專利名稱：電參數(shù)測(cè)量裝置、系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及電參數(shù)測(cè)量裝置、系統(tǒng)及方法。
技術(shù)背景 很多技術(shù)領(lǐng)域都需要使用電參數(shù)測(cè)量裝置對(duì)交流電進(jìn)行電參數(shù)(主要包括電壓 和電流)測(cè)量/計(jì)量。電參數(shù)測(cè)量裝置一般包括電參數(shù)采集單元和信號(hào)處理單元。在對(duì)被 測(cè)電路進(jìn)行電參數(shù)測(cè)量/計(jì)量時(shí)，需要將電參數(shù)測(cè)量裝置接入該被測(cè)電路中，由電參數(shù)采 集單元直接(非感應(yīng)式)對(duì)被測(cè)電路的電參數(shù)進(jìn)行采集并輸出電參數(shù)信號(hào)(可能為模擬信 號(hào)也可能為數(shù)字信號(hào))/數(shù)據(jù)，信號(hào)處理單元再將上述電參數(shù)信號(hào)/數(shù)據(jù)處理成符合一定需 要的信號(hào)/數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。以電力系統(tǒng)為例，電阻分壓傳感器是電力系統(tǒng)經(jīng)常使用的電壓測(cè)量裝置。在測(cè)量 /計(jì)量過(guò)程中，需要將電阻分壓傳感器接入交流輸電線路(也即被測(cè)電路)，直接取一串電 阻的最后一個(gè)(一組)電阻上所分的低電壓作為一次側(cè)的輸出電壓，并根據(jù)該輸出電壓對(duì) 被測(cè)電路的電壓進(jìn)行測(cè)量/計(jì)量。然而，由于直接連接在被測(cè)電路上，電阻分壓傳感器一 次側(cè)的輸出電壓雖然為低電壓，但是與高壓并沒(méi)有真正隔離，所以在高壓測(cè)量點(diǎn)和基準(zhǔn)地 之間將存在接觸壓差，接觸壓差在電阻中形成了電流，并進(jìn)而引起電阻發(fā)熱，造成電阻的溫 漂，從而對(duì)測(cè)量/計(jì)量的準(zhǔn)確度造成影響。也即，直接接觸被測(cè)電路的測(cè)量方式導(dǎo)致了傳感 器與被測(cè)電路間的絕緣破壞，從而影響其測(cè)量精度。而在對(duì)傳感器的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)也需 要考慮如何盡量減少直接接觸方式帶來(lái)的負(fù)面影響，從而增加了其電路設(shè)計(jì)的難度和復(fù)雜 性，而電路復(fù)雜又會(huì)反過(guò)來(lái)影響其測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例目的在于提供一種電參數(shù)測(cè)量裝置、系統(tǒng)及方法，以解決 現(xiàn)有測(cè)量/計(jì)量技術(shù)中因直接接觸被測(cè)電路而導(dǎo)致的一系列問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下方案一種電參數(shù)測(cè)量裝置，包括電磁感應(yīng)電路、感應(yīng)信號(hào)處理單元和定位單元；所述電磁感應(yīng)電路包括導(dǎo)體和至少一個(gè)輸出端；所述導(dǎo)體用于獲取與被測(cè)電路的磁通量變化相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)，所述 感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)至少包括感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)和感應(yīng)電流信號(hào)中的一種；所述定位單元用于確定所述導(dǎo)體與被測(cè)電路之間的距離；所述感應(yīng)信號(hào)處理單元用于對(duì)所述電磁感應(yīng)電路輸出的感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn) 行處理。一種電參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，包括上述的電參數(shù)測(cè)量裝置和對(duì)所述電參數(shù)測(cè)量裝置輸出 的信號(hào)或數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的處理單元；所述信號(hào)至少包括感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)和溫度模擬信號(hào)中的一種，所述數(shù)據(jù)至少 包括感應(yīng)電參數(shù)數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)中的一種。
一種基于電參數(shù)測(cè)量裝置的電參數(shù)測(cè)量方法，所述電參數(shù)測(cè)量裝置包括電磁感應(yīng) 電路，所述電磁感應(yīng)電路包括導(dǎo)體，所述方法包括對(duì)所述導(dǎo)體進(jìn)行定位；
利用導(dǎo)體獲取與被測(cè)電路的磁通量變化相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)，所述感應(yīng) 電參數(shù)模擬信號(hào)包括感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和/或感應(yīng)電流；對(duì)所述感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行處理。從上述的技術(shù)方案可以看出，交流電一般為大小和方向隨時(shí)間作周期性變化的電 壓或電流，而電壓或電流的大小和方向的變化可引起其周圍磁場(chǎng)磁通量的變化，如將電磁 感應(yīng)電路的導(dǎo)體定位于交流輸電線路周圍某一位置時(shí)，導(dǎo)體將耦合出與交流電大小和方向 變化相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)電磁感應(yīng)電路為閉合電路時(shí)，還將產(chǎn)生感應(yīng)電流，也即感應(yīng)電 參數(shù)模擬信號(hào)所包含的感應(yīng)電參數(shù)與被測(cè)電路的電參數(shù)相對(duì)應(yīng)，可根據(jù)感應(yīng)電參數(shù)得出被 測(cè)電路的電參數(shù)。由于電參數(shù)測(cè)量裝置不用直接接入被測(cè)電路，也就杜絕了由于電路接入 導(dǎo)致的絕緣破壞和電路設(shè)計(jì)難度及復(fù)雜性的增加，進(jìn)而影響測(cè)量精度的問(wèn)題的出現(xiàn)。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的電參數(shù)測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的電磁感應(yīng)電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的電參數(shù)測(cè)量裝置另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的濾波電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一級(jí)放大電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的二級(jí)放大電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的電參數(shù)測(cè)量裝置又一結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的移相電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的電參數(shù)測(cè)量裝置又一結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)據(jù)處理單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的電參數(shù)測(cè)量裝置又一結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為本發(fā)明實(shí)施例提供的溫度感應(yīng)單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為本發(fā)明實(shí)施例提供的電參數(shù)測(cè)量裝置又一結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了引用和清楚起見(jiàn)，下文中使用的技術(shù)名詞、簡(jiǎn)寫或縮寫總結(jié)如下SPI, Serial Peripheral Interface，串 亍夕卜設(shè)接口 ；DSP, Digital Signal Processing,數(shù)據(jù)處理。