发射极连接，所述第四电阻的一端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，另一端与所述第二静触点连接，所述第五电阻的一端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，另一端与所述第四静触点连接，所述第六电阻与所述第五电阻并联；所述第二动触点还与所述线性功率放大单元的输出端连接。
16、一种采用上述装置的互感器综合特性测试方法，包括：
17、中央处理单元接收测试请求；
18、对所述测试请求进行解析识别测试类型，根据测试类型生成数据序列和控制信号分别发送至所述查找表模块和所述线性功率放大单元；
19、所述查找表模块根据所述数据序列控制所述dac模块输出相应类型的基准电压信号至所述线性功率放大单元；
20、所述线性功率放大单元根据所述控制信号对所述基准电压信号进行处理，并生成相应的测试信号发送至被测互感器。
21、进一步地，所述测试类型包括直流电阻测试、励磁特性测试以及变比测试；
22、根据测试类型生成数据序列和控制信号分别发送至所述查找表模块和所述功率放大单元，包括：
23、当测试类型为直流电阻测试时，生成第一数据序列和第一控制信号，分别发送至所述查找表模块和所述线性功率放大单元；
24、当测试类型为励磁特性测试时，生成第二数据序列和第二控制信号，分别发送至所述查找表模块和所述线性功率放大单元；
25、当测试类型为变比测试时，生成第三数据序列和第三控制信号，分别发送至所述查找表模块和所述线性功率放大单元；
26、其中，所述查找表模块根据所述第一数据序列控制所述dac模块生成恒定基准电压信号并发送至所述线性功率放大单元，所述线性功率放大单元基于所述第一控制信号对所述恒定基准电压信号进行处理，生成恒定的直流电流信号；
27、所述查找表模块根据所述第二数据序列控制所述dac模块生成第一正弦电压信号并发送至所述线性功率放大单元，所述线性功率放大单元对基于所述第二控制信号对所述第一正弦电压信号进行处理，生成第一交流电压信号，所述查找表模块通过调整所述第二数据序列的缩放系数改变所述第一正弦电压信号的大小，使得所述线性功率放大单元输出大小不同的第一交流电压信号，以及，所述查找表模块通过调整遍历所述第二数据序列的速度，改变所述第一正弦电压信号的频率，使得所述线性功率放大单元输出频率不同的第一交流电压信号；
28、所述查找表模块根据所述第三数据序列控制所述dac模块生成第二正弦电压信号并发送至所述线性功率放大单元，所述线性功率放大单元对基于所述第三控制信号对所述第二正弦电压信号进行处理，生成第二交流电压信号。
29、进一步地，所述线性功率放大单元包括前级缓冲单元、运算放大单元、线性推挽功率放大单元、信号偏置单元、可调反馈网络单元、开关单元以及输出单元；
30、所述线性功率放大单元基于所述第一控制信号对所述恒定基准电压信号进行处理，生成恒定的直流电流信号，包括：
31、开关单元根据所述第一控制信号控制所述可调反馈网络单元工作在直流电阻测试模式；
32、前级缓冲单元对所述恒定基准电压信号进行缓冲；
33、所述输出单元的反馈电压经所述可调反馈网络单元之后与所述前级缓冲单元输出的恒定基准电压信号发送至所述运算放大单元进行差动放大；
34、运算放大单元输出的差动放大信号经所述信号偏置单元进行调整，再经过所述线性推挽功率放大单元进行放大之后输出恒定的直流电流信号。
35、进一步地，所述线性功率放大单元对基于所述第二控制信号对所述第一正弦电压信号进行处理，生成第一交流电压信号，包括：
36、开关单元根据所述第二控制信号控制所述可调反馈网络单元工作在励磁特性测试模式；
37、前级缓冲单元对所述第一正弦电压信号进行缓冲；
38、输出单元的反馈电压经所述可调反馈网络单元之后与所述前级缓冲单元输出的第一正弦电压信号发送至所述运算放大单元进行反向放大；
39、所述运算放大单元输出的反向放大电压信号经所述信号偏置单元进行调整，再经过所述线性推挽功率放大单元进行放大之后输出第一交流电压信号。
40、进一步地，所述线性功率放大单元对基于所述第三控制信号对所述第二正弦电压信号进行处理，生成第二交流电压信号，包括：
41、开关单元根据所述第三控制信号控制所述可调反馈网络单元工作在变比测试模式；
42、前级缓冲单元对所述第二正弦电压信号进行缓冲；
43、输出单元的反馈电压经所述可调反馈网络单元之后与所述前级缓冲单元输出的第二正弦电压信号发送至所述运算放大单元进行反向放大；
44、所述运算放大单元输出的反向放大电压信号经所述信号偏置单元进行调整，再经过所述线性推挽功率放大单元进行放大之后输出第二交流电压信号。
45、本发明提供的互感器综合特性测试装置及测试方法，至少包括如下有益效果：
46、（1）通过中央处理单元、查找表模块以及dac模块的协同，产生大小可变、交直流型式可选的基准电压信号，通过线性功率放大单元提供恒压放大和恒流放大两种工作模式，获得恒定的直流电流信号或者大小、频率可变的交流电压信号，使得装置在无需换线的情况下能够完成直流电阻测试、励磁特性测试和变比极性测试，有效提高测试的安全性；
47、（2）只需一个电路即可实现构成具有多种输出形式的电源，减小了设备体积、减轻了设备重量，进而降低了生产成本；
48、（3）对同一个被测试品，只需接一次线就可以完成直流电阻测试、励磁特性测试、变比极性测试，试验过程装置内部电源无需更换/切换，外部接线也无需更换，试验效率高、且避免了连线切换时的放电风险。