專利名稱：局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種用于校驗局部放電測試設(shè)備的校準系統(tǒng)，和用于現(xiàn)場局部放電
測試設(shè)備的數(shù)字式校準系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著電力電子系統(tǒng)和高壓電器產(chǎn)品的不斷發(fā)展，隨著IEC標準對《局部放電測量》的修訂即將進行的再更新，則對局放試驗用的測試系統(tǒng)的計量和校準提出了更嚴格、更細致的、新的要求，尤其是在l-10000PC范圍內(nèi)的，校準準確度優(yōu)于±2%或者更高的數(shù)字式標準系統(tǒng)的實現(xiàn)，亟待建成。 目前使用的校驗方法是，校準打開被校局部放電測試系統(tǒng)校準器的蓋板，測量出方波電壓值U。，再測出電容值C。，以公式計算被校驗校準脈沖發(fā)生器所輸出的標準局放電荷量。因此，有可能導致現(xiàn)場使用時因環(huán)境、引線的影響，而改變PC值，致使準確度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準系統(tǒng)，該系統(tǒng)以模擬峰值保持電路測量局部放電量、使準確度優(yōu)于±2%、并自動生成測量、計算、結(jié)論之終端文件，用于局放試驗測試系統(tǒng)計量的數(shù)字式校準系統(tǒng)。 為達上述目的，本發(fā)明所實施的技術(shù)方案為局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括待測裝置及分別與待測裝置相連接的局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準器及測控計算機，局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準器的輸出端與測控計算機電連接；測控計算機將采集來的波形及數(shù)據(jù)測量值和數(shù)字式校準器的輸出的標準值比較、分析、計算后，得到測量值與標準值的誤差，并將該誤差值、測量值和標準值輸出給數(shù)據(jù)輸出器，從而實現(xiàn)局部放電測試設(shè)備的校準。 所述局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準器包括依次相互電連接的標準頻帶電壓信號發(fā)生器、標準脈沖發(fā)生器、信號整形放大器、脈沖PC保持電路、單片機及高速數(shù)據(jù)采集卡。 所述待測裝置為脈沖發(fā)生器，脈沖發(fā)生器輸出端一路依次與信號整形放大器、脈
沖PC保持電路、單片機相連，其中，進入信號整形放大器的另一支路與單片機連接；另一路
與高速數(shù)據(jù)采集卡相連；單片機、高速數(shù)據(jù)采集卡分別與測控計算機連接。 所述待測裝置為局部放電測試儀，局部放電測試儀一路分別與頻帶電壓信號發(fā)生
器、標準脈沖發(fā)生器電連接，頻帶電壓信號發(fā)生器、標準脈沖發(fā)生器分別與高速數(shù)據(jù)采集卡
電連接，高速數(shù)據(jù)采集卡再與測控計算機相連；局部放電測試儀另一路與測控計算機電連
接；將不同的測量值與標準值輸出給計算機。 所述信號整形放大器采取AD829運算放大器，為2級信號放大器。 所述脈沖PC保持電路采取經(jīng)AD829運算放大器與比例電阻Rn并聯(lián)連接后再與比
例電阻Rs串聯(lián)連接成一級放大電路后，通過集成保持電路PKDOl把脈沖電壓信號轉(zhuǎn)換為一個與脈沖信號幅值具有線性關(guān)系的直流電壓信號U，在輸出端B點輸出。所述單片機采取C8051F021型單片機檢測單個脈沖轉(zhuǎn)換后電壓，C8051F021型單
片機采用CIP-51微控制器內(nèi)核。 所述高速數(shù)據(jù)采集單元采用具有12位精度的高速數(shù)據(jù)采集卡PCI_1712。
所述局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準方法，其特征在于，該方法包括
A，待測裝置脈沖發(fā)生器將脈沖信號輸入給信號整形放大器，一路經(jīng)信號整形放大 器信號整形放大至脈沖PC保持電路，經(jīng)峰值保持后轉(zhuǎn)換為一直流電壓信號給單片機；其另 一支路直接送給單片機一中斷信號，單片機由測控計算機發(fā)出命令控制；送給測控計算機 的脈沖信號經(jīng)換算后得出局部放電量PC測量值，該測量值再與測控計算機存儲的標準值 比較，得到誤差值，并將該誤差值輸出給數(shù)據(jù)輸出器； 脈沖發(fā)生器另一路直接將脈沖波形輸出至高速數(shù)據(jù)采集卡，高速數(shù)據(jù)采集卡將脈 沖波形上升、下降沿測量值輸出給測控計算機與其存儲的上升、下降沿限值比較，得到符合 要求與否的結(jié)論，即誤差值，并將該誤差值及上升、下降沿測量值輸出給數(shù)據(jù)輸出器；
