專利名稱：工頻信號向量測量裝置相位誤差校正電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對工頻信號向量測量裝置進行相位誤差校正的電路及采用該電路的相位誤差校正方法。
背景技術(shù)：
在電力行業(yè)，傳統(tǒng)的電表測試數(shù)據(jù)為幅值、功率、頻率、電能計量等信息。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，工頻向量測量裝置越來越多的應(yīng)用到電力系統(tǒng)中。該向量測量裝置不僅能夠測量電力信號的幅值、功率、頻率等信息，還能測量電力信號的相位信息。在電表及工頻向量測量裝置當(dāng)中，信號輸入電路均采用微型互感器來進行信號變換和隔離。由于工頻信號通過微型互感器后，會引入相移，且這個相移隨著輸入工頻信號的 幅值非線性變化。因此在工頻向量測量裝置之中必須采取措施，來校正由于相移造成的相位測量誤差，以獲得更高的測量精度?，F(xiàn)有的校正措施有以下幾種。例如申請?zhí)枮?00920033579. 6的實用新型專利使用了標(biāo)準(zhǔn)互感器作為校正對比通道，但應(yīng)用此專利提供的方法無法實現(xiàn)多個幅值點的誤差數(shù)據(jù)的校正。申請?zhí)枮?00910065392. 9的專利使用了純硬件電路的方式對互感器誤差進行補償，此專利提供方法的缺點是當(dāng)測量信號幅值變化范圍很大時，補償效果不好，且針對每一個微型互感器必須有一組對應(yīng)的硬件補償電路，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種校正量程范圍寬，補償效果好，且成本低的相位誤差校正電路。本發(fā)明的另一個目的是提供了一種采用該電路的相位誤差校正方法。為了達到上述目的，本發(fā)明的一個技術(shù)方案是提供了一種工頻信號向量測量裝置相位誤差校正電路，其特征在于包括數(shù)字量輸入單元、互感器輸入通道及校正輸入通道，數(shù)字量輸入單元連接主控單元，由通過改變數(shù)字量輸入狀態(tài)向主控單元標(biāo)定不同的標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值，并通過數(shù)字量輸入單元改變工作狀態(tài)，互感器輸入通道及校正輸入通道的輸出端連接高速ADC單元，高速ADC單元連接主控單元，互感器輸入通道的輸出端與主控單元之間連接有過零檢測電路，當(dāng)處于校正操作狀態(tài)時，互感器輸入通道及校正輸入通道的輸入端并聯(lián)接入標(biāo)準(zhǔn)信號源。優(yōu)選地，所述數(shù)字量輸入單元包括開關(guān)按鍵單元，開關(guān)按鍵單元連接光耦隔離電路，光耦隔離電路連接所述主控單元。優(yōu)選地，所述互感器輸入通道包括微型互感器，微型互感器的初級線圈連接分壓電路，其次級線圈連接信號放大電路，信號放大電路的輸出端分別連接所述過零檢測電路及所述高速ADC單元。優(yōu)選地，所述分壓電路為電阻分壓電路。優(yōu)選地，所述校正輸入通道為電阻分壓電路。本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是提供了一種采用上述的工頻信號向量測量裝置相位誤差校正電路的相位誤差校正方法，其特征在于，步驟為第一步、通過數(shù)字量輸入單元將整個設(shè)備設(shè)定在校正操作狀態(tài)，隨后，在互感器輸入通道及校正輸入通道的輸入端并聯(lián)接入標(biāo)準(zhǔn)信號源；第二步、通過改變數(shù)字量輸入狀態(tài)向主控單元標(biāo)定一個標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值，再通過標(biāo)準(zhǔn)信號源輸入與該標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值相對應(yīng)的電源信號；第三步、由主控單元分別測量經(jīng)由互感器輸入通道及校正輸入通道所輸出的互感器通道輸出信號及校正通道輸出信號，通過比較互感器通道輸出信號與校正通道輸出信號的相位，計算出與當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值相對應(yīng)的互感器引入誤差，并將當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值及其對應(yīng)的互感器引入誤差進行存儲；第四步、改變標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值，重復(fù)第二步及第三步，直至測試完所有需要測試的不同的標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值；
