[发明专利]一种多通道直接测量式互感器校验仪及校验方法

权利要求书

1.一种多通道直接测量式互感器校验仪，其特征在于，包括：DSP电路、ARM电路、液晶、键盘、存储、RS232、电源、8路取样精密电压互感器VT1～VT8、8路取样精密电流互感器TA1～TA8、8路取样电阻Rc、8路电压信号限幅电路、4路电压互感器/传感器信号选择继电器组J1～J16、4路电流互感器/传感器信号选择继电器组J17～J24、16路电压程控放大电路V1～V8和A1～A8、2个8通道并行采样16位A/D电路V_A/D和A_A/D、4组量程切换继电器切换I/O扩展电路V1_I/O、V2_I/O、A1_I/O和A2_I/O，全部安装在一个4U标准的铝合金机箱中；DSP电路分别与ARM电路、16路电压程控放大电路V1～V8和A1～A8、2个8通道并行采样16位A/D电路V_A/D和A_A/D、4组量程切换继电器切换I/O扩展电路V1_I/O、V2_I/O、A1_I/O和A2_I/O相连接；ARM电路分别与液晶、存储、键盘和RS232相连接；8路电压程控放大电路V1～V8分别与8路电压信号限幅电路、4路电压互感器/传感器信号选择继电器组J1～J16、8路取样精密电压互感器VT1～VT8依次相连；8路电压程控放大电路A1～A8分别与4路电流互感器/传感器信号选择继电器组J17～J24、8路取样电阻、8路取样精密电流互感器TA1～TA8依次相连。

2.如权利要求1所述的多通道直接测量式互感器校验仪，其特征在于，电压程控放大电路具体包括：第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第一程控精密分压电阻芯片N1、第二程控精密分压电阻芯片N2和第三程控精密分压电阻芯片N3；第一运算放大器的输出端连接第一程控精密分压电阻芯片N1的2管脚，第一运算放大器的反相输入端连接在第一运算放大器的输出端与第一程控精密分压电阻芯片N1的2管脚之间，第一运算放大器的正相输入端连接KD；第一程控精密分压电阻芯片N1的6管脚连接第二运算放大器的正相输入端，第一程控精密分压电阻芯片N1的8管脚连接第二运算放大器的反相输入端，第二运算放大器的输出端连接第二程控精密分压电阻芯片N2的2管脚，第一程控精密分压电阻芯片N1的4管脚连接在第二运算放大器的输出端与第二程控精密分压电阻芯片N2的2管脚之间；第二程控精密分压电阻芯片N2的6管脚连接第三运算放大器的正相输入端，第二程控精密分压电阻芯片N2的8管脚连接第三运算放大器的反相输入端，第三运算放大器的输出端连接第三程控精密分压电阻芯片N3的2管脚，第二程控精密分压电阻芯片N2的4管脚连接在第三运算放大器的输出端与第三程控精密分压电阻芯片N3的2管脚之间；第三程控精密分压电阻芯片N3的6管脚连接第四运算放大器的正相输入端，第三程控精密分压电阻芯片N3的8管脚连接第四运算放大器的反相输入端，第四运算放大器的输出端连接KDFA，第三程控精密分压电阻芯片N3的4管脚连接在第四运算放大器的输出端与KDFA之间。

3.如权利要求1所述的多通道直接测量式互感器校验仪，其特征在于，2个8通道并行采样16位A/D电路具体为：A/D电路数字部分接口：其中D0～D15与DSP的总线连接，/COVST与DSP的定时器输出引脚连接，用于启动A/D采样，/AD-END接DSP的中断输入口，用于A/D采样结束后通过中断口使DSP进入中断处理程序，DSP进入中断处理程序后将A/D测量值读取出来，/CS-7606是片选信号，/RES_7606是复位信号，/RD是总线读取信号，+5VA2是总线驱动电源；A/D电路模拟部分接口：CH1～CH8是模拟量测量输入，AVCC是模拟供电接口、AGND、V1GND～V8GND是接地接口，用两个APL117.5V三端稳压电源输出两个独立的5V作为A/D芯片的供电，其中一路+5VA是模拟供电，另一路+5VA2是数字供电，用AD780基准芯片输出2.5V给A/D芯片作为基准电压REF；模拟地AGND与数字地GND在A/D芯片底部短接。

4.一种多通道直接测量式互感器校验仪的校验方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)校验仪分别测量电压互感器或电流互感器的二次输出电压或电流，每个通道电压同步取得一个周波512个A/D测量整形数据；

(2)校验仪通过DSP电路中固化的软件计算每个通道电压的幅值大小以及相位差，进而计算得到标准电压互感器或电流互感器和被测电压互感器或电流互感器的比差值和角差值。

5.如权利要求4所述的多通道直接测量式互感器校验仪的校验方法，其特征在于，步骤(2)中，校验仪通过A/D测量得到标准互感器以及被测互感器或传感器的二次信号，每个周期均匀获得512个离散信号值，将这两组512个测量数据转换成浮点数，并代入快速傅里叶变换算法FFT计算得出标准互感器以及被测互感器(传感器)两组信号的表达式；表达式中含有基波分量、以及各次谐波分量的信号幅度值以及初始相位；

标准电流互感器和被测电流互感器两组二次电流信号经傅里叶变换之后的得到两组时域表达式为：

其中：i(t)为标准电流互感器二次电流信号，i'(t)为标准电流互感器二次电流信号，I_n和I'_n为各次谐波有效值大小，和为各次谐波的初始相位角；

测试仪通过软件将标准电流互感器的二次基波信号与被检电流互感器的二次基波信号经过公式(3)得到被检电流互感器的比差值；通过公式(4)得到被检电流互感器的相角差；

其中：K₁为被测电流互感器的电流比，K₀为标准电流互感器的电流比；I₀为标准电流互感器基波有效值，I'₀为被测电流互感器基波有效值；为标准电流互感器基波初始相位，为被测电流互感器基波初始相位；f_50Hz为被测电流互感器基波比差值，δ_50Hz为被测电流互感器基波角差值；被测为电流传感器或被测为电压互感器或电压传感器方法类同被测为电流互感器。