基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量方法及系統(tǒng)，通過(guò)第一取樣電路單元獲取被測(cè)信號(hào)，通過(guò)第二取樣電路單元，獲取標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，被測(cè)信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)過(guò)放大電路單元和自動(dòng)增益控制電路單元組合提高信噪比，經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換器單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，F(xiàn)PGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元分別采用相應(yīng)的算法對(duì)AD轉(zhuǎn)換器單元輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采樣分析，找出基波的幅值，然后根據(jù)除法公式求解得比差和相位差；實(shí)現(xiàn)了電磁式互感器的誤差測(cè)量。本發(fā)明處理速度快，無(wú)積分飽和效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，重量輕、精度高、線性好、測(cè)量范圍寬，克服了傳統(tǒng)互感器測(cè)量裝置的對(duì)信號(hào)要求高、響應(yīng)慢的缺點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有電磁式互感器的檢定和校準(zhǔn)具有現(xiàn)實(shí)意義。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于互感器測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)互感器測(cè)量方法主要采用模擬電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，校驗(yàn)過(guò)程中存在對(duì)環(huán)境要求高，對(duì)電路中高次諧波敏感，速度較慢的現(xiàn)象，并測(cè)量輸出數(shù)據(jù)需要上位機(jī)處理,對(duì)上位機(jī)依賴(lài)較高，不能單獨(dú)接入數(shù)字儀表和在局域網(wǎng)絡(luò)中傳輸共享；
[0003]在原來(lái)模擬電路中為了獲取90°觸發(fā)信號(hào)，需要90°移相電路中的積分器使用了運(yùn)算放大器，但由于運(yùn)算放大器的不理想，輸入均有偏流，常常會(huì)產(chǎn)生積分飽和效應(yīng)，從而使積分放大器處于阻塞狀態(tài)；
[0004]傳統(tǒng)的測(cè)量方法是根據(jù)觸發(fā)信號(hào)采集數(shù)據(jù)，采集后有效數(shù)據(jù)量較少，當(dāng)測(cè)試環(huán)境中有干擾時(shí)，很難對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，常常因此會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象，所以傳統(tǒng)校驗(yàn)儀要求電信號(hào)應(yīng)有較小的失真度，并對(duì)測(cè)試所處的環(huán)境要求也較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量方法及系統(tǒng)，旨在解決傳統(tǒng)的測(cè)量方法根據(jù)觸發(fā)信號(hào)采集數(shù)據(jù)存在的采集后有效數(shù)據(jù)量較少，易受測(cè)試環(huán)境干擾影響，不易對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，出現(xiàn)失真的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量方法，該基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量方法包括以下步驟:
[0007]步驟一，通過(guò)第一取樣電路單元，獲取被測(cè)信號(hào)，第一前置放大電路單元和第一自動(dòng)增益控制電路單元的組合提高信噪比，第一濾波電路單元濾掉高次諧波，信號(hào)通過(guò)第一AD轉(zhuǎn)換器單元轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；
[0008]步驟二，通過(guò)第二取樣電路單元，獲取標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，第二前置放大電路單元和第二自動(dòng)增益控制電路單元組合提高信噪比，第二濾波電路單元濾掉高次諧波，信號(hào)通過(guò)整形成標(biāo)準(zhǔn)方波，提供過(guò)零脈沖，另一路信號(hào)通過(guò)第二 AD轉(zhuǎn)換器單元轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；
[0009]步驟三，F(xiàn)PGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元，接收到過(guò)零脈沖，根據(jù)過(guò)零脈沖，分時(shí)取樣，并作為采樣時(shí)標(biāo)，得到差值與標(biāo)準(zhǔn)端的正交分量；
[0010]步驟四，F(xiàn)PGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元分別采用相應(yīng)的算法對(duì)第一 AD轉(zhuǎn)換器單元和第二 AD轉(zhuǎn)換器單元輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采樣分析，找出基波的幅值，然后根據(jù)除法公式求解得比差和相位差。