下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。很多技術(shù)領(lǐng)域都需要使用電參數(shù)測(cè)量裝置對(duì)交流電進(jìn)行電參數(shù)(主要包括電壓 和電流)測(cè)量/計(jì)量。以電力系統(tǒng)為例(在本說(shuō)明書(shū)的以下敘述中，如無(wú)特殊聲明，將以對(duì) 電力系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量/計(jì)量為應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案加以闡述)，對(duì)交變電的電壓測(cè) 量可使用電子式電壓傳感器加以實(shí)現(xiàn)。電子式電壓傳感器主要有電阻分壓式和電容分壓式 兩種。在測(cè)量/計(jì)量時(shí)，需將電阻分壓式傳感器接入被測(cè)電路，直接取一串電阻的最后一個(gè) (一組)電阻上所分的低電壓作為一次側(cè)的輸出電壓。電容分壓也是相同的道理。盡管電 子式電壓傳感器一次側(cè)的輸出電壓為低電壓，但是與高壓并沒(méi)有真正隔離，所以在高壓測(cè) 量點(diǎn)和基準(zhǔn)地之間將存在接觸壓差，接觸壓差在電阻中形成了電流，并進(jìn)而引起電阻發(fā)熱， 造成電阻的溫漂，從而對(duì)測(cè)量/計(jì)量的準(zhǔn)確度造成影響，另外，如果電流過(guò)大，甚至還可能 造成裝置損壞。也即，直接接觸被測(cè)電路的測(cè)量方式導(dǎo)致了傳感器與被測(cè)電路間的絕緣破 壞，從而影響其測(cè)量精度。而在對(duì)傳感器的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)也需要考慮如何盡量減少直接 接觸方式帶來(lái)的負(fù)面影響，從而增加了其電路設(shè)計(jì)的難度和復(fù)雜性，而電路復(fù)雜又會(huì)反過(guò) 來(lái)影響其測(cè)量精度。有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電參數(shù)測(cè)量裝置，以解決現(xiàn)有測(cè)量/計(jì)量技 術(shù)中因直接接觸被測(cè)電路而導(dǎo)致的一系列問(wèn)題。圖1示出了上述電參數(shù)測(cè)量裝置(也可稱其為電磁信號(hào)感應(yīng)處理器)的一種結(jié) 構(gòu)，包括電磁感應(yīng)電路1、感應(yīng)信號(hào)處理單元2和定位單元3，其中電磁感應(yīng)電路1包括導(dǎo)體和至少一個(gè)輸出端；該導(dǎo)體用于獲取與被測(cè)電路的磁通 量變化相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)，上述感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)至少包括感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感 應(yīng)電流中的一種；定位單元3用于確定上述導(dǎo)體與被測(cè)電路之間的距離；感應(yīng)信號(hào)處理單元2用于對(duì)所述電磁感應(yīng)電路輸出的感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行處理。公知，交流電一般為大小和方向隨時(shí)間作周期性變化的電壓或電流，而電壓或電 流的大小和方向的變化可引起其周圍磁場(chǎng)磁通量的變化，如將電磁感應(yīng)電路1的導(dǎo)體置于 交流電附近，導(dǎo)體將耦合出與交流電大小和方向變化相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)電磁感應(yīng)電 路1為閉合電路時(shí)，還將產(chǎn)生感應(yīng)電流，也即感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)所包含的感應(yīng)電參數(shù)與 被測(cè)電路的電參數(shù)相對(duì)應(yīng)，可根據(jù)感應(yīng)電參數(shù)得出被測(cè)電路的電參數(shù)。在電力系統(tǒng)中，交流輸電線路中的交流電的頻率和電壓一般比較穩(wěn)定，以110KV 為例，在距110KV交流輸電線5cm的位置上，其電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值都是固定的， 從而在這一位置上磁通量的變化率的絕對(duì)值也是固定的，則置于該位置上的導(dǎo)體因磁通量 變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值(或有效值)的絕對(duì)值也是固定的，其與110KV呈線性關(guān) 系。假定交流輸電線路輸送的為標(biāo)準(zhǔn)110KV交流電時(shí)，電磁感應(yīng)電路1感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)(也 即輸出的電壓)的有效值為M，則當(dāng)交流電為1IOKVX 0. 3%時(shí)，電磁感應(yīng)電路1輸出的電壓 的有效值也為ΜΧ0. 3%。同理，在距輸電線路距離為L(zhǎng)的位置上，電磁感應(yīng)電路1輸出的電 壓的有效值與M之間的比值也為固定值。在使用定位單元3確 定了電磁感應(yīng)電路1中導(dǎo)體 與輸電線路之間的距離后，即可根據(jù)上述對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)交流電的電壓進(jìn)行測(cè)算。由于電參數(shù)測(cè)量裝置不用直接接入被測(cè)電路，也就杜絕了由于電路接入導(dǎo)致的絕緣破壞和電路設(shè)計(jì)難 度及復(fù)雜性的增加，進(jìn)而影響測(cè)量精度的問(wèn)題的出現(xiàn)。上述導(dǎo)體可為電阻、電容或電感，只要保證導(dǎo)體可在磁通量發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)即可，在此不作贅述。對(duì)于電容分壓式傳感器而言，由于電容的耐壓水平有限，這使得電容分壓式電壓 互感器對(duì)于元件的要求極高，同時(shí)工藝也要求極高，因此在生產(chǎn)過(guò)程中存在廢品率高等問(wèn) 題。另外，電阻分壓式傳感器和電容分壓式傳感器均由于原材料自身的問(wèn)題無(wú)法應(yīng)用到 IlOkV以上的電力系統(tǒng)中。而本發(fā)明實(shí)施例所提供的傳感器則不存在上述問(wèn)題，因?yàn)榧词箤?本發(fā)明所提供的傳感器應(yīng)用于IlOkV以上的電力系統(tǒng)中，因其不直接與高壓信號(hào)連接，因 此對(duì)元器件的耐壓要求相對(duì)較低，其在工藝上的要求也相對(duì)較低。