專利名稱：基于“虛擬復(fù)阻抗法”實(shí)現(xiàn)的工頻線路參數(shù)測試儀檢定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工頻線路參數(shù)測試儀檢定裝置，屬于電力測試儀器的校準(zhǔn)、 檢定與檢測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為測量輸電線路的工頻線路參數(shù)，許多電力測試儀器生產(chǎn)廠家研制了工頻線路參 數(shù)測試儀。在日常檢定工作中，一般在計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)對工頻線路參數(shù)測試儀的零序電容、正 序電容、零序阻抗和正序阻抗測量功能進(jìn)行檢定，以判斷該類儀器是否超差。但和眾多電力 測試儀器類似，由于工頻線路參數(shù)測試儀在設(shè)計(jì)上針對性較強(qiáng)，接口特殊，其計(jì)量特性很難 方便溯源到上級計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，故需研制專門的檢定裝置，以助對該類測試儀器開展檢定工作。 以下首先對工頻線路參數(shù)測試儀的典型工作原理進(jìn)行介紹(參見圖1. 1、圖1.2、圖1.3、圖 1. 4)。如圖1. 1所示，為工頻線路參數(shù)測試儀對輸電線路的“零序電容”進(jìn)行測量的接線 圖，首先由工頻線路參數(shù)測試儀根據(jù)當(dāng)前接線向輸電線路注入單相激勵(lì)電源，并對注入電 流Ia和反饋電壓Ua(相對Un參考點(diǎn))進(jìn)行采集、計(jì)算，并根據(jù)關(guān)系式Ua = 3IaX (1/j ω C0) 計(jì)算出“零序電容” Q。如圖1. 2所示，為工頻線路參數(shù)測試儀對輸電線路的“正序電容”進(jìn)行測量的接線 圖，首先由工頻線路參數(shù)測試儀根據(jù)當(dāng)前接線向輸電線路注入三相激勵(lì)電源，并對注入電 流IA、IB、Ic和反饋電壓^B、UBe、UeA進(jìn)行采集、計(jì)算，并根據(jù)關(guān)系式￠/ = λ/3/χ(1/計(jì)算出 “正序電容”C1,其中，U = (Uab+Ubc+Uca)/3, I = (Ia+Ib+Ic)/3。如圖1. 3所示，為工頻線路參數(shù)測試儀對輸電線路的“零序阻抗”進(jìn)行測量的接線 圖，首先由工頻線路參數(shù)測試儀根據(jù)當(dāng)前接線向輸電線路注入單相激勵(lì)電源，并對注入電 流Ia和反饋電壓Ua (相對Un參考點(diǎn))進(jìn)行采集、計(jì)算，并根據(jù)關(guān)系式Ua = 3IaX (j ω L0+R0)， 對“零序阻抗”的零序電感分量Ltl和零序電阻分量Rtl進(jìn)行計(jì)算。如圖1.4所示，為工頻線路參數(shù)測試儀對輸電線路的“正序阻抗”進(jìn)行測量的接 線圖，首先由工頻線路參數(shù)測試儀根據(jù)當(dāng)前接線向輸電線路注入三相激勵(lì)電源，并對注入 電流IA、IB、Ic和反饋電壓UAB、UBC, Uca進(jìn)行采集、計(jì)算，并根據(jù)關(guān)系式￠/ = V3/X (JO)L1 +代)對 “正序阻抗”的正序電感分量L1和正序電阻分量R1進(jìn)行計(jì)算，其中，U= (Uab+Ubc+Uca)/3, I =(IA+L+IC)/3。如圖1. 1 圖1. 4所示，工頻線路參數(shù)測試儀多采用“四端法”測量原理，所謂“四 端法”測量原理以圖1. 1為例進(jìn)行說明，圖1. 1中測試電流Ia從工頻線路參數(shù)測試儀的電 源激勵(lì)端子A輸出，經(jīng)輸電線路零序電容回路后經(jīng)大地流回到N端子，而輸電線路零序電容 回路兩端的電壓信號則分別經(jīng)另外兩條回路反饋到工頻線路參數(shù)測試儀的電壓輸入端子 Ua和Un，上述測量過程即采用了“四端法量原理，也就是盡管被測輸電線路零序電容回 路整體上看進(jìn)去為二端口網(wǎng)絡(luò)，但是工頻線路參數(shù)測試儀的電流輸出回路和電壓測量回路 分別設(shè)計(jì)了相互電氣隔離的測量端子，即電流輸出端子A和N、電壓測量端子Ua和Un是兩組相互電氣隔離的測量回路。