[0011]進(jìn)一步，在步驟二中，標(biāo)準(zhǔn)端信號(hào)經(jīng)濾波、整形成波形標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)作為0°觸發(fā)信號(hào)和FPGA數(shù)據(jù)采集時(shí)標(biāo)的依據(jù)。
[0012]進(jìn)一步，在步驟四中，F(xiàn)PGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元在處理過(guò)程中可以根據(jù)采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和歸約，消除失真信號(hào)，當(dāng)采樣信號(hào)受外界干擾時(shí)，也可通過(guò)插值算法修正采樣數(shù)值。
[0013]本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量系統(tǒng)，該基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量系統(tǒng)包括:
[0014]用于獲取被測(cè)端產(chǎn)生的電壓差的第一取樣電路單元；
[0015]與第一取樣電路單元連接，用于提高信噪比以減小噪聲因素干擾的第一前置放大電路單元；
[0016]與第一前置放大電路單元連接，用于在工作電流降低到額定電流小于20%時(shí)把工作信號(hào)放大的第一自動(dòng)增益控制電路單元；
[0017]與第一自動(dòng)增益控制電路單元連接，用于抑制采樣信號(hào)中高次諧波的第一濾波電路單元；
[0018]與第一濾波電路單元連接，用于對(duì)通過(guò)第一濾波電路單元濾波第一取樣電路單元獲取被測(cè)端產(chǎn)生的電壓差進(jìn)行暫存的第一采樣保持單元；
[0019]與第一采樣保持單元連接，用于把第一取樣電路單元獲取被測(cè)端產(chǎn)生電壓差的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的第一 AD轉(zhuǎn)換器單元；
[0020]與第一 AD轉(zhuǎn)換器單元、第二 AD轉(zhuǎn)換器單元、過(guò)零脈沖單元連接，用于對(duì)第一 AD轉(zhuǎn)換器單元轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)器二次側(cè)取樣電路的數(shù)字信號(hào)處理，進(jìn)行采樣分析由FPGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元對(duì)被測(cè)端電壓差的數(shù)據(jù)信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)器數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集存入RAM中，找出基波的幅值得到比差，使用加窗快速傅里葉變換算法得到被測(cè)端電壓差信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)器電壓信號(hào)的波形的幅值，將兩個(gè)幅值數(shù)據(jù)除以對(duì)應(yīng)取樣電阻值得到被測(cè)電端差電流和正交分量和標(biāo)準(zhǔn)器電流值，將這兩個(gè)數(shù)據(jù)代入比差計(jì)算公式可得到比差；根據(jù)過(guò)零脈沖，分時(shí)取樣，并作為采樣時(shí)標(biāo)，得到差值與標(biāo)準(zhǔn)端的正交分量，計(jì)算出角差，過(guò)零脈沖作為第一 AD轉(zhuǎn)換器信號(hào)采集的中斷，中斷得到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)即為同相分量，將數(shù)值與使用加窗快速傅里葉變換算法得到標(biāo)準(zhǔn)器電壓信號(hào)的波形的幅值轉(zhuǎn)換成電流量后代入角差公式得到角差，采樣過(guò)程中根據(jù)精度要求調(diào)節(jié)采樣頻率，對(duì)所采樣的數(shù)據(jù)利用累加器打上時(shí)標(biāo)，用于相關(guān)數(shù)值的運(yùn)算；
[0021]用于獲取標(biāo)準(zhǔn)端上信號(hào)的第二取樣電路單元；
[0022]與第二取樣電路單元連接，用于提高信噪比以減小噪聲因素干擾的第二前置放大電路單元；
[0023]與第二前置放大電路單元連接，用于在工作電流降低到額定電流小于20%時(shí)把工作信號(hào)放大的第二自動(dòng)增益控制電路單元；
[0024]與第二前置放大電路單元，用于通過(guò)全波整流電路實(shí)現(xiàn)交流和直流變換的交流/直流變換電路單元；
[0025]與第二自動(dòng)增益控制電路單元連接，用于抑制采樣信號(hào)中高次諧波的第二濾波電路單元；
[0026]與第二濾波電路單元連接，用于形成波形標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，輸入FPGA作為0°觸發(fā)信號(hào)的整形電路單元；
[0027]與整形電路單元連接，用于接收整形電路單元的波形信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行過(guò)零脈沖處理的過(guò)零脈沖單元；
[0028]與第二濾波電路單元連接，用于對(duì)第二濾波電路單元的信號(hào)進(jìn)行暫存的第二采樣保持單元；
[0029]與第二采樣保持單元連接，用于用于把第二取樣電路單元獲取標(biāo)準(zhǔn)端上信號(hào)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的第二 AD轉(zhuǎn)換器單元；
