专利名称：局部放电测试设备的数字式校准系统的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种用于校验局部放电测试设备的校准系统，和用于现场局部放电
测试设备的数字式校准系统。
背景技术：
随着电力电子系统和高压电器产品的不断发展，随着IEC标准对《局部放电测量》的修订即将进行的再更新，则对局放试验用的测试系统的计量和校准提出了更严格、更细致的、新的要求，尤其是在l-10000PC范围内的，校准准确度优于±2%或者更高的数字式标准系统的实现，亟待建成。 目前使用的校验方法是，校准打开被校局部放电测试系统校准器的盖板，测量出方波电压值U。，再测出电容值C。，以公式计算被校验校准脉冲发生器所输出的标准局放电荷量。因此，有可能导致现场使用时因环境、引线的影响，而改变PC值，致使准确度降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种局部放电测试设备的数字式校准系统，该系统以模拟峰值保持电路测量局部放电量、使准确度优于±2%、并自动生成测量、计算、结论之终端文件，用于局放试验测试系统计量的数字式校准系统。 为达上述目的，本发明所实施的技术方案为局部放电测试设备的数字式校准系统，其特征在于，该系统包括待测装置及分别与待测装置相连接的局部放电测试设备的数字式校准器及测控计算机，局部放电测试设备的数字式校准器的输出端与测控计算机电连接；测控计算机将采集来的波形及数据测量值和数字式校准器的输出的标准值比较、分析、计算后，得到测量值与标准值的误差，并将该误差值、测量值和标准值输出给数据输出器，从而实现局部放电测试设备的校准。 所述局部放电测试设备的数字式校准器包括依次相互电连接的标准频带电压信号发生器、标准脉冲发生器、信号整形放大器、脉冲PC保持电路、单片机及高速数据采集卡。 所述待测装置为脉冲发生器，脉冲发生器输出端一路依次与信号整形放大器、脉
冲PC保持电路、单片机相连，其中，进入信号整形放大器的另一支路与单片机连接；另一路
与高速数据采集卡相连；单片机、高速数据采集卡分别与测控计算机连接。 所述待测装置为局部放电测试仪，局部放电测试仪一路分别与频带电压信号发生
器、标准脉冲发生器电连接，频带电压信号发生器、标准脉冲发生器分别与高速数据采集卡
电连接，高速数据采集卡再与测控计算机相连；局部放电测试仪另一路与测控计算机电连
接；将不同的测量值与标准值输出给计算机。 所述信号整形放大器采取AD829运算放大器，为2级信号放大器。 所述脉冲PC保持电路采取经AD829运算放大器与比例电阻Rn并联连接后再与比
例电阻Rs串联连接成一级放大电路后，通过集成保持电路PKDOl把脉冲电压信号转换为一个与脉冲信号幅值具有线性关系的直流电压信号U，在输出端B点输出。所述单片机采取C8051F021型单片机检测单个脉冲转换后电压，C8051F021型单
片机采用CIP-51微控制器内核。 所述高速数据采集单元采用具有12位精度的高速数据采集卡PCI_1712。
所述局部放电测试设备的数字式校准方法，其特征在于，该方法包括
A，待测装置脉冲发生器将脉冲信号输入给信号整形放大器，一路经信号整形放大 器信号整形放大至脉冲PC保持电路，经峰值保持后转换为一直流电压信号给单片机；其另 一支路直接送给单片机一中断信号，单片机由测控计算机发出命令控制；送给测控计算机 的脉冲信号经换算后得出局部放电量PC测量值，该测量值再与测控计算机存储的标准值 比较，得到误差值，并将该误差值输出给数据输出器； 脉冲发生器另一路直接将脉冲波形输出至高速数据采集卡，高速数据采集卡将脉 冲波形上升、下降沿测量值输出给测控计算机与其存储的上升、下降沿限值比较，得到符合 要求与否的结论，即误差值，并将该误差值及上升、下降沿测量值输出给数据输出器；
