高精度電力阻波器高頻參數測試儀的製作方法
2023-12-08 00:56:36 1
專利名稱：高精度電力阻波器高頻參數測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力測試裝置，特別是涉及一種對電力阻波器的高頻 參數進行測試的測試儀。
背景技術：
高頻電力阻波器是一種可通過強工頻電流同時又對高頻信號具有阻塞作用 的電力設備， 一般串接在輸電線路的兩端，安裝在變電站內出線間隔門型架附 近，與結合濾波器、耦合電容器、電力線路一起構成電力線載波通道。高頻阻 波器由能通過工頻大電流的強流線圈、調諧元件和保護調諧元件的避雷器所組 成。強流線圈等同於一個電感元件，而調諧元件由電感、電容和電阻的混聯電 路所構成(等同於一個帶阻濾波器)。由於阻波器工作在有強電場幹擾的變電站 內，除了工頻幹擾之外，由於電暈以及各種電氣設備的電磁場輻射的影響，在 整個工作頻帶內還存在著大量的噪聲幹擾。阻波器的強流線圈體積大，更易於 被電磁場所感應，在測量的某些頻段，有用信號很可能被各種噪聲所淹沒。過 去一般用差接電橋法來精密測量阻波器的高頻參數，但調整較麻煩，對測量人 員的技能要求較高，也不適合計算機自動化測量的實現。
事實上，如果能精確測出加在阻波器兩端的電壓和流過阻波器的電流的幅 值及兩者之間的相位差，那麼阻波器的阻抗值和電阻分量就可以很容易求出， 而流過阻波器的電流可通過和阻波器串接一電阻間接得到。如果阻波器兩端的
電壓用U,表示，串接電阻兩端的電壓用U2表示，阻波器的阻抗用Zffl表示，電 阻分量用R阻表示，那麼z阻-100iyU2R阻-z阻cos( - )。
當前，已經有使用該方法的測試儀表在使用，但精度(一般為5%)和抗噪 聲能力不夠，關鍵在於其未能實現對信號的同步採樣。另外，當前的測試儀表 一般採用直接數字頻率合成器(DDS)作為測試信號源，由於其雜散高，又不能實現真正的同步採樣，影響了其測量精度和抗幹擾能力。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種可以對信號同步採樣從而提高測量精度和抗 幹擾能力的高精度電力阻波器高頻參數測試儀。
為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案 一種高精度電力阻波器 高頻參數測試儀，它包括採樣時鐘產生單元、數據處理單元、A/D轉換單元、 耦合隔離單元、顯示單元和鍵盤，數據處理單元的其中兩個定時信號輸出端分 別與採樣時鐘產生單元的參考信號輸入端和反饋信號輸入端相連接，採樣時鐘 產生單元的採樣時鐘輸出端通過分頻器分別與數據處理單元的外部時鐘輸入端 和A/D轉換單元的採樣時鐘信號輸入端相連接，數據處理單元的另一定時信號 輸出端接有耦合隔離單元和低通濾波器，低通濾波器的輸出端作為被測試阻波 器的激勵信號輸出端，數據處理單元的數據I/O埠與A/D的I/O埠相連接， A/D轉換單元的兩個採樣信號輸入端用於連接被測試阻波器，數據處理單元的 顯示數據輸出端與顯示單元相連接。
在A/D轉換單元的兩個採樣信號輸入端各接有一低通濾波器，所述兩低通 濾波器的輸入端分別用於連接被測試阻波器兩端。
所述低通濾波器六階低通濾波器。
所述顯示單元包括液晶顯示器控制器和液晶顯示器，液晶顯示器控制器的 輸入端與數據處理單元的顯示數據輸出端相連接，液晶顯示器控制器的輸出端 接液晶顯示器。所述的鍵盤為薄膜鍵盤。
