CN110764041A - 一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测***及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测***，其包括高精度稳压输出单元、高精度模拟采集单元、模数转换单元、高精度数字量采集单元以及兼容模拟量与数字量校验仪，本发明还涉及利用上述检测***进行检测的方法。本发明可同时对直流电压互感器的模拟量输出和数字量输出进行全面检测，满足直流电压互感器现场校验和校准试验相关规程的对准确性要求。
Description
技术领域
本发明属直流计量设备检测领域，具体涉及一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测***及检测方法。
背景技术
直流电压互感器是直流输配电***中测量直流电压量值变换的主要设备，其特性参数及关键指标直接关系到直流输电***的稳定运行。
在实际运行中，直流互感器经常出现故障，危及了直流***的稳定运行，造成较大的经济损失。因此，需要在直流互感器投运前以及运行中对直流互感器进行有效的现场检测和试验，从而在现场判别直流互感器的实际性能和运行工况，避免直流互感器故障所造成的影响。
进行校准时，传统的直流电压互感器控制校准方法直接将直流高电压施加在被试直流电压互感器和标准分压器的高压端；被试直流电压互感器和标准分压器在低压端输出低压信号，二次测量***对输出的低压信号进行同步采集、测量，并根据标准分压器的标称变比，获得被试直流电压互感器的实际变比。通过将实测的低压值按额定电压比折算为高压电压值。这种互感器校验方法的自身误差直接叠加到标准互感器的误差之中，同时互感器校验仪的元器件误差限制了传统的直流电压互感器控制校准方法的精准度。因而，这种缺点就限制了直接比较式互感器校验仪的应用范围。
随着国内直流工程的增多，对直流互感器的校验提出了新的要求，并已写入直流互感器现场校验和校准试验相关规程和技术标准，现阶段直流配电网发展迅速，是未来配电网不可缺少的重要组成部分，直流配网计量技术研究继续开展。传统的直流电压互感器控制校准方法不能满足直流互感器现场校验和校准试验相关规程对准确性的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种可同时对直流电压互感器的模拟量输出和数字量输出进行全面检测，满足直流电压互感器现场校验和校准试验相关规程的对准确性要求的一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测***以及检测方法。
本发明采用如下技术方案：
一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测***，其包括高精度稳压输出单元、高精度模拟采集单元、模数转换单元、高精度数字量采集单元以及兼容模拟量与数字量校验仪；所述高精度稳压输出单元输出标准电压直流模拟信号，将所述标准电压直流模拟信号提供至高精度模拟采集单元和被测直流电压互感器；被测直流电压互感器输出的直流模拟信号输入至高精度模拟采集单元，并将高精度模拟采集单元输出至兼容模拟量与数字量校验仪；所述被测直流电压互感器输出的直流模拟信号输入至模数转换单元，经模数转换单元输出的数字量信号以及被测直流电压互感器输出的数字量信号均输入至高精度数字量采集单元，高精度模拟采集单元输出至兼容模拟量与数字量校验仪。
其中，所述高精度稳压输出单元为整流电路，包括滤波电路、整流单元、开关模块单元、控制单元及输出整流单元。
其中，所述高精度模拟采集单元包括标准分压装置及模拟量采集接口单元。
其中，所述标准分压装置内部包含高精度电阻，标准分压装置的信号取自高精度稳压输出单元并经过高精度电阻转换为被测模拟量电压值，被测模拟量电压值和标准模拟量电压值接至模拟量采集接口单元。
其中，所述模数转换单元包括输入采样通道及信号采集装置.