B，待測裝置為局部放電測試儀，局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準器的頻帶電壓信 號發(fā)生器及標準脈沖發(fā)生器給局部放電測試儀輸入一頻帶寬度、電壓幅值和標準脈沖的標 準信號，并同時將該標準信號輸入至高速數(shù)據(jù)采集卡，高速數(shù)據(jù)采集卡將該標準值輸入給 測控計算機；同時局部放電量測試儀在待測裝置上讀出頻帶寬度、電壓幅值、脈沖的實際值 并直接輸如入給測控計算機，在將其與測控計算機所記錄的標準值進行比較，計算出誤差， 將該誤差值輸至數(shù)據(jù)輸出器。 本發(fā)明的有益效果1)本發(fā)明通過上述系統(tǒng)可以實現(xiàn)局部放電測試系統(tǒng)的數(shù)字 化及計算機化校準，提高了校準效率。 由于采用了高速數(shù)據(jù)采集器可數(shù)字采集脈沖的輸出波形，經(jīng)計算機處理后可直接 校準其局部放電量值，較現(xiàn)有校準技術(shù)要打開其外殼測量其電容量和方波電壓值再進行校 準計算誤差的方法，使效率得到提高。 2)由于采用了寬量程范圍l-10000pc和高準確度的標準脈沖校準器及采用了具 有12位精度的高速數(shù)據(jù)采集卡，使校準準確度可達到±2%。


圖1是本局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是本發(fā)明實施例測量脈沖發(fā)生器及局部放電測試儀結(jié)構(gòu)框圖； 圖3是信號整形放大電路示意圖； 圖4是脈沖PC保持電路示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，下述實施例僅用于說明本發(fā)明，并 不用于限制本發(fā)明的實施范圍。 如圖1所示，是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖，該該系統(tǒng)包括待測裝置及分別與待測裝 置相連接的局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準器及測控計算機，局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式 校準器的輸出端與測控計算機電連接；測控計算機將采集來的波形及數(shù)據(jù)測量值和數(shù)字式校準器的輸出的標準值比較、分析、計算后，得到測量值與標準值的誤差，并將該誤差值、測 量值和標準值輸出給數(shù)據(jù)輸出器，從而實現(xiàn)局部放電測試設(shè)備的校準。 本發(fā)明可對局部放電測試設(shè)備以及該設(shè)備所配置的校正脈沖發(fā)生器進行校驗，在
校驗過程中均需要對信號進行采集及處理。信號輸入、前端隔離、整形、調(diào)理、數(shù)據(jù)采集、處
理等部分集成在一個定制的抗干擾機箱內(nèi)，電源采用了隔離、濾波等措施。 上述抗干擾機箱內(nèi)集成的裝置即為局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準器，局部放電
測試設(shè)備的數(shù)字式校準器包括依次相互電連接的標準頻帶電壓信號發(fā)生器、標準脈沖發(fā)生
器、信號整形放大器、脈沖PC保持電路、單片機及高速數(shù)據(jù)采集卡。 圖2所示為本發(fā)明兩個待測裝置的具體實施檢測校準結(jié)構(gòu)框圖，其中一個待測裝 置為一個脈沖發(fā)生器，將該脈沖發(fā)生器與該系統(tǒng)的局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準器相連 接。待測裝置脈沖發(fā)生器將脈沖信號輸入給信號整形放大器， 一路經(jīng)信號整形放大器信號 整形放大至脈沖PC保持電路，經(jīng)峰值保持后轉(zhuǎn)換為一直流電壓信號給單片機；其另一支路 直接送給單片機一中斷信號，單片機由測控計算機發(fā)出命令控制；送給測控計算機的脈沖 信號經(jīng)換算后得出局部放電量PC測量值，該測量值再與測控計算機存儲標準值比較，得到 誤差，并將該誤差值輸出給數(shù)據(jù)輸出器； 脈沖發(fā)生器另一路直接將脈沖波形輸出至高速數(shù)據(jù)采集卡，高速數(shù)據(jù)采集卡將脈 沖波形上升、下降沿測量值輸出給測控計算機與其存儲的上升、下降沿限值比較，得到符合 要求與否的結(jié)論，即誤差值，并將該誤差值及上升、下降沿測量值輸出給數(shù)據(jù)輸出器；
其中另一個待測裝置為局部放電測試儀，局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準器的頻 帶電壓信號發(fā)生器及標準脈沖發(fā)生器給局部放電測試儀輸入一頻帶寬度、電壓幅值和標準 脈沖的標準信號，并同時將該標準信號輸入至高速數(shù)據(jù)采集卡，高速數(shù)據(jù)采集卡將該標準 值輸入給測控計算機；同時局部放電量測試儀在待測裝置上讀出頻帶寬度、電壓幅值、脈沖 的實際值并直接輸如入給測控計算機，在將其與測控計算機所記錄的標準值進行比較，計 算出誤差，將該誤差值輸至數(shù)據(jù)輸出器。 頻帶寬度與電壓幅值發(fā)生器使用TI公司的DSP芯片TMS320LF2407(以下簡稱