這種“四端法”測量原理是本實(shí)用新型基于“虛擬復(fù)阻抗法” 開展工頻線路參數(shù)測試儀檢定工作的必要前提條件。根據(jù)申請人所知，目前，國內(nèi)僅少數(shù)幾家單位對工頻線路參數(shù)測試儀開展檢定工 作，采取的檢定方法也為傳統(tǒng)的“實(shí)物阻抗法”，該方法的主要特點(diǎn)在于以一組實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)電 容和實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)電阻為基礎(chǔ)，模擬工頻線路參數(shù)，用于對工頻線路參數(shù)測試儀的零序電容、正 序電容、零序阻抗、正序阻抗測量功能進(jìn)行檢定(參見圖2. 1、圖2. 2、圖2. 3、圖2. 4)，傳統(tǒng) 的“實(shí)物阻抗法”主要檢定原理如下所述如圖2. 1所示，為傳統(tǒng)“實(shí)物阻抗法”對被檢工頻線路參數(shù)測試儀的“零序電容”測 量功能進(jìn)行檢定的原理圖。以經(jīng)過量值溯源的精密電容Ctl作為實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)，提供給被檢工頻 線路參數(shù)測試儀進(jìn)行測量，被檢工頻線路參數(shù)測試儀將會得到測量結(jié)果Ccias，通過上述過 程可計(jì)算出被檢工頻線路參數(shù)測試儀的零序電容測量誤差Ccisil= Ccias-Ctl,進(jìn)而達(dá)到了對 被檢工頻線路參數(shù)測試儀的“零序電容”測量功能進(jìn)行檢定的目的。如圖2. 2所示，為傳統(tǒng)“實(shí)物阻抗法”對被檢工頻線路參數(shù)測試儀的“正序電容”測 量功能進(jìn)行檢定的原理圖。以經(jīng)過量值溯源的精密電容C1作為實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)，提供給被檢工頻 線路參數(shù)測試儀進(jìn)行測量，被檢工頻線路參數(shù)測試儀將會得到測量結(jié)果Cias，通過上述過 程可計(jì)算出被檢工頻線路參數(shù)測試儀的正序電容測量誤差C1-= Cias-C1,進(jìn)而達(dá)到了對 被檢工頻線路參數(shù)測試儀的“正序電容”測量功能進(jìn)行檢定的目的。如圖2. 3所示，為傳統(tǒng)“實(shí)物阻抗法”對被檢工頻線路參數(shù)測試儀的“零序阻抗”測 量功能進(jìn)行檢定的原理圖。傳統(tǒng)“實(shí)物阻抗法”僅以經(jīng)過量值溯源的精密電阻Rtl作為實(shí)物 標(biāo)準(zhǔn)，提供給被檢工頻線路參數(shù)測試儀進(jìn)行測量，被檢工頻線路參數(shù)測試儀將會得到測量 結(jié)果Roas,通過上述過程可計(jì)算出被檢工頻線路參數(shù)測試儀的零序電阻測量誤差Rtl ^a=Rtl
-Rtl,進(jìn)而達(dá)到了對被檢工頻線路參數(shù)測試儀的零序電阻分量測量功能進(jìn)行檢定的目的。 需要說明的是，圖2. 3所示方法不能對被檢工頻線路參數(shù)測試儀的零序電感分量測量功能 進(jìn)行檢定。如圖2. 4所示，為傳統(tǒng)“實(shí)物阻抗法”對被檢工頻線路參數(shù)測試儀的“正序阻抗”測 量功能進(jìn)行檢定的原理圖。傳統(tǒng)“實(shí)物阻抗法”僅以經(jīng)過量值溯源的精密電阻R1作為實(shí)物 標(biāo)準(zhǔn)，提供給被檢工頻線路參數(shù)測試儀進(jìn)行測量，被檢工頻線路參數(shù)測試儀將會得到測量 結(jié)果！^^，通過上述過程可計(jì)算出被檢工頻線路參數(shù)測試儀的正序電阻測量誤差Risa= R1 ^is-R1,進(jìn)而達(dá)到了對被檢工頻線路參數(shù)測試儀的正序電阻分量測量功能進(jìn)行檢定的目的。 需要說明的是，圖2. 4所示方法不能對被檢工頻線路參數(shù)測試儀的正序電感分量測量功能 進(jìn)行檢定。