其中，所述输入采样通道由标准电阻和电压跟随电路组成，所述信号采集装置由两个不同频率特性的A/D处理电路组成，两个A/D处理电路分别于所述输入采样通道相连。
其中，所述高精度数字量采集单元包括信号同步装置及信号处理装置，信号采集装置在信号同步装置的控制下进行同步采样，分别将采样信号输出为中频和低频电压小信号，并将采样得到的信号输送至信号处理装置，所述信号处理装置为FIR低通和带通滤波器。
其中，所述兼容模拟量与数字量校验仪包括控制模块、模拟量输入模块、数字量输入解析模块和时钟同步模块。
其中，所述模拟量输入模块和数字量输入解析模块分别接收模拟数据量和数字数据量，时钟同步模块与控制模块、模拟量输入模块和数字量输入解析模块相连，控制数据量的时标，控制模块对模拟量输入采样模块和数字量输入解析模块提供的数据进行处理。
一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测方法，其利用上述直流电流互感器检测***，包括如下步骤：
（1）所述高精度稳压输出单元输出标准电压直流模拟信号，将所述标准电压直流模拟信号提供至高精度模拟采集单元和被测直流电压互感器；
（2）被测直流电压互感器输出的直流模拟信号输入至高精度模拟采集单元，并将高精度模拟采集单元输出至兼容模拟量与数字量校验仪，进行模拟量信号的误差计算；
（3）所述被测直流电压互感器输出的直流模拟信号输入至模数转换单元，将模拟信号转换至数字量信号；
（4）经模数转换单元输出的数字量信号以及被测直流电压互感器输出的数字量信号均输入至高精度数字量采集单元，高精度模拟采集单元输出至兼容模拟量与数字量校验仪，进行数字量信号的误差计算。
本发明的有益效果在于：
1、采用高频整流电路作为高精度稳压输出单元，输出电压模拟信号输入至高精度模拟采集单元和被测直流电压互感器，保证了输出电压的稳定和准确。
2、独立模拟量信号的误差计算，通过被测直流电压互感器输出电压模拟信号，将所述直流模拟信号输入至高精度模拟采集单元，并将高精度模拟采集单元输入至兼容模拟量与数字量校验仪。
3、独立数字量信号的误差计算，直流模拟信号输入至模数转换单元，将模拟信号转换至数字量信号，同时通过被测直流电压互感器输出数字量信号，将数字量信号输入至高精度数字量采集单元，再输入至兼容模拟量与数字量校验仪进行数字量信号的误差计算。
4、兼容模拟量与数字量校验仪，其中包含控制模块、模拟量输入模块、数字量输入解析模块、时钟同步模块。模拟量输入模块和数字量输入解析模块分别接收模拟数据量和数字数据量，时钟同步模块与控制模块、模拟量输入模块和数字量输入解析模块相连，控制数据量的时标，控制模块对模拟量输入采样模块和数字量输入解析模块提供的数据进行处理。
5、模数转换单元采用标准电阻、电压跟随电路及双A/D处理电路组成，同时两个A/D处理电路分别于所述输入采样通道相连。
6、数字量采集单元分别将采样信号输出为中频和低频电压小信号，并将采样得到的信号输送至信号处理装置。
7、通过高精度稳压输出单元、高精度模拟采集单元及模数转换单元输出的数字量信号，同时通过数字量采集单元输出的数字量信号，将两个数字量信号同时输送至控制器进行处理，形成相对独立且统一的检测***。
附图说明
图1为本发明的检测***的整体结构示意图。
图2为本发明的高精度稳压输出单元的示意图。
图3为本发明的高精度模拟采集单元的示意图。
图4为本发明的模数转换单元的示意图。
图5为本发明的高精度数字量采集单元的示意图。
图6为本发明的兼容模拟量与数字量校验仪的示意图。
具体实施方式
本发明提供实施例是为了详尽的且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
实施例1
如图1所示，一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测***，其包括高精度稳压输出单元、高精度模拟采集单元、模数转换单元、高精度数字量采集单元以及兼容模拟量与数字量校验仪；所述高精度稳压输出单元输出标准电压直流模拟信号，将所述标准电压直流模拟信号提供至高精度模拟采集单元和被测直流电压互感器；被测直流电压互感器输出的直流模拟信号输入至高精度模拟采集单元，并将高精度模拟采集单元输出至兼容模拟量与数字量校验仪，进行模拟量信号的误差计算；所述被测直流电压互感器输出的直流模拟信号输入至模数转换单元，经模数转换单元输出的数字量信号以及被测直流电压互感器输出的数字量信号均输入至高精度数字量采集单元，高精度模拟采集单元输出至兼容模拟量与数字量校验仪，进行数字量信号的误差计算。
如图2所示，所述高精度稳压输出单元为整流电路，包括滤波电路、整流单元、开关模块单元、控制单元及输出整流单元。所述高精度标准直流稳压源输出标准直流电压，为被测直流电压互感器提供标准电压。
如图3所示，所述高精度模拟采集单元包括标准分压装置及模拟量采集接口单元。
所述标准分压装置内部包含高精度电阻，标准分压装置的信号取自高精度稳压输出单元并经过高精度电阻转换为被测模拟量电压值，被测模拟量电压值和标准模拟量电压值接至模拟量采集接口单元。
如图4所示，所述模数转换单元包括输入采样通道及信号采集装置.