2407)來產(chǎn)生P麗(Pulse Width Modulation)脈寬調(diào)制，該器件具有外設(shè)集成度高，程序存
儲器容量大，A/D轉(zhuǎn)換精度高，運算速度高，可達到所需頻帶及電壓信號的要求。 緩沖電路的作用是對P麗口輸出的數(shù)字量進行緩沖，并將電壓拉高到5V，以供后
級模擬電路濾波使用。 電平轉(zhuǎn)換電路將5V電平信號轉(zhuǎn)換為10V電平信號。低通濾波電路將10V的脈動 電壓信號轉(zhuǎn)換成帶有5V直流偏置電壓的正弦信號。減法電路的主要作用是把帶有5V直流 偏置電壓的正弦信號的轉(zhuǎn)換成峰值為_5 +5V的正弦交流信號，其電壓增益為1。
上述兩個待測裝置不是同時進行檢測的，分別連接局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校 準器進行檢測，其檢測精度可達±2%。 下面通過該數(shù)字式校準器具體電路說明本發(fā)明的實現(xiàn)其精度標準的效果。
圖3所示為信號整形放大電路示意圖；如圖3所示，信號由Uin輸入，經(jīng)耦合電容 Cp C4，比例電阻Ru、 R4 :R5、 R7和ADI公司的2個AD829運算放大器Al、 A2組成2級信號放 大器，其輸出信號為U。ut。其中，該運算放大器為ADI公司的AD829運放，其帶寬為120腿z、 轉(zhuǎn)換速度為230V/S ;且具有低失調(diào)，低嘈聲等特點。
圖4所示為脈沖PC保持電路示意圖，如圖4所示，由前級信號整形放大器后，U。ut 到峰值保持電路的輸入端A，經(jīng)ADI公司AD829運算放大器與比例電阻Rn并聯(lián)連接后再與 比例電阻R8串聯(lián)連接成再一級放大電路后，通過集成保持電路ADI公司的PKD01把脈沖電 壓信號轉(zhuǎn)換為一個與脈沖信號具有線性關(guān)系的直流電壓信號U，在輸出端B初輸出。可快 速、準確地檢測并保持峰值脈沖信號。 為了保證峰值保持器PKDOl的輸出的是當前單個脈沖的轉(zhuǎn)換后的電壓，用 C8051F021型單片機來檢測單個脈沖的轉(zhuǎn)換后的電壓，C8051F021型單片機使用CIP-51微 控制器內(nèi)核，使用標準803x/805x的匯編器和編譯器進行軟件開發(fā)。利用C8051F021的速 度和其12bit的A/D轉(zhuǎn)換來控制積分器和對積分器的輸出進行采集，并將采集到的數(shù)據(jù)再 送給計算機。 對于如圖2所示的標準波形發(fā)生裝置的輸出信號和被試裝置的被試信號被放大 整形后的信號輸入至研華公司生產(chǎn)的具有12位精度的高速數(shù)據(jù)采集卡PCI-1712，采集到 的信號再送給計算機，計算機將數(shù)據(jù)分析計算后得到信號值與標準值的誤差，并將信號值、 標準值及誤差值輸出給數(shù)據(jù)輸出器，從而實現(xiàn)局部放電測試設(shè)備的校準。
權(quán)利要求
局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括待測裝置及分別與待測裝置相連接的局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準器及測控計算機，局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準器的輸出端與測控計算機相連接；測控計算機將采集來的波形及數(shù)據(jù)測量值和數(shù)字式校準器的輸出的標準值比較、分析、計算后，得到測量值與標準值的誤差，并將該誤差值、測量值和標準值輸出給數(shù)據(jù)輸出器，從而實現(xiàn)局部放電測試設(shè)備的校準。
2. 如權(quán)利要求1所述的局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準系統(tǒng)，其特征在于，所述局部 放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準器包括依次相互電連接的標準頻帶電壓信號發(fā)生器、標準脈沖 發(fā)生器、信號整形放大器、脈沖PC保持電路、單片機及高速數(shù)據(jù)采集卡。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準系統(tǒng)，其特征在于，所述待 測裝置為脈沖發(fā)生器，脈沖發(fā)生器輸出端一路與信號整形放大器相連，信號整形放大器、脈 沖PC保持電路、單片機依次相連，其中，進入信號整形放大器輸出端的另一支路與單片機 連接；脈沖發(fā)生器輸出端另一路與高速數(shù)據(jù)采集卡相連；單片機、高速數(shù)據(jù)采集卡分別與 測控計算機連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準系統(tǒng)，其特征在于，所述待測 裝置為局部放電測試儀，局部放電測試儀一路分別與頻帶電壓信號發(fā)生 器、標準脈沖發(fā)生 器電連接，頻帶電壓信號發(fā)生器、標準脈沖發(fā)生器分別與高速數(shù)據(jù)采集卡電連接，高速數(shù)據(jù) 采集卡再與測控計算機相連；局部放電測試儀另一路與測控計算機電連接；則可將不同的 測量值與標準值輸出給計算機。