[0030]與第一自動(dòng)增益控制電路單元、第二自動(dòng)增益控制電路單元和交流/直流變換電路單元連接，用于對(duì)交流/直流變換電路單元整流后的直流信號(hào)和第一自動(dòng)增益控制電路單元、第二自動(dòng)增益控制電路單元工作信號(hào)放大進(jìn)行顯示的百分表單元；
[0031]與百分表單元連接，用于為百分表單元提供電源的直流電源單元。
[0032]進(jìn)一步，F(xiàn)PGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元的比差和相位差數(shù)值以及時(shí)標(biāo)提供給上位機(jī)接口使用。
[0033]進(jìn)一步，F(xiàn)PGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元可以根據(jù)采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和歸約，消除失真信號(hào)，當(dāng)采樣信號(hào)受外界干擾時(shí)，通過(guò)插值算法修正采樣數(shù)值。
[0034]進(jìn)一步，插值算法修正采樣數(shù)值的方法為:對(duì)實(shí)時(shí)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，將異常數(shù)據(jù)丟棄，并用所采樣數(shù)據(jù)的前一個(gè)時(shí)標(biāo)和后一個(gè)時(shí)標(biāo)的值推算出中間值。
[0035]本發(fā)明提供的基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量方法及系統(tǒng)，采用FPGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字濾波、快速傅里葉變換(FFT)，降低了損耗，提高了測(cè)量精度和效率；通過(guò)取樣電路、模擬信號(hào)處理電路、AD轉(zhuǎn)換電路和FPGA數(shù)字信號(hào)處理電路，實(shí)現(xiàn)了電磁式互感器的誤差測(cè)量。本發(fā)明處理速度快，無(wú)積分飽和效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，重量輕、精度高、線性好、測(cè)量范圍寬，克服了傳統(tǒng)互感器測(cè)量裝置的對(duì)信號(hào)要求高、響應(yīng)慢的缺點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有電磁式互感器的檢定和校準(zhǔn)具有現(xiàn)實(shí)意義。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量方法的流程圖；
[0037]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖中:1、第一取樣電路單元；2、第一前置放大電路單元；3、第一自動(dòng)增益控制電路單元；4、第一濾波電路單元；5、第一采樣保持單元；6、第一 AD轉(zhuǎn)換器單元；7、FPGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元；8、第二取樣電路單元；9、第二前置放大電路單元；10、交流/直流變換電路單元；11、第二自動(dòng)增益控制電路單元；12、第二濾波電路單元；13、整形電路單元；14、第二采樣保持單元；15、過(guò)零脈沖單元；16、第二 AD轉(zhuǎn)換器單元；17、百分表單元；18、直流電源單元。
【具體實(shí)施方式】
[0039]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0040]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
[0041]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量方法包括以下步驟:[0042]SlOl:通過(guò)第一取樣電路單元:獲取被測(cè)信號(hào)，第一前置放大電路單元和第一自動(dòng)增益控制電路單元的組合提高信噪比，第一濾波電路單元濾掉高次諧波，信號(hào)通過(guò)第一AD轉(zhuǎn)換器單元轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；
[0043]S102:通過(guò)第二取樣電路單元:獲取標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，第二前置放大電路單元和第二自動(dòng)增益控制電路單元組合提高信噪比，第二濾波電路單元濾掉高次諧波，信號(hào)通過(guò)整形成標(biāo)準(zhǔn)方波，提供過(guò)零脈沖，另一路信號(hào)通過(guò)第二 AD轉(zhuǎn)換器單元轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；
[0044]S103:FPGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元:接收到過(guò)零脈沖，根據(jù)過(guò)零脈沖，分時(shí)取樣，并作為采樣時(shí)標(biāo)，得到差值與標(biāo)準(zhǔn)端的正交分量；
[0045]S104 =FPGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元分別采用相應(yīng)的算法對(duì)第一 AD轉(zhuǎn)換器單元和第二 AD轉(zhuǎn)換器單元輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采樣分析，找出基波的幅值，然后根據(jù)除法公式求解得比差和相位差；