而前已述及電磁感應(yīng)電 路中的導(dǎo)體可為電阻、電容或電感，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行靈活選擇和設(shè)計(jì)， 從而進(jìn)一步降低了其工藝實(shí)現(xiàn)的局限性。 在本發(fā)明另一實(shí)施例中，參見(jiàn)圖2，上述電磁感應(yīng)電路包括電感L、電容C、電阻R、 信號(hào)輸出線Ll和接地線L2。其中，接地線L2 —端接地，另一端接入電容C和電阻R后與電 感L的一端相連接，電感L的另一端與信號(hào)輸出線Ll相連接。當(dāng)置于被測(cè)電路附近時(shí)，電 感L可耦合出與被測(cè)電路的磁通量變化相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。而通過(guò)選取合適的電感L、電 容C、電阻R，可令電磁感應(yīng)電路1在特定頻率下的等效阻抗呈現(xiàn)純阻性(也即電磁感應(yīng)電 路1實(shí)際上相當(dāng)于無(wú)感電容)，以最大限度地與被測(cè)電路中交流電的相位保持一致。在實(shí)際使用中，電感L制備方法如下選取直徑約1. 2mm、耐溫在180°C以上的銅質(zhì) 漆包線，將其按照一定方向纏繞在橡膠質(zhì)環(huán)形骨架上(各線圈間的間距保持一致，線圈匝 數(shù)和長(zhǎng)度一定)以制備出電感線圈，然后將電感線圈安裝在距離交流輸電線一定距離的元 件上，元件可以是目前常見(jiàn)的絕緣子、穿墻套管、可分離連接器等設(shè)備。此時(shí)，上述定位單元 具體可為將電感線圈固定于上述元件上的連接部，絕緣子、穿墻套管、可分離連接器等與交 流輸電線的距離是固定不變的，將電感線圈安裝于其上，則可根據(jù)前述的對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)交流 電的電壓進(jìn)行測(cè)量。信號(hào)輸出線Ll和接地線L2可選用帶有屏蔽層的信號(hào)線，而屏蔽層需 要接出線并與上述絕緣帽的地線相接，以屏蔽其他電磁干擾。當(dāng)然，在距交流輸電線路非常 近以至外界電磁干擾(比如其他相交流電的同頻干擾)較小可以忽略不計(jì)的情況下，或者 精度要求低的情況下，也可以相應(yīng)的減小硬件設(shè)計(jì)和/或軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。在本實(shí)施例中，電感L產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)￡ 二，,其中，η表示線圈的匝數(shù)，表
示磁通量變化率。目前，在電力系統(tǒng)中，電壓測(cè)量通常采用電磁式互感器加以實(shí)現(xiàn)。電磁感應(yīng)式電 壓互感器的其工作原理與變壓器相同，其基本結(jié)構(gòu)包括鐵芯原繞組(一次側(cè)繞組)和副繞 組(二次側(cè)繞組)。在測(cè)量時(shí)，需要將原繞組接入交流輸電線路(也即被測(cè)電路)，原繞組 中即有交流電流流入，并產(chǎn)生勵(lì)磁作用，在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通，這個(gè)交變磁通不僅穿過(guò) 一次側(cè)繞組，同時(shí)也穿過(guò)二次側(cè)繞組，使二次側(cè)繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)二次側(cè)繞組接負(fù)載 時(shí)便輸出電壓，且該輸出電壓與原繞組中的電壓(即交流輸電線路的電壓)成線性關(guān)系，因 此通過(guò)測(cè)量二次側(cè)繞組的輸出電壓，再根據(jù)該線性關(guān)系，即可得出交流輸電線路的交變電 壓。并且，理論上，二次側(cè)繞組的輸出電壓與其輸出電流的乘積等于一次側(cè)繞組中電壓與電流的乘積，即一次側(cè)繞組的輸出電能等于二次側(cè)繞組的輸出電能。由于電磁式互感器需要 使用鐵芯，而鐵芯導(dǎo)磁會(huì)產(chǎn)生磁飽和現(xiàn)象，因此一般的電磁式互感器不能測(cè)量很高的電壓。 如要制造出滿足高壓測(cè)量的電磁式互感器，則需要使用大量有色金屬，其價(jià)格也十分昂貴， 并且制造出的電磁互感器體積也將相當(dāng)巨大。另外，電磁式互感器在測(cè)量過(guò)程中，如果發(fā)生 二次短路，將產(chǎn)生大電流，進(jìn)而可導(dǎo)致互感器損壞乃至燒毀，甚至還可能造成更大的電力事 故。而本發(fā)明實(shí)施例中的電參數(shù)測(cè)量裝置無(wú)需使用鐵芯，不存在磁飽和現(xiàn)象，與傳統(tǒng)電磁式 互感相比，具有測(cè)量范圍大、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，可適合于各種電壓等級(jí)，特別是高壓和 超高壓領(lǐng)域中的電壓測(cè)量。此外，本實(shí)施例中的電磁感應(yīng)電路還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝靈活的特點(diǎn)，可以方便應(yīng) 用于各種電路中而不受環(huán)境限制，因此戶外戶內(nèi)均可方便安裝。而由于電磁感應(yīng)電路等效 為無(wú)感電容，其自身?yè)p耗極小，這樣保證了其可長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。需要注意的是，在本實(shí)施例中，電磁感應(yīng)電路為開(kāi)放式電路，感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào) 僅由信號(hào)輸出線Ll向感應(yīng)信號(hào)處理單元輸出(即為單輸出方式)，此時(shí)電磁感應(yīng)電路輸出 的僅為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)。在本發(fā)明其他實(shí)施例中，也可將接地線L2作為另一信號(hào)輸出線與 感應(yīng)信號(hào)處理單元相連接，此時(shí)電磁感應(yīng)電路為一閉合電路，輸出的信號(hào)為感應(yīng)電流信號(hào)。 而以下所有實(shí)施例將以電磁感應(yīng)電路輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)模擬信號(hào)為例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案 加以闡述?？紤]到由電磁感應(yīng)電路輸出的感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)的強(qiáng)度較弱，并存在高次諧波 成分，參見(jiàn)圖3，在本發(fā)明另一實(shí)施例中，上述所有實(shí)施例中的感應(yīng)信號(hào)處理單元可包括模 擬信號(hào)處理單元，而模擬信號(hào)處理單元?jiǎng)t包括相連接的放大電路4和濾波電路5。其中，放 大電路4包括一級(jí)放大電路和二級(jí)放大電路(圖3中未示出)，濾波電路5的輸入端與電磁 感應(yīng)電路1的輸出端相連接。當(dāng)然，在本發(fā)明其他實(shí)施例中，也可以是一級(jí)放大電路的輸入 端與電磁感應(yīng)電路1的輸出端相連接，在此不再贅述。上述濾波電路5可濾除預(yù)定閾值以上的高次諧波，例如，當(dāng)預(yù)定閾值為1000赫茲 (Hz)時(shí)，濾波電路5可用于濾除感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)中1000Hz以上的諧波成分(也即工 頻-50Hz的20次諧波成分)。圖4示出了一種最基本的濾波電路，該電路由并聯(lián)連接的電阻RA1、電容CAl和連 接線組成，感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)從電阻RAl側(cè)輸入，從電容CAl側(cè)輸出。