B，待测装置为局部放电测试仪，局部放电测试设备的数字式校准器的频带电压信 号发生器及标准脉冲发生器给局部放电测试仪输入一频带宽度、电压幅值和标准脉冲的标 准信号，并同时将该标准信号输入至高速数据采集卡，高速数据采集卡将该标准值输入给 测控计算机；同时局部放电量测试仪在待测装置上读出频带宽度、电压幅值、脉冲的实际值 并直接输如入给测控计算机，在将其与测控计算机所记录的标准值进行比较，计算出误差， 将该误差值输至数据输出器。 本发明的有益效果1)本发明通过上述系统可以实现局部放电测试系统的数字 化及计算机化校准，提高了校准效率。 由于采用了高速数据采集器可数字采集脉冲的输出波形，经计算机处理后可直接 校准其局部放电量值，较现有校准技术要打开其外壳测量其电容量和方波电压值再进行校 准计算误差的方法，使效率得到提高。 2)由于采用了宽量程范围l-10000pc和高准确度的标准脉冲校准器及采用了具 有12位精度的高速数据采集卡，使校准准确度可达到±2%。
图1是本局部放电测试设备的数字式校准系统结构框图； 图2是本发明实施例测量脉冲发生器及局部放电测试仪结构框图； 图3是信号整形放大电路示意图； 图4是脉冲PC保持电路示意图。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，下述实施例仅用于说明本发明，并 不用于限制本发明的实施范围。 如图1所示，是本发明的整体结构框图，该该系统包括待测装置及分别与待测装 置相连接的局部放电测试设备的数字式校准器及测控计算机，局部放电测试设备的数字式 校准器的输出端与测控计算机电连接；测控计算机将采集来的波形及数据测量值和数字式校准器的输出的标准值比较、分析、计算后，得到测量值与标准值的误差，并将该误差值、测 量值和标准值输出给数据输出器，从而实现局部放电测试设备的校准。 本发明可对局部放电测试设备以及该设备所配置的校正脉冲发生器进行校验，在
校验过程中均需要对信号进行采集及处理。信号输入、前端隔离、整形、调理、数据采集、处
理等部分集成在一个定制的抗干扰机箱内，电源采用了隔离、滤波等措施。 上述抗干扰机箱内集成的装置即为局部放电测试设备的数字式校准器，局部放电
测试设备的数字式校准器包括依次相互电连接的标准频带电压信号发生器、标准脉冲发生
器、信号整形放大器、脉冲PC保持电路、单片机及高速数据采集卡。 图2所示为本发明两个待测装置的具体实施检测校准结构框图，其中一个待测装 置为一个脉冲发生器，将该脉冲发生器与该系统的局部放电测试设备的数字式校准器相连 接。待测装置脉冲发生器将脉冲信号输入给信号整形放大器， 一路经信号整形放大器信号 整形放大至脉冲PC保持电路，经峰值保持后转换为一直流电压信号给单片机；其另一支路 直接送给单片机一中断信号，单片机由测控计算机发出命令控制；送给测控计算机的脉冲 信号经换算后得出局部放电量PC测量值，该测量值再与测控计算机存储标准值比较，得到 误差，并将该误差值输出给数据输出器； 脉冲发生器另一路直接将脉冲波形输出至高速数据采集卡，高速数据采集卡将脉 冲波形上升、下降沿测量值输出给测控计算机与其存储的上升、下降沿限值比较，得到符合 要求与否的结论，即误差值，并将该误差值及上升、下降沿测量值输出给数据输出器；
其中另一个待测装置为局部放电测试仪，局部放电测试设备的数字式校准器的频 带电压信号发生器及标准脉冲发生器给局部放电测试仪输入一频带宽度、电压幅值和标准 脉冲的标准信号，并同时将该标准信号输入至高速数据采集卡，高速数据采集卡将该标准 值输入给测控计算机；同时局部放电量测试仪在待测装置上读出频带宽度、电压幅值、脉冲 的实际值并直接输如入给测控计算机，在将其与测控计算机所记录的标准值进行比较，计 算出误差，将该误差值输至数据输出器。 频带宽度与电压幅值发生器使用TI公司的DSP芯片TMS320LF2407(以下简称
2407)来产生P丽(Pulse Width Modulation)脉宽调制，该器件具有外设集成度高，程序存
储器容量大，A/D转换精度高，运算速度高，可达到所需频带及电压信号的要求。 缓冲电路的作用是对P丽口输出的数字量进行缓冲，并将电压拉高到5V，以供后
级模拟电路滤波使用。 电平转换电路将5V电平信号转换为10V电平信号。低通滤波电路将10V的脉动 电压信号转换成带有5V直流偏置电压的正弦信号。减法电路的主要作用是把带有5V直流 偏置电压的正弦信号的转换成峰值为_5 +5V的正弦交流信号，其电压增益为1。
上述两个待测装置不是同时进行检测的，分别连接局部放电测试设备的数字式校 准器进行检测，其检测精度可达±2%。 下面通过该数字式校准器具体电路说明本发明的实现其精度标准的效果。