所述的數據處理單元為DSP，採樣時鐘產生單元為具有壓控振蕩功能，倍 頻功能和鎖相環功能的頻率合成器，所述的耦合隔離單元為光耦合隔離器。
本實用新型通過採樣時鐘產生單元和數據處理單元結合同時產生測試用的 激勵信號和採樣時鐘，實現了激勵信號和採樣時鐘的同步，實現了同步採樣， 從根本上解決了精度(優於1%)和噪聲的問題，保證了測試儀的測量精度和抗 幹擾能力。在整個測量頻帶內(40kHz-500kHz)，可以通過調整數據處理單元的 定時器周期實現差別採樣，還可使得抗混疊濾波器的設計變得簡單。同時數據處理單元還可內置正弦函數表，通過不同步長實現對不同頻率採樣數據的復立
葉計算，得到信號的向量值。
圖1為本實用新型一種具體實施方式
的電路方框圖； 圖2為具體實施方式
的電路原理圖。
具體實施方式
如圖1、 2所示，L,、 L2、 d、 C2和Ri構成一典型參數的阻波器。數字信 號處理器U1 (TMS320F2812)內部時鐘和定時器1產生參考信號通過其定時器 輸出端T1PWM引腳輸出至頻率合成器U3(TLC2934)的參考信號輸入端FIN-A 腳，頻率合成器具有壓控振蕩功能、倍頻功能和鎖相環功能，它產生的方波信 號由壓控振蕩器輸出端VCO OUT引腳輸出。因A/D轉換器U2 (THS12082) 最高採樣頻率為8MHz，而頻率合成器VCO的輸出最高為45MHz,因此必須經 四分頻後才可以使用。通過設定定時器1的計數周期值，即可以改變頻率合成 器U3輸出的方波信號頻率，從而改變採樣頻率和採樣信號的佔空比。VCOOUT 引腳輸出的方波信號經計數器U5 (74LV161)分頻後由Q1腳接至DSP的外部 時鐘輸入端TCLKINB腳，作為DSP定時器3和定時器4的外部時鐘，經定時 器3和定時器4分頻後產生兩個輸出信號，其中，DSP的定時器輸出端T3PWM 接至頻率合成器的反饋信號輸入端即FIN-B引腳作為頻率合成器的反饋信號， 該信號和T1PWM輸出的信號頻率相同，DSP的定時器輸出端T4PWM接至光 耦合隔離器U6 (PC412S)的VIN輸入腳，再經低通濾波器U7 (由三級集成運 算放大器OPA2354和阻容元件組成，圖中未示出具體電路)濾波後作為電力阻 波器測試電路的激勵信號。光耦合隔離器作用為數字和模擬部分電路隔離。計 數器U5的Q1腳輸出信號同時接至A/D轉換器U2 (THS12082)的採樣時鐘輸 入端CONVCLK引腳。這樣，由DSP的T4PWM引腳可以輸出40kHz-500kHz 的方波信號，由VCO OUT可以輸出6MHz-8MHz的方波信號，分別作為被測試 阻波器的激勵信號和採樣時鐘，實現了激勵信號和採樣時鐘的同步，保證了測 試儀的測量精度和抗幹擾能力。透過改變各定時器的設置值來產生各組匹配頻
5率，滿足各信號間的比例關係，無小數值，實現對信號的同步差別採樣率釆樣。 各定時器的設置應使頻率合成器的輸出頻率範圍儘量小，同時滿足採樣後的整 數步長復立葉計算。
數位訊號處理器Ul的數據I/O埠與A/D轉換器U2的I/O埠相連接， A/D轉換器的採樣信號輸入端AINP引腳和採樣信號輸入端AINM引腳各接有 一個由運放U8A、 U8B (OPA2354)組成的六階低通濾波器，兩個低通濾波器 的輸入端即U8A的3腳和U8B的5腳分別用於連接被測試阻波器的兩端，測試 時，濾波後的電壓信號輸出至A/D轉換器的AINP、 AINM引腳作為測試信號。