如上所述，以傳統(tǒng)“實(shí)物阻抗法”不能滿足對工頻線路參數(shù)測試儀全面檢定的需 求，其原因主要在于以下兩個(gè)方面1、通過傳統(tǒng)的“實(shí)物阻抗法”開展工頻線路參數(shù)測試儀的檢定工作時(shí)，是以經(jīng)過量 值溯源的精密電阻和精密電容作為實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)，其不足主要在于檢定工作需要多個(gè)實(shí)物精 密電阻和精密電容以組成不同的標(biāo)準(zhǔn)值，這樣對實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量需求較大，所以實(shí)際檢定 工作中實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)的取值范圍很難滿足檢定工頻線路參數(shù)測試儀的需要；由于被檢工頻線路 參數(shù)測試儀的輸出電流較大(往往會大于1A)，在這種情況下，相應(yīng)的需要選擇大容量的精 密電阻和精密電容作為實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)，而大容量的精密電阻和精密電容是不容易獲得的，主要體現(xiàn)在大容量電阻和電容的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性不易保證，所以實(shí)際檢定工作中實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn) 確度也不能很好檢定工頻線路參數(shù)測試儀的需要。2、通過傳統(tǒng)的“實(shí)物阻抗法”對工頻線路參數(shù)測試儀的“零序阻抗”和“正序阻抗” 測量功能進(jìn)行檢定時(shí)(如圖2. 3、圖2. 4所示)，往往僅能對被檢工頻線路參數(shù)測試儀的零 序電阻分量、正序電阻分量測量功能進(jìn)行檢定，而不對其零序電感分量、正序電感分量進(jìn)行 檢定。其原因主要在于如果進(jìn)一步開展零序電感、正序電感分量測量功能的檢定工作，按 照傳統(tǒng)的“實(shí)物阻抗法”的設(shè)計(jì)思路，需要添加經(jīng)過量值溯源的精密電感作為實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)，而 大容量的實(shí)物精密電感相對于實(shí)物精密電阻和實(shí)物精密電容在技術(shù)上更難設(shè)計(jì)，不僅量值 覆蓋范圍很難滿足檢定工頻線路參數(shù)測試儀的需要，而且在大容量前提下，其準(zhǔn)確度、穩(wěn)定 性相對于精密電阻和精密電容更難保證。有鑒于此，有必要提供一種新的基于“虛擬復(fù)阻抗法”實(shí)現(xiàn)的工頻線路參數(shù)測試儀 檢定裝置，以克服上述問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對傳統(tǒng)的“實(shí)物阻抗法”的不足，也就是基 于該方法不能對工頻線路參數(shù)測試儀的零序電感分量、正序電感分量測量功能進(jìn)行檢定， 同時(shí)準(zhǔn)確度低、量值取值范圍窄的情況，基于工頻線路參數(shù)測試儀的“四端法”測量原理，提 出并實(shí)現(xiàn)了“虛擬復(fù)阻抗法”設(shè)計(jì)思路，利用本實(shí)用新型可以有效解決傳統(tǒng)的“實(shí)物阻抗法” 的不足。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種基于“虛擬復(fù)阻抗法”實(shí)現(xiàn)的工頻線路參數(shù) 測試儀檢定裝置，其特征在于，包括一個(gè)控制模塊、三個(gè)I-V變換模塊、三個(gè)虛擬復(fù)阻抗模 塊及三個(gè)電壓輸出模塊，檢定裝置按三相回路設(shè)計(jì)，一個(gè)I-V變換模塊、一個(gè)虛擬復(fù)阻抗模 塊及一個(gè)電壓輸出模塊組成一個(gè)回路，控制模塊與三個(gè)虛擬復(fù)阻抗模塊分別相連，各個(gè)阻 抗分量的量值由控制模塊進(jìn)行配置，被檢工頻線路參數(shù)測試儀的電流輸出端子A、B、C、N分 別和檢定裝置的電流輸入端子Ain、Bin、Cin、N連接，被檢工頻線路參數(shù)測試儀的電壓輸入端 子UA、UB、Uc、Un分別和檢定裝置的電壓輸出端子UA。ut、UBout, Ucout、Un連接。如上所述的工頻線路參數(shù)測試儀檢定裝置，其特征在于所述控制模塊包括數(shù)字 控制器件。如上所述的工頻線路參數(shù)測試儀檢定裝置，其特征在于所述I-V變換模塊包括 由儀表型精密電流互感器CT、無感精密電阻Rct、精密運(yùn)放組成的I"V變換電路。