第五步、通過數(shù)字量輸入單元將整個設(shè)備設(shè)定在正常工作狀態(tài)，互感器輸入通道接入工作信號源，主控單元并工作信號源的幅值不同，依據(jù)存儲在其中的通過第一步至第四步獲得的數(shù)據(jù)應(yīng)用插值法計算出互感器誤差，進而對由互感器輸入通道獲得的互感器通道輸出信號的相位值進行補償。優(yōu)選地，在進行第三步時，由過零檢測電路在所述互感器通道輸出信號的正向過零點產(chǎn)生一個上升沿，所述主控單元捕獲該上升沿后，開始啟動對所述互感器通道輸出信號及所述校正通道輸出信號的測量計算。本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下有益效果1、大幅提高相位測量精度，可使輸入工頻信號在額定幅值10% 120%范圍內(nèi)，相位測量最大誤差達到O. 5°以下；2、降低了設(shè)備對互感器的要求，對降低產(chǎn)品成本有益；3、成本低、操作方便、實用性強。


圖I為本發(fā)明提供的一種工頻信號向量測量裝置相位誤差校正電路的電路框圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。如圖I所示，本發(fā)明提供了一種工頻信號向量測量裝置相位誤差校正電路，包括數(shù)字量輸入單元、互感器輸入通道I及校正輸入通道2，數(shù)字量輸入單元連接主控單元，由通過該變數(shù)字量輸入狀態(tài)向主控單元標(biāo)定不同的標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值，并通過數(shù)字量輸入單元改變工作狀態(tài)，互感器輸入通道I及校正輸入通道2的輸出端連接高速ADC單元，高速ADC單元連接主控單元，互感器輸入通道I的輸出端與主控單元之間連接有過零檢測電路，當(dāng)處于校正操作狀態(tài)時，互感器輸入通道I及校正輸入通道2的輸入端并聯(lián)接入標(biāo)準(zhǔn)信號源。其中，數(shù)字量輸入單元包括開關(guān)按鍵單元3，開關(guān)按鍵單元3連接光耦隔離電路，光耦隔離電路連接主控單元。互感器輸入通道I包括微型互感器Tl，微型互感器Tl的初級線圈連接分壓電路，其次級線圈連接信號放大電路，信號放大電路的輸出端分別連接所述過零檢測電路及所述高速ADC單元。分壓電路為由電阻R3及電阻R4組成的電阻分壓電路。信號放大電路包括運算放大器及跨接在運算放大器的輸入端與輸出端之間的電阻R5。校正輸入通道2為由電阻Rl及電阻R2組成的電阻分壓電路。本發(fā)明還提供了一種采用上述的工頻信號向量測量裝置相位誤差校正電路的相位誤差校正方法，其步驟為第一步、將整個幅值量程等間距劃分為若干點，每一個點作為一個校正點；第二步、通過數(shù)字量輸入單元的開關(guān)按鍵單元3選擇工作模式，從而將整個設(shè)備設(shè)定在校正操作狀態(tài)，隨后，在互感器輸入通道I及校正輸入通道2的輸入端并聯(lián)接入標(biāo)準(zhǔn)信號源；第三步、通過操作數(shù)字量輸入單元的開關(guān)按鍵單元3從而向主控單元標(biāo)定一個標(biāo)·準(zhǔn)信號輸入幅值，再通過標(biāo)準(zhǔn)信號源輸入與該標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值相對應(yīng)的電源信號；第四步、由主控單元分別測量經(jīng)由互感器輸入通道I及校正輸入通道2所輸出的互感器通道輸出信號及校正通道輸出信號。由過零檢測電路在互感器通道輸出信號的正向過零點產(chǎn)生一個上升沿，主控單元捕獲該上升沿后，開始啟動對互感器通道輸出信號及校正通道輸出信號的相位測量計算。通過比較互感器通道輸出信號與校正通道輸出信號的相位，計算出與當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值相對應(yīng)的互感器引入誤差，并將當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值及其對應(yīng)的互感器引入誤差作為幅值-誤差數(shù)據(jù)表中的一組數(shù)據(jù)存儲在主控單元的非易失存儲器內(nèi)；第五步、改變標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值，重復(fù)第二步至第四步，直至測試完所有校正點；第六步、通過數(shù)字量輸入單元將整個設(shè)備設(shè)定在正常工作狀態(tài)，互感器輸入通道I接入工作信號源，主控單元并工作信號源的幅值不同，依據(jù)幅值-誤差數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)應(yīng)用插值法計算出互感器誤差，進而對由互感器輸入通道I獲得的互感器通道輸出信號的相位值進行補償。
權(quán)利要求