[0046]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量系統(tǒng)主要由第一取樣電路單元1、第一前置放大電路單元2、第一自動(dòng)增益控制電路單元3、第一濾波電路單元4、第一采樣保持單元5、第一 AD轉(zhuǎn)換器單元6、FPGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元7、第二取樣電路單元8、第二前置放大電路單元9、交流/直流變換電路單元10、第二自動(dòng)增益控制電路單元11、第二濾波電路單元12、整形電路單元13、第二采樣保持單元14、過(guò)零脈沖單元15、第二 AD轉(zhuǎn)換器單元16、百分表單元17、直流電源單元18組成；
[0047]用于獲取被測(cè)端產(chǎn)生的電壓差的第一取樣電路單元I ;
[0048]與第一取樣電路單元I連接，用于提高信噪比以減小噪聲等因素干擾的第一前置放大電路單元2 ；
[0049]與第一前置放大電路單元2連接，用于在工作電流降低到額定電流小于20%時(shí)把工作信號(hào)放大的第一自動(dòng)增益控制電路單元3 ;
[0050]與第一自動(dòng)增益控制電路單元3連接，用于抑制采樣信號(hào)中高次諧波的第一濾波電路單元4 ；
[0051]與第一濾波電路單元4連接，用于對(duì)通過(guò)第一濾波電路單元4濾波第一取樣電路單元I獲取被測(cè)端產(chǎn)生的電壓差進(jìn)行暫存的第一采樣保持單元5 ；
[0052]與第一采樣保持單元5連接，用于把第一取樣電路單元I獲取被測(cè)端產(chǎn)生電壓差的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的第一 AD轉(zhuǎn)換器單元6 ；
[0053]與第一 AD轉(zhuǎn)換器單元6、第二 AD轉(zhuǎn)換器單元16、過(guò)零脈沖單元15連接，用于對(duì)第一 AD轉(zhuǎn)換器單元6轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)器二次側(cè)取樣電路的數(shù)字信號(hào)處理，進(jìn)行采樣分析，由FPGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元7對(duì)被測(cè)端電壓差的數(shù)據(jù)信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)器數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集存入RAM中，找出基波的幅值得到比差，使用加窗快速傅里葉變換算法得到被測(cè)端電壓差信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)器電壓信號(hào)的波形的幅值，將兩個(gè)幅值數(shù)據(jù)除以對(duì)應(yīng)取樣電阻值得到被測(cè)電端差電流和正交分量和標(biāo)準(zhǔn)器電流值，將這兩個(gè)數(shù)據(jù)代入比差計(jì)算公式可得到比差；根據(jù)過(guò)零脈沖，分時(shí)取樣，并作為采樣時(shí)標(biāo)，得到差值與標(biāo)準(zhǔn)端的正交分量，計(jì)算出角差，過(guò)零脈沖作為第一 AD轉(zhuǎn)換器信號(hào)采集的中斷，中斷得到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)即為同相分量，將數(shù)值與使用加窗快速傅里葉變換算法得到標(biāo)準(zhǔn)器電壓信號(hào)的波形的幅值轉(zhuǎn)換成電流量后代入角差公式得到角差，采樣過(guò)程中根據(jù)精度要求調(diào)節(jié)采樣頻率，對(duì)所采樣的數(shù)據(jù)利用累加器打上時(shí)標(biāo)，用于相關(guān)數(shù)值的運(yùn)算；[0054]用于獲取標(biāo)準(zhǔn)端上信號(hào)的第二取樣電路單元8 ；
[0055]與第二取樣電路單元8連接，用于提高信噪比以減小噪聲等因素干擾的第二前置放大電路單元9 ;
[0056]與第二前置放大電路單元9連接，用于在工作電流降低到額定電流小于20%時(shí)把工作信號(hào)放大的第二自動(dòng)增益控制電路單元11 ;
[0057]與第二前置放大電路單元9，用于通過(guò)全波整流電路實(shí)現(xiàn)交流和直流變換的交流/直流變換電路單元10;
[0058]與第二自動(dòng)增益控制電路單元11連接，用于抑制采樣信號(hào)中高次諧波的第二濾波電路單元12 ；
[0059]與第二濾波電路單元12連接，用于形成波形標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，輸入FPGA作為0°觸發(fā)信號(hào)的整形電路單元13;
[0060]與整形電路單元13連接，用于接收整形電路單元13的波形信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行過(guò)零脈沖處理的過(guò)零脈沖單元15 ；
[0061]與第二濾波電路單元12連接，用于對(duì)第二濾波電路單元12的信號(hào)進(jìn)行暫存的第二采樣保持單元14 ；
[0062]與第二采樣保持單元14連接，用于用于把第二取樣電路單元8獲取標(biāo)準(zhǔn)端上信號(hào)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的第二 AD轉(zhuǎn)換器單元16 ；
[0063]與第一自動(dòng)增益控制電路單元3、第二自動(dòng)增益控制電路單元11和交流/直流變換電路單元10連接，用于對(duì)交流/直流變換電路單元10整流后的直流信號(hào)和第一自動(dòng)增益控制電路單元3、第二自動(dòng)增益控制電路單元11工作信號(hào)放大進(jìn)行顯示的百分表單元17 ；