如上所述的工頻線路參數(shù)測試儀檢定裝置，其特征在于所述虛擬復(fù)阻抗模塊包 括電感分量的產(chǎn)生及幅值選擇電路、電容分量的產(chǎn)生及幅值選擇電路、電阻分量的產(chǎn)生及 幅值選擇電路。如上所述的工頻線路參數(shù)測試儀檢定裝置，其特征在于所述電壓輸出模塊包括 功率運(yùn)放組成的電壓跟隨器和精密升壓電壓互感器PT。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型提出并實(shí)現(xiàn)了“虛擬復(fù)阻抗法”設(shè)計(jì)思路， 利用本實(shí)用新型可以有效解決傳統(tǒng)的“實(shí)物阻抗法”的不足，不僅可以對工頻線路參數(shù)測試 儀的零序電容、正序電容、零序阻抗、正序阻抗測量功能進(jìn)行全面檢定，而且本實(shí)用新型相 對于傳統(tǒng)的“實(shí)物阻抗法”準(zhǔn)確度更高、量值覆蓋范圍更寬、量值調(diào)節(jié)步進(jìn)更細(xì)，較好滿足了目前開展工頻線路參數(shù)測試儀檢定工作的緊迫需要，對促使電力測試儀器向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范 化方向發(fā)展有積極推動作用。

圖1. 1是工頻線路參數(shù)測試儀進(jìn)行“零序電容”測量的原理圖。圖1. 2是工頻線路參數(shù)測試儀進(jìn)行“正序電容”測量的原理圖。圖1. 3是工頻線路參數(shù)測試儀進(jìn)行“零序阻抗”測量的原理圖。圖1. 4是工頻線路參數(shù)測試儀進(jìn)行“正序阻抗”測量的原理圖。圖2. 1是傳統(tǒng)“實(shí)物阻抗法”對被檢工頻線路參數(shù)測試儀的“零序電容”測量功能 進(jìn)行檢定的原理圖。圖2. 2是傳統(tǒng)“實(shí)物阻抗法”對被檢工頻線路參數(shù)測試儀的“正序電容”測量功能 進(jìn)行檢定的原理圖。圖2. 3是傳統(tǒng)“實(shí)物阻抗法”對被檢工頻線路參數(shù)測試儀的“零序阻抗”測量功能 進(jìn)行檢定的原理圖。圖2. 4是傳統(tǒng)“實(shí)物阻抗法”對被檢工頻線路參數(shù)測試儀的“正序阻抗”測量功能 進(jìn)行檢定的原理圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的基于“虛擬復(fù)阻抗法”實(shí)現(xiàn)的工頻線路參數(shù)測試儀檢 定裝置的工作接線圖。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的基于“虛擬復(fù)阻抗法”實(shí)現(xiàn)的工頻線路參數(shù)測試儀檢 定裝置的內(nèi)部原理圖。圖4. 1是圖4中控制模塊的原理圖。圖4. 2是圖4中A相回路I-V變換模塊加的原理圖。圖4. 3是圖4中A相回路虛擬復(fù)阻抗模塊3a的原理圖。圖4. 4是圖4中A相回路電壓輸出模塊如的原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖中的標(biāo)記1-控制模塊，2a_A相回路I_V變換模塊，2b_B相回路I_V變換模塊， 2c-C相回路I-V變換模塊，3a-A相回路虛擬復(fù)阻抗模塊，北-B相回路虛擬復(fù)阻抗模塊，3c_C 相回路虛擬復(fù)阻抗模塊，4a-A相回路電壓輸出模塊，4b-B相回路電壓輸出模塊，4c-B相回 路電壓輸出模塊，CT-儀表型精密電流互感器，PT-精密升壓電壓互感器參見圖3所示，是本實(shí)用新型實(shí)施例的基于“虛擬復(fù)阻抗法”實(shí)現(xiàn)的工頻線路參數(shù) 測試儀檢定裝置工作接線圖。其工作原理為在檢定過程中，將被檢工頻線路參數(shù)測試儀的 電流輸出端子A、B、C、N分別和本實(shí)用新型的電流輸入端子Ain、Bin, Cin, N連接，將被檢工頻 線路參數(shù)測試儀的電壓輸入端子&、UB、UC、UN分別和本實(shí)用新型的電壓輸出端子UAout、UBout、 Uc。ut、UN連接。