電容具有傳送交流、 隔離直流的特性，因此，電容CAl可對(duì)感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)中的直流成分進(jìn)行濾除，并可對(duì) 感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)整。除了圖4所示的濾波電路外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可應(yīng)用其他現(xiàn)有濾波電路進(jìn)行高 頻濾波，在此不作贅述。至于放大電路4，一級(jí)放大電路主要用于對(duì)感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行電壓/電流 放大處理，使其幅值進(jìn)入一定的范圍區(qū)間，以滿足后級(jí)處理的要求。經(jīng)過(guò)一級(jí)放大后的感應(yīng) 電參數(shù)模擬信號(hào)，進(jìn)入二級(jí)放大電路。二級(jí)放大電路主要是對(duì)感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行功 率放大，以滿足負(fù)載的要求，保證信號(hào)的正確輸出，二級(jí)放大電路是主要的放大級(jí)，其輸出 的感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)的電壓幅值在0-100V之間。當(dāng)然輸出電壓范圍可以根據(jù)負(fù)載的要 求可以通過(guò)改變二級(jí)功放來(lái)滿足要求。為改善性能，上述一級(jí)放大電路和/或二級(jí)放大電路 可引入負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，以穩(wěn)定放大電路的工作點(diǎn)，此外，負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)的引入還可增加放大增益的恒定性，減少非線性失 真、抑制噪聲等。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，一級(jí)放大電路可為由三極管構(gòu)成的共射極放大電路或共集電極電 路，也可為由場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的共源極電路或共漏極電路，當(dāng)然，也可由集成電路運(yùn)算放大器 與其他器件配合實(shí)現(xiàn)一級(jí)放大電路的功能。圖5示出了上述一級(jí)放大電路的一種結(jié)構(gòu)，包 括集成電路運(yùn)算放大器Al、電阻RA2、RA3和RA4，其中，電阻RA2與Al的正輸入端相連接； 電阻RA3 —端與Al的負(fù)輸入端相連接，另一端接地；電阻RA4 —端與Al的輸出端相連接， 其另一端與Al的負(fù)輸入端相連接，RA3和RA4組成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。
ΑΛ在該放大電路中，輸出電壓Vo與輸入電壓Vi間的關(guān)系為=Fo = W1^FK 因此，
RA3
適當(dāng)調(diào)節(jié)電阻RA3和RA4，可控制輸出電壓Vo的幅值。同理，二級(jí)放大電路也可由三極管、場(chǎng)效應(yīng)管或集成電路運(yùn)算放大器構(gòu)成。圖6示 出了二級(jí)放大電路的一種結(jié)構(gòu)，包括集成電路運(yùn)算放大器A2、電阻RA5、RA6和數(shù)字電位器 6。其中，電阻RA5、RA6和數(shù)字電位器6組成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字電位器也稱為數(shù)控電位器，是一種可由SPI指令控制其阻值改變的器件。在 本實(shí)施例中，數(shù)字電位器6的型號(hào)為AD5160，量程為5. 6K歐姆，分成256份，每份對(duì)應(yīng)電阻 值為20歐姆。其1、8腳分別與電阻RA6的一端相連接，2腳接正電壓(5V)，3腳接地，4腳 接時(shí)鐘(CLK)，5腳用于接收SPI指令(時(shí)鐘下降沿有效)，6腳用于接收片選信號(hào)(低電平 有效)，7腳懸空。在工作時(shí)，數(shù)字電位器6可根據(jù)接收的SPI指令改變其阻值，進(jìn)而改變二級(jí)放大電 路的功率放大增益。同理，圖5所示一級(jí)放大電路中的RA3或RA4也可為數(shù)字電位器，以可根據(jù)SPI指 令改變其阻值，從而達(dá)到對(duì)一級(jí)放大電路放大增益進(jìn)行控制的目的。傳感線圈本身的特性以及模擬處理電路中存在的容性器件，均可導(dǎo)致感應(yīng)電參數(shù) 模擬信號(hào)的相位發(fā)生偏移，這樣其與被測(cè)電路中交流電的相位將產(chǎn)生相位差。為此，如圖7 所示，上述所有實(shí)施例中的模擬信號(hào)處理單元還可包括移相電路6以對(duì)感應(yīng)電參數(shù)模擬信 號(hào)進(jìn)行相位矯正，使其相位與交流電的相位一致，從而保證相角的一致性和相位零點(diǎn)。移相 電路6的設(shè)置位置比較靈活，只要設(shè)于感應(yīng)信號(hào)電路2、放大電路4和濾波電路5任意二者 之間即可。圖8示出了上述移相電路的一種典型電路，在該電路中，由電阻R1-R4、電容C1-C2 以及集成電路運(yùn)算放大器A3組成全通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)的相位的矯 正。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可應(yīng)用其他現(xiàn)有移相電路來(lái)進(jìn)行相位矯正，在此不作贅述。上述所有實(shí)施例中電參數(shù)測(cè)量裝置的輸出信號(hào)均為模擬信號(hào)，考慮到數(shù)字化技術(shù) 越來(lái)越受到重視，本發(fā)明以后的實(shí)施例將引入數(shù)據(jù)處理單元對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理。圖9示出了引入數(shù)據(jù)處理單元的電參數(shù)測(cè)量裝置的一種結(jié)構(gòu)，包括電磁感應(yīng)電 路1、感應(yīng)信號(hào)處理單元2、定位單元3、模擬信號(hào)處理單元和數(shù)據(jù)處理單元7，模擬信號(hào)處理 單元包括順次連接的移相電路6、濾波電路5、一級(jí)放大電路8、二級(jí)放大電路9，一級(jí)放大電 路8的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)中包括數(shù)字電位器。上述各單元工作原理是這樣的感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)入模擬信號(hào)處理單元，經(jīng)移相電路6和濾波電路5的移相、濾波后，再由一級(jí)放大電路8進(jìn)行第一級(jí)放大，其放大倍 數(shù)(增益)依數(shù)字電位器阻值的變化而變化。感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)從一級(jí)放大電路8出來(lái) 后分為兩路信號(hào)，其中一路信號(hào)進(jìn)入二級(jí)放大電路9進(jìn)行第二次放大，最終輸出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 的數(shù)值(大約在OV到60V之間)；另一路信號(hào)則進(jìn)入電壓跟隨器10 (電壓跟隨器10也稱為 共集電極電路，其特點(diǎn)是輸出電壓近似等于輸入電壓，輸入電阻高而輸出電阻低，可起到阻 抗變換的作用。在多級(jí)電子電路中，共集電極電路一般用作中間級(jí))，從電壓跟隨器10輸出 的感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)又分為兩部分，一部分直接輸出，另一部分進(jìn)入數(shù)據(jù)處理單元7，執(zhí) 行數(shù)字處理過(guò)程。