[0064]與百分表單元17連接，用于為百分表單元17提供電源的直流電源單元18 ；
[0065]本發(fā)明的FPGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元7接收到過(guò)零脈沖單元15的信號(hào)，根據(jù)過(guò)零脈沖，分時(shí)取樣，并作為采樣時(shí)標(biāo)，得到差值與標(biāo)準(zhǔn)端的正交分量；FPGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元7分別采用相應(yīng)的算法對(duì)第一 AD轉(zhuǎn)換器單元6和第二 AD轉(zhuǎn)換器單元16輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采樣分析，找出基波的幅值，然后根據(jù)除法公式求解得比差和相位差，不需要90°移相電路，數(shù)值可直接接數(shù)字儀表、上位機(jī)接口或打包后用于網(wǎng)絡(luò)傳輸共享；FPGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元7在處理過(guò)程中可以根據(jù)采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和歸約，消除失真信號(hào)，當(dāng)采樣信號(hào)受外界干擾時(shí)，也可通過(guò)插值算法修正采樣數(shù)值；對(duì)實(shí)時(shí)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，將異常數(shù)據(jù)丟棄，并用所采樣數(shù)據(jù)的前一個(gè)時(shí)標(biāo)和后一個(gè)時(shí)標(biāo)的值推算出中間值。
[0066]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量方法，其特征在于，該基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量方法包括以下步驟: 步驟一，通過(guò)第一取樣電路單元，獲取被測(cè)信號(hào)，第一前置放大電路單元和第一自動(dòng)增益控制電路單元的組合提高信噪比，第一濾波電路單元濾掉高次諧波，信號(hào)通過(guò)第一 AD轉(zhuǎn)換器單元轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 步驟二，通過(guò)第二取樣電路單元，獲取標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，第二前置放大電路單元和第二自動(dòng)增益控制電路單元組合提高信噪比，第二濾波電路單元濾掉高次諧波，信號(hào)通過(guò)整形成標(biāo)準(zhǔn)方波，提供過(guò)零脈沖，另一路信號(hào)通過(guò)第二 AD轉(zhuǎn)換器單元轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 步驟三，F(xiàn)PGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元，接收到過(guò)零脈沖，根據(jù)過(guò)零脈沖，分時(shí)取樣，并作為采樣時(shí)標(biāo)，得到差值與標(biāo)準(zhǔn)端的正交分量； 步驟四，F(xiàn)PGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元分別采用相應(yīng)的算法對(duì)第一 AD轉(zhuǎn)換器單元和第二AD轉(zhuǎn)換器單元輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采樣分析，找出基波的幅值，然后根據(jù)除法公式求解得比差和相位差。
2.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量方法，其特征在于，在步驟二中，標(biāo)準(zhǔn)端信號(hào)經(jīng)濾波、整形成波形標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)作為0°觸發(fā)信號(hào)和FPGA數(shù)據(jù)采集時(shí)標(biāo)的依據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量方法，其特征在于，在步驟四中，F(xiàn)PGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元在處理過(guò)程中可以根據(jù)采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和歸約，消除失真信號(hào)，當(dāng)采樣信號(hào)受外界干擾時(shí)，也可通過(guò)插值算法修正采樣數(shù)值。
4.一種基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，該基于FPGA數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量系統(tǒng)包括: 用于獲取被測(cè)端產(chǎn)生的電壓差的第一取樣電路單元； 與第一取樣電路單元連接，用于提高信噪比以減小噪聲因素干擾的第一前置放大電路單元； 與第一前置放大電路單元連接，用于在工作電流降低到額定電流小于20%時(shí)把工作信號(hào)放大的第一自動(dòng)增益控制電路單元； 與第一自動(dòng)增益控制電路單元連接，用于抑制采樣信號(hào)中高次諧波的第一濾波電路單元; 與第一濾波電路單元連接，用于對(duì)通過(guò)第一濾波電路單元濾波第一取樣電路單元獲取被測(cè)端產(chǎn)生的電壓差進(jìn)行暫存的第一采樣保持單元； 