主要工作方法如下當(dāng)檢定工頻線路參數(shù)測試儀的“零序電容”測量功能時(shí)，本實(shí)用新型接受來自被檢 工頻線路參數(shù)測試儀的電流信號IA，并根據(jù)關(guān)系式Ua = 3IaX (1/j ω C0)在Ua端子反饋出電 壓信號(相對Un參考點(diǎn))，此時(shí)被檢工頻線路參數(shù)測試儀將測量Ia和Ua信號并計(jì)算出零序電容測量值Ccias，通過上述過程可計(jì)算出被檢工頻線路參數(shù)測試儀的零序電容測量誤差Ctl 誤差=Ccias-Ctl,進(jìn)而達(dá)到了對被檢工頻線路參數(shù)測試儀的“零序電容”測量功能進(jìn)行檢定的 目的。當(dāng)檢定工頻線路參數(shù)測試儀的“正序電容”測量功能時(shí)，本實(shí)用新型接受來自 被檢工頻線路參數(shù)測試儀的電流信號IA、IB、I。，并根據(jù)關(guān)系式=在UA、 UB、Uc端子反饋出相應(yīng)電壓信號(相對Un參考點(diǎn))，上述關(guān)系式和反饋電壓信號滿足U = (U^+Ubc+UCJ/S^a=^ =Uc=Ulll= (Ia+Ib+IC)/3。此時(shí)被檢工頻線路參數(shù)測試儀將 測量ia、Ib、Ic*Ua、Ub、％信號并計(jì)算出正序電容測量值Cias，通過上述過程可計(jì)算出被檢 工頻線路參數(shù)測試儀的正序電容測量誤差C1-= Cias-C1，進(jìn)而達(dá)到了對被檢工頻線路參 數(shù)測試儀的“正序電容”測量功能進(jìn)行檢定的目的。當(dāng)檢定工頻線路參數(shù)測試儀的“零序阻抗”測量功能時(shí)，本實(shí)用新型接受來自被檢 工頻線路參數(shù)測試儀的電流信號IA，并根據(jù)關(guān)系式Ua = 3ΙαΧ (」ωΙ^+ΙΟ在隊(duì)端子反饋出 電壓信號(相對Un參考點(diǎn))，此時(shí)被檢工頻線路參數(shù)測試儀將測量Ia和Ua信號并計(jì)算出零 序電阻分量測量值Rcias和零序電感分量測量值Lcias，通過上述過程可計(jì)算出被檢工頻線 路參數(shù)測試儀的零序電阻測量誤差Rciaa= Rcim-Rci及零序電感測量誤差Lciaa= L0iis-L0, 進(jìn)而達(dá)到了對被檢工頻線路參數(shù)測試儀的“零序阻抗”測量功能(含零序電阻分量和零序 電感分量)進(jìn)行檢定的目的。當(dāng)檢定工頻線路參數(shù)測試儀的“正序阻抗”測量功能時(shí)，本實(shí)用新型接受來自被檢 工頻線路參數(shù)測試儀的電流信號ΙΑ，并根據(jù)關(guān)系式Ua = 3ΙαΧ (」ωΙ^+ΙΟ在隊(duì)端子反饋出 電壓信號(相對Un參考點(diǎn))，此時(shí)被檢工頻線路參數(shù)測試儀將測量Ia和Ua信號并計(jì)算出零 序電阻分量測量值Rcias和零序電感分量測量值Lcias，通過上述過程可計(jì)算出被檢工頻線 路參數(shù)測試儀的零序電阻測量誤差Rciaa= Rcim-Rci及零序電感測量誤差Lciaa= L0iis-L0, 進(jìn)而達(dá)到了對被檢工頻線路參數(shù)測試儀的“正序阻抗”測量功能(含正序電阻分量和正序 電感分量)進(jìn)行檢定的目的。參見圖4所示，是本實(shí)用新型實(shí)施例的基于“虛擬復(fù)阻抗法”實(shí)現(xiàn)的工頻線路參數(shù) 測試儀檢定裝置內(nèi)部原理圖。本實(shí)用新型按三相回路設(shè)計(jì)，每相回路工作原理相同(下面 以A相回路為例進(jìn)行工作原理說明)在A相回路中，本實(shí)用新型通過輸入端子Ain接受被檢工頻線路參數(shù)測試儀的輸入 電流信號ΙΑ，該信號首先經(jīng)過“ I-V變換模塊” 2a并輸出電壓信號Ual，電壓信號Ual滿足關(guān) 系式Ual = kCTXIa，其中kCT為該模塊中儀表型精密電流互感器CT的固定比例系數(shù)；然后電 壓信號Ual經(jīng)過“虛擬復(fù)阻抗模塊” 3a并輸出電壓信號Ua2，電壓信號Ua2滿足關(guān)系式ua2 = [j ω kL+(l/j ω kc) +kE] Xual，其中HkK為可調(diào)比例系數(shù)，該可調(diào)比例系數(shù)由來自“控制模 塊1”的A相回路控制信號sig-a分別進(jìn)行控制；然后電壓信號Ua2經(jīng)過“電壓輸出模塊”4a 進(jìn)行信號放大并最終輸出電壓信號UA。ut，UA。ut滿足關(guān)系式UA。ut = kPTXua2，其中kPT為該模塊 中精密升壓電壓互感器PT的固定比例系數(shù)。