數位訊號處理器Ul的顯示數據輸出端GPIOF0 GPIOF7與液晶顯示器控 制器U4 (RA8806)的顯示數據輸入端DATA0 DATA7相連接，液晶顯示器控 制器U4的輸出端接液晶顯示器U10 (H3246H—FE)。數位訊號處理器Ul的 GPIOA0 GPIOA4腳接有5鍵薄膜鍵盤U9。
測試儀上電後，首先由數位訊號處理器U1的主程序讀取鍵盤操作數據，由 鍵盤輸入必要的初始化值。若開始鍵動作，則DSP初始化定時器，和頻率合成 器U3—起產生測量及同步採樣所需頻率的方波信號，延時啟動AD轉換器採樣， 並把轉換得到的數據以中斷或查詢方式讀入CPU進行計算和處理，結果以一定 的格式驅動LCD顯示器顯示。
權利要求1、一種高精度電力阻波器高頻參數測試儀，其特徵在於，它包括採樣時鐘產生單元、數據處理單元、A/D轉換單元、耦合隔離單元、顯示單元和鍵盤，數據處理單元的其中兩個定時信號輸出端分別與採樣時鐘產生單元的參考信號輸入端和反饋信號輸入端相連接，採樣時鐘產生單元的採樣時鐘輸出端通過分頻器分別與數據處理單元的外部時鐘輸入端和A/D轉換單元的採樣時鐘信號輸入端相連接，數據處理單元的另一定時信號輸出端接有耦合隔離單元和低通濾波器，低通濾波器的輸出端作為被測試阻波器的激勵信號輸出端，數據處理單元的數據I/O埠與A/D的I/O埠相連接，A/D轉換單元的兩個採樣信號輸入端用於連接被測試阻波器，數據處理單元的顯示數據輸出端與顯示單元相連接。
2、 如權利要求1所述的高精度電力阻波器高頻參數測試儀，其特徵在於， 在A/D轉換單元的兩個採樣信號輸入端各接有一低通濾波器，所述兩低通濾波 器的輸入端分別用於連接被測試阻波器兩端。
3、 如權利要求2所述的高精度電力阻波器高頻參數測試儀，其特徵在於， 所述低通濾波器六階低通濾波器。
4、 如權利要求1、 2或3所述的高精度電力阻波器高頻參數測試儀，其特 徵在於，所述顯示單元包括液晶顯示器控制器和液晶顯示器，液晶顯示器控制 器的輸入端與數據處理單元的顯示數據輸出端相連接，液晶顯示器控制器的輸 出端接液晶顯示器。
5、 如權利要求1、 2或3所述的高精度電力阻波器高頻參數測試儀，其特 徵在於，所述的數據處理單元為DSP，採樣時鐘產生單元為具有壓控振蕩功能、 倍頻功能和鎖相環功能的頻率合成器，所述的耦合隔離單元為光耦合隔離器。
6、 如權利要求5所述的高精度電力阻波器高頻參數測試儀，其特徵在於， 所述的鍵盤為薄膜鍵盤。
7、 如權利要求4所述的高精度電力阻波器高頻參數測試儀，其特徵在於， 所述的數據處理單元為DSP，採樣時鐘產生單元為具有壓控振蕩器和鎖相環功 能的頻率合成器，所述的耦合隔離單元為光耦合隔離器。
專利摘要本實用新型涉及一種高精度電力阻波器高頻參數測試儀，數據處理單元的其中兩個定時信號輸出端分別與採樣時鐘產生單元的參考信號輸入端和反饋信號輸入端相連接，採樣時鐘產生單元的採樣時鐘輸出端通過分頻器分別與數據處理單元的外部時鐘輸入端和A/D轉換單元的採樣時鐘信號輸入端相連接，數據處理單元的另一定時信號輸出端接有耦合隔離單元和低通濾波器，低通濾波器的輸出端作為被測試阻波器的激勵信號輸出端，數據處理單元的數據I/O埠與A/D的I/O埠相連接，A/D轉換單元的兩個採樣信號輸入端用於連接被測試阻波器，數據處理單元的顯示數據輸出端與顯示單元相連接。本實用新型可以對信號同步採樣，從而提高了測量精度和抗幹擾能力。
文檔編號G01R31/00GK201251611SQ200820149250
公開日2009年6月3日 申請日期2008年9月17日 優先權日2008年9月17日
發明者張國志 申請人:河南送變電建設公司