數(shù)據(jù)處理單元7還將向一級(jí)放大電路8中的數(shù)字電位器發(fā)出SPI指令， 以控制數(shù)字電位器的阻值，進(jìn)而控制一級(jí)放大電路8的放大倍數(shù)。具體的，參見(jiàn)圖10，上述數(shù)據(jù)處理單元包括將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換單 元11和對(duì)所述數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的中央處理單元12，在本實(shí)施例中，上述模擬信號(hào)包括感應(yīng)電 參數(shù)模擬信號(hào)，相應(yīng)的，由轉(zhuǎn)換單元11轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)據(jù)包括感應(yīng)電參數(shù)數(shù)據(jù)。當(dāng)然，上述模 擬信號(hào)也可包括其他種類的模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換單元11同樣可將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸 出。至于轉(zhuǎn)換單元11，則包括模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)值采集單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于將模 擬信號(hào)的有效值轉(zhuǎn)換成直流數(shù)值，以方便數(shù)值采集單元直接對(duì)直流數(shù)值進(jìn)行采樣。經(jīng)轉(zhuǎn)換 單元11輸出的信號(hào)已變?yōu)榻?jīng)過(guò)量化的數(shù)據(jù)。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路可為多個(gè)，視需要轉(zhuǎn)換的模擬信 號(hào)的數(shù)量而定。在本發(fā)明其他實(shí)施例中，如圖11所示，上述電參數(shù)測(cè)量裝置還可包括溫度感應(yīng)單 元13。溫度感應(yīng)單元13包括相連接的溫度采集電路14和溫度信號(hào)放大電路15，其中，溫 度采集電路14用于根據(jù)溫度生成溫度模擬信號(hào)，而溫度信號(hào)放大電路15用于對(duì)所述溫度 采集電路生成的溫度模擬信號(hào)進(jìn)行放大處理。在本實(shí)施例中，溫度放大電路15的輸出端與轉(zhuǎn)換單元11的輸入端相連。因此，本 實(shí)施例中的模擬信號(hào)包括感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)和溫度模擬信號(hào)，相應(yīng)的，由轉(zhuǎn)換單元11輸 出的數(shù)據(jù)包括感應(yīng)電參數(shù)數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)。圖12示出了上述溫度感應(yīng)單元的一種結(jié)構(gòu)，其中，溫度采集電路14包括一橋式電 路，該橋式電路中包括Rql_Rq3以及PT100鉬金屬溫度傳感器，PT100鉬金屬溫度傳感器的 電阻值可隨著溫度的升高而增加。Rql與Rq2的比值為定值，而Rq3與PT100的電阻值的比值隨溫度的變化而變化， 當(dāng)周圍溫度恒定時(shí)，A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差也恒定(有時(shí)可能為零)，其輸出的差動(dòng)信號(hào)(即溫 度模擬信號(hào))也恒定(有時(shí)可能為零)。該差動(dòng)信號(hào)進(jìn)入U(xiǎn)7做第一級(jí)運(yùn)放，其放大倍數(shù)為 10，從U7輸出后進(jìn)入U(xiǎn)8做次級(jí)運(yùn)放，其增益為6。經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大后，上述差動(dòng)信號(hào)變成0到 5V的、符合轉(zhuǎn)換單元電壓要求的信號(hào)。而當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，PT100的電阻值也將隨之發(fā)生 變化，造成Rq3與PT100的電阻值的比值的變化，A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差隨之發(fā)生相應(yīng)變動(dòng)， 其輸出的差動(dòng)信號(hào)也將發(fā)生變化并最終導(dǎo)致溫度感應(yīng)單元輸出的溫度模擬信號(hào)發(fā)生變化。盡管上述電參數(shù)測(cè)量裝置的模擬信號(hào)處理單元已對(duì)電參數(shù)模擬參數(shù)信號(hào)已經(jīng)進(jìn) 行了一系列處理，但由于整個(gè)電路中存在多個(gè)有源器件，在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，這些有源器件可能 工作到其傳輸特性的非線性部分，從而使輸出的電參數(shù)模擬參數(shù)信號(hào)的波形產(chǎn)生非線性失 真，而一些線性電抗元件也可能使電參數(shù)模擬參數(shù)信號(hào)的波形產(chǎn)生線性失真，而由于電力系統(tǒng)一般為A、B、C三相交變電，某一相交變電還將對(duì)其他相交變電的測(cè)量產(chǎn)生同頻干擾。 另外，溫度變化(比如電路中有源器件工作時(shí)會(huì)發(fā)熱引起有源器件自身溫度的升高，而環(huán) 境溫度也并非恒定不變，其變化也可引起有源器件自身溫度的變化)也將會(huì)使有源器件的 傳輸參數(shù)發(fā)生變化，即產(chǎn)生溫漂。當(dāng)對(duì)信號(hào)的精確度要求不高時(shí)，可以忽略上述失真、同頻干擾和溫漂，但當(dāng)需要進(jìn)行精確計(jì)量時(shí)，則需考慮對(duì)上述失真、同頻干擾和溫漂進(jìn)行處理。例如，在本發(fā)明其他實(shí)施例中，上述中央處理單元可包括補(bǔ)償單元，以對(duì)轉(zhuǎn)換單元 輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償處理并生成相應(yīng)的參數(shù)，以及根據(jù)所述參數(shù)控制所述數(shù)字電位器的阻值。補(bǔ)償單元對(duì)轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行的補(bǔ)償可包括線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償。其中， 線性補(bǔ)償由線性補(bǔ)償模塊執(zhí)行，而溫度補(bǔ)償由溫度補(bǔ)償模塊執(zhí)行。線性補(bǔ)償模塊將從轉(zhuǎn)換 單元輸出的感應(yīng)電參數(shù)數(shù)據(jù)中的電壓/電流值分成若干份(如10份)，然后根據(jù)大量的模 擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別對(duì)每一份設(shè)置一個(gè)參數(shù)，并將參數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電位器指令，該數(shù)字電位器 指令可通過(guò)SPI總線發(fā)送給數(shù)字電位器，數(shù)字電位器根據(jù)該指令改變其電阻值，從而實(shí)現(xiàn) 對(duì)模擬信號(hào)處理單元的輸出的控制；溫度補(bǔ)償模塊主要利用轉(zhuǎn)換單元輸出的感應(yīng)電參數(shù)數(shù) 據(jù)和溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度補(bǔ)償運(yùn)算，并生成數(shù)字電位器指令，該數(shù)字電位器指令可通過(guò)SPI 總線發(fā)送給數(shù)字電位器，數(shù)字電位器根據(jù)該指令改變其電阻值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)處理 單元的輸出的控制。