通過上述回路，產(chǎn)生的輸出電壓信號UAout和輸入電流信號Ia的滿足復(fù)阻抗函數(shù) 關(guān)系，即UAout = kPT X kCT X [j ω kL+(l/j ω kc) +kE] X Ia，其中A相回路可調(diào)比例系數(shù)kA = kPTX kCTX [j ω kL+(l/j ω kc) +kE]即本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的A相回路的“虛擬復(fù)阻抗”，該“虛擬復(fù) 阻抗”幅值準(zhǔn)確且靈活可調(diào)。[0048]在B相回路和C相回路中，工作原理與A相回路完全相同。通過上述過程，本實(shí)用 新型可以模擬出三相“虛擬復(fù)阻抗”，并且各個(gè)阻抗分量的量值由“控制模塊1”靈活配置， 設(shè)置范圍廣，準(zhǔn)確度高。通過本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的三相“虛擬復(fù)阻抗”不僅可對被檢工頻線路 參數(shù)測試儀的“零序電容”和“正序電容”測量功能進(jìn)行檢定，而且也能對該類試品的“零序 阻抗”和“正序阻抗”測量功能進(jìn)行全面檢定。參見圖4. 1所示，是圖4中控制模塊1的原理圖。本實(shí)用新型實(shí)施例在該模塊中 以的DSP控制器件TMS320F2812為核心，該模塊的主要工作任務(wù)包括接受檢定人員通過人 機(jī)交互界面錄入的有關(guān)控制信息(比如選擇檢定的功能，包括零序電容、正序電容、零序 阻抗、正序阻抗；設(shè)定具體檢定參數(shù)，包括復(fù)阻抗中的電容分量、電阻分量、電感分量)。在 檢定人員選擇好檢定功能并設(shè)定好具體檢定參數(shù)后，DSP控制器件將進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算并產(chǎn) 生比例系數(shù)控制信號sig-a、sig-b、sig-c，其中，sig-a用來控制A相回路“虛擬復(fù)阻抗模 塊”加中電感分量比例系數(shù)L電容分量比例系數(shù)kc、電阻分量比例系數(shù)kK ；sig-b用來控 制B相回路“虛擬復(fù)阻抗模塊”2b中相應(yīng)的電感分量比例系數(shù)、電容分量比例系數(shù)和電阻分 量比例系數(shù)；sig-c用來控制C相回路“虛擬復(fù)阻抗模塊” 2c中電感分量比例系數(shù)、電容分 量比例系數(shù)、電阻分量比例系數(shù)。參見圖4. 2所示，是圖4中A相回路I-V變換模塊加的原理圖(該圖以A相回路 為例進(jìn)行說明，B相回路和C相回路的工作原理相同)。本實(shí)用新型實(shí)施例在該模塊中通過 Ain、N兩個(gè)端子接受被檢工頻線路參數(shù)測試儀產(chǎn)生的A相電流信號IA，電流信號Ia經(jīng)過由 儀表型精密電流互感器CT、無感精密電阻Rct、精密運(yùn)放0P37組成的I-V變換電路后輸出電 壓信號Ual，并且電壓信號Ual滿足關(guān)系式ual = kCTX IA。B相回路的“I-V變換模塊”2b和C 相回路“I-V變換模塊” 2c的原理與A相回路完全一致。參見圖4. 3所示，是圖4中A相回路虛擬復(fù)阻抗模塊3a的原理圖(該圖以A相回 路為例進(jìn)行說明，B相回路和C相回路的工作原理與A相回路相同)。本實(shí)用新型實(shí)施例在 該模塊中主要包括電感分量的產(chǎn)生及幅值選擇電路、電容分量的產(chǎn)生及幅值選擇電路、電 阻分量的產(chǎn)生及幅值選擇電路。每組回路的工作原理如下其中，電感分量的產(chǎn)生及幅值選擇電路中，來自前級A相“ I-V變換模塊” 2a的電 壓信號Ual輸入給由云母精密電容Q、無感精密電阻&和精密運(yùn)放0P37組成的精密微分電 路，其輸出電壓信號為ua_u，并且ua_u滿足關(guān)系式ua_u = -j ω ClRlXu31,電壓信號ua_u經(jīng)過 精密數(shù)字電位器AD5231進(jìn)行精密分壓，線性度可達(dá)0. 1 %，該回路精密數(shù)字電位器AD5231 的可調(diào)分壓比例由來自“控制模塊”1的A相回路比例系數(shù)控制信號sig-a進(jìn)行控制，分壓后 的輸出信號為u“2，電壓信號u“2經(jīng)過基于0P37組成的電壓跟隨器后輸出電壓信號ua_u。 