5. 如權(quán)利要求2所述的一種局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準系統(tǒng)，其特征在于，所述 信號整形放大器采取AD829運算放大器，為2級信號放大器。
6. 如權(quán)利要求2所述的一種局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準系統(tǒng)，其特征在于，所述 脈沖PC保持電路采取經(jīng)AD829運算放大器與比例電阻Rn并聯(lián)連接后再與比例電阻Rs串 聯(lián)連接成一級放大電路后，通過集成保持電路PKD01把脈沖電壓信號轉(zhuǎn)換為一個與脈沖信 號幅值具有線性關(guān)系的直流電壓信號U，在輸出端B點輸出。
7. 如權(quán)利要求2所述的一種局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準系統(tǒng)，其特征在于，所 述單片機采取C8051F021型單片機檢測單個脈沖轉(zhuǎn)換后電壓，C8051F021型單片機采用 CIP-51微控制器內(nèi)核。
8. 如權(quán)利要求2所述的一種局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準系統(tǒng)，其特征在于，所述 高速數(shù)據(jù)采集單元采用具有12位精度的高速數(shù)據(jù)采集卡PCI-1712。
9. 一種局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準方法，其特征在于，該方法包括A，待測裝置脈沖發(fā)生器將脈沖信號輸入給信號整形放大器， 一路經(jīng)信號整形放大器信 號整形放大至脈沖PC保持電路，經(jīng)峰值保持后轉(zhuǎn)換為一直流電壓信號給單片機；其另一路 直接送給單片機一中斷信號，單片機由測控計算機發(fā)出命令控制；送給測控計算機的脈沖 信號經(jīng)換算后得出局部放電量PC測量值，該測量值再與測控計算機存儲的標準值比較，得 到誤差值，并將該誤差值輸出給數(shù)據(jù)輸出器；脈沖發(fā)生器另一路直接將脈沖波形輸出至高速數(shù)據(jù)采集卡，高速數(shù)據(jù)采集卡將脈沖波 形上升、下降沿測量值輸出給測控計算機與其存儲的上升、下降沿限值比較，得到比較值， 并將該比較值及上升、下降沿測量值輸出給數(shù)據(jù)輸出器；B，待測裝置為局部放電測試儀，局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準器的頻帶電壓信號發(fā)生器及標準脈沖發(fā)生器給局部放電測試儀輸入一頻帶寬度、電壓幅值和標準脈沖的標準信 號，并同時將該標準信號輸入至高速數(shù)據(jù)采集卡，高速數(shù)據(jù)采集卡將該標準值輸入給測控 計算機；同時局部放電量測試儀將頻帶寬度、電壓幅值、脈沖的實際值直接輸出給測控計算 機，再將其與測控計算機所記錄的標準值進行比較，計算出誤差，將該誤差值輸至數(shù)據(jù)輸出 器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于校驗局部放電測試設(shè)備的校準系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括待測裝置及分別與待測裝置相連接的局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準器及測控計算機，局部放電測試設(shè)備的數(shù)字式校準器的輸出端與測控計算機相連接；測控計算機將采集來的波形及數(shù)據(jù)測量值和數(shù)字式校準器的輸出的標準值比較、分析、計算后，得到測量值與標準值的誤差，并將該誤差值、測量值和標準值輸出給數(shù)據(jù)輸出器，從而實現(xiàn)局部放電測試設(shè)備的校準。本發(fā)明系統(tǒng)中由于采用了寬量程范圍1-10000pc、高準確度的標準脈沖校準器和具有12位精度的高速數(shù)據(jù)采集卡，使校準準確度可達到±2％。
文檔編號G01R35/00GK101706563SQ20091021911
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者任穩(wěn)柱, 王小英 申請人:中國西電電氣股份有限公司