需要注意的是，上述線性補(bǔ)償模塊和溫度補(bǔ)償模塊的工作模式可包括但不限于以 下幾種方式一，線性補(bǔ)償模塊可處于實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，而溫度補(bǔ)償模塊則只在周圍環(huán)境的溫 度發(fā)生明顯變化時(shí)才進(jìn)行溫度補(bǔ)償運(yùn)算并生成數(shù)字電位器指令(通常會(huì)預(yù)設(shè)閾值，當(dāng)溫度 變化量超過(guò)閾值時(shí)，溫度補(bǔ)償模塊進(jìn)入工作狀態(tài))。通常方式一所提供的工作模式適用于輸 電線路的負(fù)載經(jīng)常發(fā)生波動(dòng)的情況；方式二，線性補(bǔ)償模塊和溫度補(bǔ)償模塊每隔預(yù)定時(shí)長(zhǎng) 進(jìn)入工作狀態(tài)；方式三，線性補(bǔ)償模塊在轉(zhuǎn)換單元輸出的感應(yīng)電參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)生明顯變化時(shí) 進(jìn)入工作狀態(tài)(通常會(huì)預(yù)設(shè)閾值，當(dāng)感應(yīng)電參數(shù)數(shù)據(jù)的變化量超過(guò)閾值時(shí)，線性補(bǔ)償模塊 進(jìn)入工作狀態(tài))，而溫度補(bǔ)償模塊也只在周圍環(huán)境的溫度發(fā)生明顯變化時(shí)才進(jìn)入工作狀態(tài)。 方式二和三所提供的工作模式適用于負(fù)荷穩(wěn)定的情況。無(wú)論處于哪種工作模式，當(dāng)線性補(bǔ)償模塊和溫度補(bǔ)償模塊同時(shí)輸出數(shù)字電位器指 令時(shí)，線性補(bǔ)償模塊輸出的數(shù)字電位器指令將被屏蔽或者先被執(zhí)行。或者，上述線性補(bǔ)償模塊只負(fù)責(zé)對(duì)轉(zhuǎn)換單元輸出的感應(yīng)電參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性補(bǔ)償 處理，輸出經(jīng)線性補(bǔ)償處理的感應(yīng)電參數(shù)數(shù)據(jù)，以及向溫度補(bǔ)償模塊發(fā)送參數(shù)。而溫度補(bǔ)償 模塊在轉(zhuǎn)換單元輸出的溫度數(shù)據(jù)未發(fā)生變化時(shí)，不進(jìn)行溫度補(bǔ)償處理，直接根據(jù)線性補(bǔ)償 模塊發(fā)送的參數(shù)生成數(shù)字電位器指令并將其發(fā)送給數(shù)字電位器；而當(dāng)轉(zhuǎn)換單元輸出的溫度 數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，溫度補(bǔ)償模塊根據(jù)溫度數(shù)據(jù)對(duì)經(jīng)線性補(bǔ)償處理的感應(yīng)電參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行溫 度補(bǔ)償處理，并根據(jù)溫度數(shù)據(jù)和線性補(bǔ)償模塊發(fā)送的參數(shù)生成數(shù)字電位器指令。在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述電參數(shù)測(cè)量裝置的中央處理單元還可包括干擾處理單 元，干擾處理單元可對(duì)上述感應(yīng)電參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理和/或同頻干擾處理。其中濾波 處理方法很多，主要分為高通濾波、低通濾波和帶通濾波三種。此外，在本發(fā)明其他實(shí)施例中，還可包括手動(dòng)線性調(diào)節(jié)單元，以方便安裝人員進(jìn)行安裝調(diào)試。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，手動(dòng)線性調(diào)節(jié)單元可為與數(shù)字電位器相連的控制按鈕，安裝人員通 過(guò)操作控制按鈕，可對(duì)數(shù)字電位器阻值的增減進(jìn)行控制。在本發(fā)明其他實(shí)施例中，上述所有實(shí)施例中還可包括正確數(shù)據(jù)監(jiān)控及處理單元， 數(shù)據(jù)監(jiān)控及處理單元是面向用戶或者通訊接口的單元，主要作用是將低壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為可讀 或標(biāo)準(zhǔn)的傳輸信號(hào)。本單元可以是當(dāng)?shù)夭僮黠@示界面，其接口可以是標(biāo)準(zhǔn)RJ45接口或其他 接口。在實(shí)際應(yīng)用中，上述所有實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理單元的所有功能均可由DSP微處理 器加以實(shí)現(xiàn)。DSP微處理器具有可編程性，受溫度、環(huán)境等外部參與影響小，容易實(shí)現(xiàn)集成， 方便調(diào)整系數(shù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波，可實(shí)現(xiàn)模擬處理不能實(shí)現(xiàn)的功能(例如線性相位、多抽樣 率處理、級(jí)聯(lián)等)等優(yōu)點(diǎn)，并可處理頻率非常低的信號(hào)。下面將以使用DSP微處理器的電參數(shù)測(cè)量裝置為例進(jìn)行描述。在本實(shí)施例中，參見(jiàn)圖13，電參數(shù)測(cè)量裝置包括電磁感應(yīng)電路1、感應(yīng)信號(hào)處理單 元2 (感應(yīng)信號(hào)處理單元2中放大電路的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)中包括數(shù)字電位器)、定位單元3 (定位 單元3具體可為激光測(cè)距儀，以精準(zhǔn)測(cè)算電磁感應(yīng)電路1中的導(dǎo)體與被測(cè)電路間的距離)、 溫度感應(yīng)單元13、鍵盤16、IXD顯示屏17、通用通訊串口 18，以及與上述各單元相連接的 DSP微處理器。本實(shí)施例中的DSP微處理器具體為微芯公司的DSPIC30f4013單片機(jī)，其內(nèi) 部有DSP引擎，可以更方便的做一些DSP運(yùn)算，其工作頻率為19. 668MHZ，串行口波特率為 9600，SPI工作時(shí)鐘為上述單片機(jī)的頻率的1/4。需要注意的是，本實(shí)施例中的電參數(shù)測(cè)量裝置是對(duì)A、B、C三相交流電進(jìn)行電壓數(shù) 據(jù)采集，每一相的電壓數(shù)據(jù)的采集都需要用到一組電磁感應(yīng)電路1和感應(yīng)信號(hào)處理單元2， 因此電磁感應(yīng)電路1和感應(yīng)信號(hào)處理單元2的數(shù)量各為三個(gè)。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要將三個(gè) 電磁感應(yīng)電路1分別置于高壓?jiǎn)蜗嗑€路的同一側(cè)。由于原理相同，圖3中只示出感應(yīng)A相 交流電的一對(duì)電磁感應(yīng)電路1和感應(yīng)信號(hào)處理單元2。上述各分部工作流程如下DSP微處理器對(duì)由感應(yīng)信號(hào)處理單元2輸出的電壓模擬信號(hào)和溫度感應(yīng)單元13輸 出的溫度模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換啟動(dòng)時(shí)采樣也立即開(kāi)始，采樣結(jié)束后開(kāi) 始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后又立即進(jìn)行采樣。