由于該回路的可調(diào)分壓比例系數(shù)可在控制信號sig-a作用下可任意設(shè)置，可以得到關(guān)系式 ua_L3 = "j ω KXUal，其中K為電感分量可調(diào)分壓比例系數(shù)，該比例系數(shù)與Q、&相關(guān)并受比 例系數(shù)控制信號sig-a控制，由于Q、Rl是固定值，所以&在sig-a控制下可任意設(shè)置。其中，電容分量的產(chǎn)生及幅值選擇電路中，來自前級A相“ I-V變換模塊” 2a的電 壓信號Ual輸入給由云母精密電容C。、無感精密電阻&和精密運(yùn)放0P37組成的精密積分電 路，其輸出電壓為ua_cl，并且ua_cl滿足關(guān)系式ua_cl = -(l/j CcRc) Xual,電壓信號ua_cl經(jīng)過 精密數(shù)字電位器AD5231進(jìn)行精密分壓，線性度可達(dá)0. 1 %，該回路精密數(shù)字電位器AD5231 的可調(diào)分壓比例仍由來自“控制模塊” 1的A相回路比例系數(shù)控制信號sig-a進(jìn)行控制，分壓后的輸出信號為ua_C2，電壓信號ua_C2經(jīng)過基于0P37組成的電壓跟隨器后輸出電壓信號 ua_C3。由于該回路的可調(diào)分壓比例系數(shù)可在控制信號sig-a作用下任意設(shè)置，可以得到關(guān)系 式ua_C3 = -(l/j kc) Xual，其中為電容分量可調(diào)分壓比例系數(shù)，該比例系數(shù)與C。、&相 關(guān)并受比例系數(shù)控制信號sig-a控制，由于(。、&是固定值，所以k。在sig-a控制下可任意 設(shè)置。其中，電阻分量的產(chǎn)生及幅值選擇電路中，來自前級A相“ I-V變換模塊”2a的電壓 信號Ual輸入給由2個(gè)等值的無感精密電阻&和精密運(yùn)放0P37組成的精密反相放大電路， 其輸出電壓為ua_K1，并且ua_K1滿足關(guān)系式ua_K1 = -ual,電壓信號ua_K1經(jīng)過精密數(shù)字電位器 AD5231進(jìn)行精密分壓，線性度可達(dá)0. 1%，該回路精密數(shù)字電位器AD5231的可調(diào)分壓比例 仍由來自“控制模塊”1的A相回路比例系數(shù)控制信號sig-a進(jìn)行控制，分壓后的輸出信號為 ua_E2,電壓信號ua_K2經(jīng)過基于0P37組成的電壓跟隨器后輸出電壓信號ua_K3。由于該回路的 可調(diào)分壓比例系數(shù)可在控制信號sig-a作用下任意設(shè)置，可以得到關(guān)系式ua_K3 = -kEXual, 其中kK為電阻分量可調(diào)分壓比例系數(shù)，kE在sig-a控制下可任意設(shè)置。以上產(chǎn)生的3路電壓信號ua_u、ua_C3、ua_E3同時(shí)輸入給由4個(gè)等值的無感精密電阻 R2和精密運(yùn)放0P37組成的精密反相加法電路，其輸出電壓為ua2，并且ua2滿足關(guān)系式ua2 = -(ua_L3+ua_C3+ua_K3) = _[_j okLXual_(l/j cokc) Xual_kKXual]= [jcokL+(l/jcokc)+kJ Xual = [jokL+(l/jcokc)+kJ XkCTXIA上述過程為A相回路“虛擬復(fù)阻抗模塊”3a的原理，B相回路“虛擬復(fù)阻抗模塊”北 和C相回路“虛擬復(fù)阻抗模塊” 3c的原理與A相回路完全一致。參見圖4. 4所示，是圖4中A相回路電壓輸出模塊如的原理圖(該圖以A相回路 為例進(jìn)行說明，B相回路和C相回路的A相回路原理相同)。來自前級A相回路“虛擬復(fù)阻 抗模塊” 3a的信號ua2首先經(jīng)過功率運(yùn)放0PA549組成的電壓跟隨器提高帶負(fù)載能力，并輸 出電壓為ua3，電壓信號ua3經(jīng)過精密升壓電壓互感器PT進(jìn)行電壓放大，精密電壓互感器PT 的電壓放大倍數(shù)為kPT，輸出電壓信號為Uan(即本實(shí)用新型電壓輸出端子UA。ut、Un之間的電 壓)，電壓信號 Uan 滿足關(guān)系式=Uan = kPTX ua2 = kPT X kCT X [j ω kL+(l/j ω kc) +kE] X IA。