所述输入采样通道由标准电阻和电压跟随电路组成，所述信号采集装置由两个不同频率特性的A/D处理电路组成，两个A/D处理电路分别于所述输入采样通道相连。
如图5所示，所述高精度数字量采集单元包括信号同步装置及信号处理装置，信号采集装置在信号同步装置的控制下进行同步采样，分别将采样信号输出为中频和低频电压小信号，并将采样得到的信号输送至信号处理装置，所述信号处理装置为FIR低通和带通滤波器。
如图6所示，所述兼容模拟量与数字量校验仪包括控制模块、模拟量输入模块、数字量输入解析模块和时钟同步模块。
所述模拟量输入模块和数字量输入解析模块分别接收模拟数据量和数字数据量，时钟同步模块与控制模块、模拟量输入模块和数字量输入解析模块相连，控制数据量的时标，控制模块对模拟量输入采样模块和数字量输入解析模块提供的数据进行处理。
高精度稳压输出单元、时钟同步模块及控制模块共同完成检测***的模拟量校验部分。
模数转换单元、高精度数字量采集单元、时钟同步模块及控制模块共同构成数字量校验部分。
整个检测装置通过高精度稳压输出单元、高精度模拟采集单元及模数转换单元输出的数字量信号，同时通过数字量采集单元输出的数字量信号，将两个数字量信号同时输送至兼容模拟量与数字量校验仪进行处理，形成统一的检测***。
实施例2
一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测方法，其利用实施例1中的检测***，具体包括如下步骤：
（1）所述高精度稳压输出单元输出标准电压直流模拟信号，将所述标准电压直流模拟信号提供至高精度模拟采集单元和被测直流电压互感器；
（2）被测直流电压互感器输出的直流模拟信号输入至高精度模拟采集单元，并将高精度模拟采集单元输出至兼容模拟量与数字量校验仪，进行模拟量信号的误差计算；
（3）所述被测直流电压互感器输出的直流模拟信号输入至模数转换单元，将模拟信号转换至数字量信号；
（4）经模数转换单元输出的数字量信号以及被测直流电压互感器输出的数字量信号均输入至高精度数字量采集单元，高精度模拟采集单元输出至兼容模拟量与数字量校验仪，进行数字量信号的误差计算。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测***，其特征在于，其包括高精度稳压输出单元、高精度模拟采集单元、模数转换单元、高精度数字量采集单元以及兼容模拟量与数字量校验仪；所述高精度稳压输出单元输出标准电压直流模拟信号，将所述标准电压直流模拟信号提供至高精度模拟采集单元和被测直流电压互感器；被测直流电压互感器输出的直流模拟信号输入至高精度模拟采集单元，并将高精度模拟采集单元输出至兼容模拟量与数字量校验仪；所述被测直流电压互感器输出的直流模拟信号输入至模数转换单元，经模数转换单元输出的数字量信号以及被测直流电压互感器输出的数字量信号均输入至高精度数字量采集单元，高精度模拟采集单元输出至兼容模拟量与数字量校验仪。
2.根据权利要求1所述的一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测***，其特征在于，所述高精度稳压输出单元为整流电路，包括滤波电路、整流单元、开关模块单元、控制单元及输出整流单元。
3.根据权利要求1所述的一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测***，其特征在于，所述高精度模拟采集单元包括标准分压装置及模拟量采集接口单元。
4.根据权利要求3所述的一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测***，其特征在于，所述标准分压装置内部包含高精度电阻，标准分压装置的信号取自高精度稳压输出单元并经过高精度电阻转换为被测模拟量电压值，被测模拟量电压值和标准模拟量电压值接至模拟量采集接口单元。
5.根据权利要求1所述的一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测***，其特征在于，所述模数转换单元包括输入采样通道及信号采集装置。
6.根据权利要求5所述的一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测***，其特征在于，所述输入采样通道由标准电阻和电压跟随电路组成，所述信号采集装置由两个不同频率特性的A/D处理电路组成，两个A/D处理电路分别于所述输入采样通道相连。
7.根据权利要求1所述的一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测***，其特征在于，所述高精度数字量采集单元包括信号同步装置及信号处理装置，信号采集装置在信号同步装置的控制下进行同步采样，分别将采样信号输出为中频和低频电压小信号，并将采样得到的信号输送至信号处理装置，所述信号处理装置为FIR低通和带通滤波器。
8.根据权利要求1所述的一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测***，其特征在于，所述兼容模拟量与数字量校验仪包括控制模块、模拟量输入模块、数字量输入解析模块和时钟同步模块。
9.根据权利要求8所述的一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测***，其特征在于，所述模拟量输入模块和数字量输入解析模块分别接收模拟数据量和数字数据量，时钟同步模块与控制模块、模拟量输入模块和数字量输入解析模块相连，控制数据量的时标，控制模块对模拟量输入采样模块和数字量输入解析模块提供的数据进行处理。
10.一种基于稳压标准源的直流电压互感器检测方法，其特征在于，其利用权利要求1~7任一项所述的直流电流互感器检测***，其特征在于，包括如下步骤：
（1）所述高精度稳压输出单元输出标准电压直流模拟信号，将所述标准电压直流模拟信号提供至高精度模拟采集单元和被测直流电压互感器；
（2）被测直流电压互感器输出的直流模拟信号输入至高精度模拟采集单元，并将高精度模拟采集单元输出至兼容模拟量与数字量校验仪，进行模拟量信号的误差计算；
（3）所述被测直流电压互感器输出的直流模拟信号输入至模数转换单元，将模拟信号转换至数字量信号；
（4）经模数转换单元输出的数字量信号以及被测直流电压互感器输出的数字量信号均输入至高精度数字量采集单元，高精度模拟采集单元输出至兼容模拟量与数字量校验仪，进行数字量信号的误差计算。
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