在采樣時(shí)，DSP微處理器進(jìn)行循序掃描，并且在完成 12次轉(zhuǎn)換采樣后中斷對(duì)模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換采樣，然后將轉(zhuǎn)換出來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)濾波處理和同頻 干擾處理，將其還原成電壓數(shù)據(jù)并進(jìn)行補(bǔ)償處理。在做完補(bǔ)償處理后，DSP微處理器會(huì)將溫 度數(shù)據(jù)以及經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后的電壓數(shù)據(jù)通過(guò)LCD顯示屏17顯示出來(lái)，并結(jié)合補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果生成一 個(gè)控制數(shù)字電位器的SPI指令，通過(guò)SPI總線將指令發(fā)送給數(shù)字電位器。數(shù)字電位器根據(jù)該 SPI指定改變其阻值，其阻值的改變反饋到放大電路部分，可進(jìn)而控制模擬信號(hào)處理單元的 輸出。通用通訊串口 18可實(shí)現(xiàn)DSP微處理器與其他單元或外接設(shè)備的通訊。DSP中可能涉及的濾波處理的主要算法包括基于瞬時(shí)無(wú)功理論的諧波檢測(cè)方 法、自適應(yīng)諧波檢測(cè)方法、基于瞬時(shí)無(wú)功理論和自適應(yīng)諧波檢測(cè)方法的綜合性能分析方法 等；對(duì)同頻干擾處理可能涉及的方法包括靜電激勵(lì)/電容拾振方式、雙端差分激勵(lì)/雙端 差分檢測(cè)的方法、相互抵消的方法等。上述所有實(shí)施例中的電參數(shù)測(cè)量裝置輸出的數(shù)據(jù)或 信號(hào)可作為中間數(shù)據(jù)或信號(hào)， 用于其他裝置或單元的信號(hào)/數(shù)據(jù)分析處理。
需要注意的是，由于電力系統(tǒng)中交流輸電線路中輸送的交流電的電壓等級(jí)一般比 較固定(比如10KV、35KV、50KV、110KV)，在本實(shí)施例中，DSP微處理器中可預(yù)先設(shè)置好距離 A相交流輸電線5cm時(shí)各電壓等級(jí)與導(dǎo)體輸出電壓之間的對(duì)應(yīng)參數(shù)。在測(cè)量過(guò)程中，可利用 激光測(cè)距儀調(diào)整導(dǎo)體與A相交流輸電線之間的距離，使其與A相交流輸電線之間的距離為 5cm，利用鍵盤16輸入電壓等級(jí)值，DSP微處理器即可計(jì)算出A相交流輸電線中交流電的實(shí) 際電壓值并通過(guò)LCD顯示屏17加以顯示；或者，在本發(fā)明其他實(shí)施例中，DSP微處理器中可 預(yù)先設(shè)置好某一電壓等級(jí)下，導(dǎo)體輸出電壓、導(dǎo)體距A相交流輸電線的距離L與交流電電壓 之間的函數(shù)關(guān)系，在測(cè)量過(guò)程中，利用激光測(cè)距儀獲取L并通過(guò)鍵盤16輸入(當(dāng)然，也可設(shè) 計(jì)為激光測(cè)距儀獲取L后直接向DSP提供數(shù)據(jù))，DSP微處理器即可計(jì)算出交流輸電線中交 流電的實(shí)際電壓值并通過(guò)LCD顯示屏17加以顯示。當(dāng)然，鍵盤16也可作為人工調(diào)節(jié)校準(zhǔn) 工具，對(duì)數(shù)字電位器或者DSP進(jìn)行調(diào)節(jié)校準(zhǔn)。對(duì)B相和C相交流電電壓的測(cè)算與對(duì)A相交 流電電壓的測(cè)算相類似，在此不作贅述。另外，在需要考慮同頻干擾時(shí)，激光測(cè)距儀還可將導(dǎo)體分別與A、B、C相之間的距 離提供給DSP微處理器進(jìn)行同頻干擾處理。
本發(fā)明實(shí)施例即提供了一種電參數(shù)測(cè)量裝置，該裝置包括如上述所有實(shí)施例中任 一實(shí)施例所述的電參數(shù)測(cè)量裝置和對(duì)所述電參數(shù)測(cè)量裝置輸出的信號(hào)或數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的 處理單元；所述信號(hào)至少包括感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)和溫度模擬信號(hào)中的一種，所述數(shù)據(jù)至少 包括感應(yīng)電參數(shù)數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)中的一種。處理單元如何對(duì)電參數(shù)測(cè)量裝置輸出的信號(hào)進(jìn)行處理應(yīng)視實(shí)際要求而定，其實(shí)際 要求可為測(cè)量被測(cè)電路的對(duì)地電壓、測(cè)量被測(cè)電路中的交變電流、測(cè)量被測(cè)電路的功率輸
ψ絕
OD寸。與之相對(duì)應(yīng)，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于電參數(shù)測(cè)量裝置的電參數(shù)測(cè)量方 法，該電參數(shù)測(cè)量裝置包括電磁感應(yīng)電路，而電磁感應(yīng)電路中包括導(dǎo)體，上述方法包括對(duì)所述電磁感應(yīng)電路進(jìn)行定位；利用導(dǎo)體獲取與被測(cè)電路的磁通量變化相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)，感應(yīng)電參 數(shù)模擬信號(hào)包括感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和/或感應(yīng)電流；對(duì)所述感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行處理。需要注意的是，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案并不僅限于電力系統(tǒng)中交變電電參數(shù)的 測(cè)量，其可對(duì)磁通量發(fā)生變化的任何電路進(jìn)行非接觸式感應(yīng)及測(cè)量。本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他 實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分流程，是可以 通過(guò)計(jì)算機(jī)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，所述的程序可存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì) 中，所述程序在執(zhí)行時(shí)，可包括如上述各方法的實(shí)施例的流程。其中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)可為 磁碟、光盤、只讀存儲(chǔ)記憶體(Read-Only Memory,ROM)或隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體(Random Access Memory, RAM)等。對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一 致 的最寬的范圍。
權(quán)利要求