如上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例在Uan和Ia之間建立了 “虛擬復(fù)阻抗”函數(shù)關(guān)系，也 就是模擬出了 A相“虛擬復(fù)阻抗”，該“虛擬復(fù)阻抗”即kPTX kCTX [j ω kL+(l/j ω kc) +kE]，其 中kPT、kCT是固定比例系數(shù)，kL, kc, kE是在sig-a控制下獨(dú)立可調(diào)的比例系數(shù)。上述過程為 A相回路的原理，B相回路和C相回路的原理與A相回路完全一致。通過上述原理，實(shí)現(xiàn)了 三相“虛擬復(fù)阻抗”，該“虛擬復(fù)阻抗”的電感分量、電容分量、電阻分量可獨(dú)立設(shè)定，準(zhǔn)確度 高，操作便捷，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“實(shí)物阻抗法”開展工頻線路參數(shù)測試儀的檢定工作。
權(quán)利要求1.一種基于“虛擬復(fù)阻抗法”實(shí)現(xiàn)的工頻線路參數(shù)測試儀檢定裝置，其特征在于，包括 一個(gè)控制模塊、三個(gè)I-V變換模塊、三個(gè)虛擬復(fù)阻抗模塊及三個(gè)電壓輸出模塊，檢定裝置按 三相回路設(shè)計(jì)，一個(gè)I-V變換模塊、一個(gè)虛擬復(fù)阻抗模塊及一個(gè)電壓輸出模塊組成一個(gè)回 路，控制模塊與三個(gè)虛擬復(fù)阻抗模塊分別相連，各個(gè)阻抗分量的量值由控制模塊進(jìn)行配置， 被檢工頻線路參數(shù)測試儀的電流輸出端子A、B、C、N分別和檢定裝置的電流輸入端子Ain、 Bin、Cin、N連接，被檢工頻線路參數(shù)測試儀的電壓輸入端子UA、UB、U。、UN分別和檢定裝置的電 壓輸出端子UA。ut、UBout, Ucou0 Un連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工頻線路參數(shù)測試儀檢定裝置，其特征在于所述控制模塊 包括數(shù)字控制器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工頻線路參數(shù)測試儀檢定裝置，其特征在于所述I-V變換 模塊包括由儀表型精密電流互感器CT、無感精密電阻RCT、精密運(yùn)放組成的I-V變換電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工頻線路參數(shù)測試儀檢定裝置，其特征在于所述虛擬復(fù)阻 抗模塊包括電感分量的產(chǎn)生及幅值選擇電路、電容分量的產(chǎn)生及幅值選擇電路、電阻分量 的產(chǎn)生及幅值選擇電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工頻線路參數(shù)測試儀檢定裝置，其特征在于所述電壓輸出 模塊包括功率運(yùn)放組成的電壓跟隨器和精密升壓電壓互感器PT。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種基于“虛擬復(fù)阻抗法”實(shí)現(xiàn)的工頻線路參數(shù)測試儀檢定裝置，其特征在于，包括一個(gè)控制模塊、三個(gè)I-V變換模塊、三個(gè)虛擬復(fù)阻抗模塊及三個(gè)電壓輸出模塊，檢定裝置按三相回路設(shè)計(jì)，一個(gè)I-V變換模塊、一個(gè)虛擬復(fù)阻抗模塊及一個(gè)電壓輸出模塊組成一個(gè)回路，控制模塊與三個(gè)虛擬復(fù)阻抗模塊分別相連，各個(gè)阻抗分量的量值由控制模塊進(jìn)行配置。本實(shí)用新型可以對工頻線路參數(shù)測試儀的零序電容、正序電容、零序阻抗、正序阻抗測量功能進(jìn)行全面檢定，相對于傳統(tǒng)的“實(shí)物阻抗法”準(zhǔn)確度更高、量值覆蓋范圍更寬、量值調(diào)節(jié)步進(jìn)更細(xì)。
文檔編號G01R35/00GK201903638SQ20102063266
公開日2011年7月20日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者張軍, 朱琦, 王斯琪, 王旭, 陳習(xí)文, 陳自年, 雷民 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院, 安徽省電力科學(xué)研究院