與第一采樣保持單元連接，用于把第一取樣電路單元獲取被測(cè)端產(chǎn)生電壓差的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的第一 AD轉(zhuǎn)換器單元； 與第一 AD轉(zhuǎn)換器單元、第二 AD轉(zhuǎn)換器單元、過(guò)零脈沖單元連接，用于對(duì)第一 AD轉(zhuǎn)換器單元轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)器二次側(cè)取樣電路的數(shù)字信號(hào)處理，進(jìn)行采樣分析，由FPGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元對(duì)被測(cè)端電壓差的數(shù)據(jù)信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)器數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集存入RAM中，找出基波的幅值得到比差，使用加窗快速傅里葉變換算法得到被測(cè)端電壓差信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)器電壓信號(hào)的波形的幅值，將兩個(gè)幅值數(shù)據(jù)除以對(duì)應(yīng)取樣電阻值得到被測(cè)電端差電流和正交分量和標(biāo)準(zhǔn)器電流值，將這兩個(gè)數(shù)據(jù)代入比差計(jì)算公式可得到比差；根據(jù)過(guò)零脈沖，分時(shí)取樣，并作為采樣時(shí)標(biāo)，得到差值與標(biāo)準(zhǔn)端的正交分量，計(jì)算出角差，過(guò)零脈沖作為第一AD轉(zhuǎn)換器信號(hào)采集的中斷，中斷得到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)即為同相分量，將數(shù)值與使用加窗快速傅里葉變換算法得到標(biāo)準(zhǔn)器電壓信號(hào)的波形的幅值轉(zhuǎn)換成電流量后代入角差公式得到角差，采樣過(guò)程中根據(jù)精度要求調(diào)節(jié)采樣頻率，對(duì)所采樣的數(shù)據(jù)利用累加器打上時(shí)標(biāo)，用于相關(guān)數(shù)值的運(yùn)算； 用于獲取標(biāo)準(zhǔn)端上信號(hào)的第二取樣電路單元； 與第二取樣電路單元連接，用于提高信噪比以減小噪聲因素干擾的第二前置放大電路單元； 與第二前置放大電路單元連接，用于在工作電流降低到額定電流小于20%時(shí)把工作信號(hào)放大的第二自動(dòng)增益控制電路單元； 與第二前置放大電路單元，用于通過(guò)全波整流電路實(shí)現(xiàn)交流和直流變換的交流/直流變換電路單元； 與第二自動(dòng)增益控制電路單元連接，用于抑制采樣信號(hào)中高次諧波的第二濾波電路單元; 與第二濾波電路單元連接，用于形成波形標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，輸入FPGA作為0°觸發(fā)信號(hào)的整形電路單元； 與整形電路單元連接，用于接收整形電路單元的波形信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行過(guò)零脈沖處理的過(guò)零脈沖單元； 與第二濾波電路單元連接，用于對(duì)第二濾波電路單元的信號(hào)進(jìn)行暫存的第二采樣保持單元； 與第二采樣保持單元連接，用于把第二取樣電路單元獲取標(biāo)準(zhǔn)端上信號(hào)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的第二 AD轉(zhuǎn)換器單元； 與第一自動(dòng)增益控制電路單元、第二自動(dòng)增益控制電路單元和交流/直流變換電路單元連接，用于對(duì)交流/直流變換電路單元整流后的直流信號(hào)和第一自動(dòng)增益控制電路單元、第二自動(dòng)增益控制電路單元工作信號(hào)放大進(jìn)行顯示的百分表單元； 與百分表單元連接，用于為百分表單元提供電源的直流電源單元。
5.如權(quán)利要求4所述的基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，F(xiàn)PGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元的比差和相位差數(shù)值以及時(shí)標(biāo)提供給上位機(jī)接口使用。
6.如權(quán)利要求4所述的基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，F(xiàn)PGA數(shù)字信號(hào)處理電路單元可以根據(jù)采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和歸約，消除失真信號(hào)，當(dāng)采樣信號(hào)受外界干擾時(shí)，通過(guò)插值算法修正采樣數(shù)值。
7.如權(quán)利要求6所述的基于數(shù)字信號(hào)處理的電磁式互感器誤差測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，插值算法修正采樣數(shù)值的方法為:對(duì)實(shí)時(shí)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，將異常數(shù)據(jù)丟棄，并用所采樣數(shù)據(jù)的前一個(gè)時(shí)標(biāo)和后一個(gè)時(shí)標(biāo)的值推算出中間值。
【文檔編號(hào)】G01R35/02GK103543431SQ201310500538
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】黃麟, 陸漢兵 申請(qǐng)人:江蘇靖江互感器廠有限公司