一種電參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，包括電磁感應(yīng)電路、感應(yīng)信號(hào)處理單元和定位單元；所述電磁感應(yīng)電路包括導(dǎo)體和至少一個(gè)輸出端；所述導(dǎo)體用于獲取與被測(cè)電路的磁通量變化相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)，所述感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)至少包括感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)和感應(yīng)電流信號(hào)中的一種；所述定位單元用于確定所述導(dǎo)體與被測(cè)電路之間的距離；所述感應(yīng)信號(hào)處理單元用于對(duì)所述電磁感應(yīng)電路輸出的感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行處理。
2.如權(quán)利要求1所述的電參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述感應(yīng)信號(hào)處理單元包括模 擬信號(hào)處理單元，所述模擬信號(hào)處理單元包括相連接的放大電路和濾波電路，所述放大電 路包括相連接的一級(jí)放大電路和二級(jí)放大電路，所述一級(jí)放大電路或?yàn)V波電路的輸入端與 所述電磁感應(yīng)電路的輸出端相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的電參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述模擬信號(hào)處理單元還包括 移相電路。
4.如權(quán)利要求2所述的電參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述感應(yīng)信號(hào)處理單元還包括 數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元包括將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換單元和對(duì)所述數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理的中央處理單元，所述模擬信號(hào)包括所述感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)，所述數(shù)據(jù)包括 感應(yīng)電參數(shù)數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的電參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述一級(jí)放大電路和/ 或二級(jí)放大電路包括負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，所述負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)中包括數(shù)字電位器。
6.如權(quán)利要求5所述的電參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述中央處理單元包括補(bǔ)償單 元，所述補(bǔ)償單元用于對(duì)轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償處理，生成相應(yīng)的指令并發(fā)送給所 述數(shù)字電位器。
7.如權(quán)利要求6所述的電參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述中央處理單元還包括干擾 處理單元，所述干擾處理單元用于對(duì)所述感應(yīng)電參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理和/或同頻干擾處理。
8.如權(quán)利要求7所述的電參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，還包括溫度感應(yīng)單元； 所述溫度感應(yīng)單元包括相串聯(lián)的溫度采集電路和溫度信號(hào)放大電路；所述溫度采集電路用于根據(jù)溫度生成溫度模擬信號(hào)；所述溫度信號(hào)放大電路用于對(duì)所述溫度采集電路生成的溫度模擬信號(hào)進(jìn)行放大處理， 所述溫度信號(hào)放大電路的輸出端與所述轉(zhuǎn)換單元相連接；所述模擬信號(hào)還包括溫度模擬信號(hào)，所述數(shù)據(jù)還包括溫度數(shù)據(jù)。
9.一種電參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的電參數(shù)測(cè)量 裝置和對(duì)所述電參數(shù)測(cè)量裝置輸出的信號(hào)或數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的處理單元；所述信號(hào)至少包括感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)和溫度模擬信號(hào)中的一種，所述數(shù)據(jù)至少包括 感應(yīng)電參數(shù)數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)中的一種。
10.一種基于電參數(shù)測(cè)量裝置的電參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，所述電參數(shù)測(cè)量裝置包 括電磁感應(yīng)電路，所述電磁感應(yīng)電路包括導(dǎo)體，所述方法包括對(duì)所述導(dǎo)體進(jìn)行定位；利用導(dǎo)體獲取與被測(cè)電路的磁通量變化相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)，所述感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)包括感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和/或感應(yīng)電流； 對(duì)所述感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行處理。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)電參數(shù)測(cè)量裝置、系統(tǒng)及方法，上述裝置包括電磁感應(yīng)電路、感應(yīng)信號(hào)處理單元和定位單元；電磁感應(yīng)電路包括導(dǎo)體；導(dǎo)體用于獲取與被測(cè)電路的磁通量變化相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)；定位單元用于確定所述導(dǎo)體與被測(cè)電路之間的距離；感應(yīng)信號(hào)處理單元用于對(duì)電磁感應(yīng)電路輸出的感應(yīng)電參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行處理。電壓或電流的大小和方向的變化可引起周圍磁通量的變化，如將上述導(dǎo)體定位于被測(cè)電路周圍某一位置，導(dǎo)體將耦合出與被測(cè)電路中交流電大小和方向變化相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并進(jìn)而得到被測(cè)電路的電參數(shù)，也即上述裝置不用接入被測(cè)電路即可獲取被測(cè)電路的電參數(shù)，從而不存在因存在接觸壓差而導(dǎo)致的一系列問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01R15/20GK101846699SQ20101018550
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者牟君, 田麗麗, 由恒遠(yuǎn), 趙廷發(fā), 辛靜, 陳忠強(qiáng) 申請(qǐng)人:青島特銳德電氣股份有限公司