1.一種工頻信號向量測量裝置相位誤差校正電路，其特征在于包括數(shù)字量輸入單元、互感器輸入通道(I)及校正輸入通道(2)，數(shù)字量輸入單元連接主控單元，由通過該變數(shù)字量輸入狀態(tài)向主控單元標(biāo)定不同的標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值，并通過數(shù)字量輸入單元改變工作狀態(tài)，互感器輸入通道(I)及校正輸入通道(2)的輸出端連接高速ADC單元，高速ADC單元連接主控單元，互感器輸入通道(I)的輸出端與主控單元之間連接有過零檢測電路，當(dāng)處于校正操作狀態(tài)時，互感器輸入通道(I)及校正輸入通道(2)的輸入端并聯(lián)接入標(biāo)準(zhǔn)信號源。
2.如權(quán)利要求I所述的一種工頻信號向量測量裝置相位誤差校正電路，其特征在于所述數(shù)字量輸入單元包括開關(guān)按鍵單元(3)，開關(guān)按鍵單元(3)連接光耦隔離電路，光耦隔離電路連接所述主控單元。
3.如權(quán)利要求I所述的一種工頻信號向量測量裝置相位誤差校正電路，其特征在于所述互感器輸入通道(I)包括微型互感器(Tl)，微型互感器(Tl)的初級線圈連接分壓電路，其次級線圈連接信號放大電路，信號放大電路的輸出端分別連接所述過零檢測電路及所述高速ADC單元。
4.如權(quán)利要求3所述的一種工頻信號向量測量裝置相位誤差校正電路，其特征在于所述分壓電路為電阻分壓電路。
5.如權(quán)利要求I所述的一種工頻信號向量測量裝置相位誤差校正電路，其特征在于所述校正輸入通道(2)為電阻分壓電路。
6.一種采用如權(quán)利要求I所述的工頻信號向量測量裝置相位誤差校正電路的相位誤差校正方法，其特征在于，步驟為 第一步、通過數(shù)字量輸入單元將整個設(shè)備設(shè)定在校正操作狀態(tài)，隨后，在互感器輸入通道(I)及校正輸入通道(2)的輸入端并聯(lián)接入標(biāo)準(zhǔn)信號源； 第二步、通過改變數(shù)字量輸入單元狀態(tài)向主控單元標(biāo)定一個標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值，再通過標(biāo)準(zhǔn)信號源輸入與該標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值相對應(yīng)的電源信號； 第三步、由主控單元分別捕獲經(jīng)由互感器輸入通道(I)及校正輸入通道(2)所輸出的互感器通道輸出信號及校正通道輸出信號，通過比較互感器通道輸出信號與校正通道輸出信號的相位，計算出與當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值相對應(yīng)的互感器引入誤差，并將當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值及其對應(yīng)的互感器引入誤差進行存儲； 第四步、改變標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值，重復(fù)第二步及第三步，直至測試完所有需要測試的不同的標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值； 第五步、通過數(shù)字量輸入單元將整個設(shè)備設(shè)定在正常工作狀態(tài)，互感器輸入通道(I)接入工作信號源，主控單元并工作信號源的幅值不同，依據(jù)存儲在其中的通過第一步至第四步獲得的數(shù)據(jù)應(yīng)用插值法計算出互感器誤差，進而對由互感器輸入通道(I)獲得的互感器通道輸出信號的相位值進行補償。
7.如權(quán)利要求6所述的一種相位誤差校正方法，其特征在于，在進行第三步時，由過零檢測電路在所述互感器通道輸出信號的正向過零點產(chǎn)生一個上升沿，所述主控單元捕獲該上升沿后，開始啟動對所述互感器通道輸出信號及所述校正通道輸出信號的相位測量計笪o
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工頻信號向量測量裝置相位誤差校正電路，包括互感器輸入通道、校正輸入通道、過零檢查電路、數(shù)字量輸入電路、高速ADC單元和主控單元等。本發(fā)明還提供了一種采用上述電路的方法，其步驟為校正操作時，互感器輸入通道與校正輸入通道并聯(lián)接入標(biāo)準(zhǔn)信號源，通過數(shù)字量輸入狀態(tài)標(biāo)定不同的標(biāo)準(zhǔn)信號輸入幅值，通過比較互感器輸入通道及校正通道的相位，計算出互感器引入的誤差，并形成誤差數(shù)據(jù)表格存入非易失存儲器中。本發(fā)明的優(yōu)點是大幅提高相位測量精度，可使輸入工頻信號在額定幅值10％～120％范圍內(nèi)，相位測量最大誤差達到0.5°以下；降低了設(shè)備對互感器的要求，對降低產(chǎn)品成本有益；成本低、操作方便、實用性強。
文檔編號G01R35/04GK102798837SQ201210289510
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者琚長江, 吳小東, 侯金華, 薛吉, 程睿遠, 明勤 申請人:上海電器科學(xué)研究院, 上海電器科學(xué)研究所(集團)有限公司