图3所示为信号整形放大电路示意图；如图3所示，信号由Uin输入，经耦合电容 Cp C4，比例电阻Ru、 R4 :R5、 R7和ADI公司的2个AD829运算放大器Al、 A2组成2级信号放 大器，其输出信号为U。ut。其中，该运算放大器为ADI公司的AD829运放，其带宽为120腿z、 转换速度为230V/S ;且具有低失调，低嘈声等特点。
图4所示为脉冲PC保持电路示意图，如图4所示，由前级信号整形放大器后，U。ut 到峰值保持电路的输入端A，经ADI公司AD829运算放大器与比例电阻Rn并联连接后再与 比例电阻R8串联连接成再一级放大电路后，通过集成保持电路ADI公司的PKD01把脉冲电 压信号转换为一个与脉冲信号具有线性关系的直流电压信号U，在输出端B初输出。可快 速、准确地检测并保持峰值脉冲信号。 为了保证峰值保持器PKDOl的输出的是当前单个脉冲的转换后的电压，用 C8051F021型单片机来检测单个脉冲的转换后的电压，C8051F021型单片机使用CIP-51微 控制器内核，使用标准803x/805x的汇编器和编译器进行软件开发。利用C8051F021的速 度和其12bit的A/D转换来控制积分器和对积分器的输出进行采集，并将采集到的数据再 送给计算机。 对于如图2所示的标准波形发生装置的输出信号和被试装置的被试信号被放大 整形后的信号输入至研华公司生产的具有12位精度的高速数据采集卡PCI-1712，采集到 的信号再送给计算机，计算机将数据分析计算后得到信号值与标准值的误差，并将信号值、 标准值及误差值输出给数据输出器，从而实现局部放电测试设备的校准。
权利要求
局部放电测试设备的数字式校准系统，其特征在于，该系统包括待测装置及分别与待测装置相连接的局部放电测试设备的数字式校准器及测控计算机，局部放电测试设备的数字式校准器的输出端与测控计算机相连接；测控计算机将采集来的波形及数据测量值和数字式校准器的输出的标准值比较、分析、计算后，得到测量值与标准值的误差，并将该误差值、测量值和标准值输出给数据输出器，从而实现局部放电测试设备的校准。
2. 如权利要求1所述的局部放电测试设备的数字式校准系统，其特征在于，所述局部 放电测试设备的数字式校准器包括依次相互电连接的标准频带电压信号发生器、标准脉冲 发生器、信号整形放大器、脉冲PC保持电路、单片机及高速数据采集卡。
3. 如权利要求1或2所述的局部放电测试设备的数字式校准系统，其特征在于，所述待 测装置为脉冲发生器，脉冲发生器输出端一路与信号整形放大器相连，信号整形放大器、脉 冲PC保持电路、单片机依次相连，其中，进入信号整形放大器输出端的另一支路与单片机 连接；脉冲发生器输出端另一路与高速数据采集卡相连；单片机、高速数据采集卡分别与 测控计算机连接。
4. 如权利要求1所述的局部放电测试设备的数字式校准系统，其特征在于，所述待测 装置为局部放电测试仪，局部放电测试仪一路分别与频带电压信号发生 器、标准脉冲发生 器电连接，频带电压信号发生器、标准脉冲发生器分别与高速数据采集卡电连接，高速数据 采集卡再与测控计算机相连；局部放电测试仪另一路与测控计算机电连接；则可将不同的 测量值与标准值输出给计算机。
5. 如权利要求2所述的一种局部放电测试设备的数字式校准系统，其特征在于，所述 信号整形放大器采取AD829运算放大器，为2级信号放大器。
6. 如权利要求2所述的一种局部放电测试设备的数字式校准系统，其特征在于，所述 脉冲PC保持电路采取经AD829运算放大器与比例电阻Rn并联连接后再与比例电阻Rs串 联连接成一级放大电路后，通过集成保持电路PKD01把脉冲电压信号转换为一个与脉冲信 号幅值具有线性关系的直流电压信号U，在输出端B点输出。
7. 如权利要求2所述的一种局部放电测试设备的数字式校准系统，其特征在于，所 述单片机采取C8051F021型单片机检测单个脉冲转换后电压，C8051F021型单片机采用 CIP-51微控制器内核。
8. 如权利要求2所述的一种局部放电测试设备的数字式校准系统，其特征在于，所述 高速数据采集单元采用具有12位精度的高速数据采集卡PCI-1712。
9. 一种局部放电测试设备的数字式校准方法，其特征在于，该方法包括A，待测装置脉冲发生器将脉冲信号输入给信号整形放大器， 一路经信号整形放大器信 号整形放大至脉冲PC保持电路，经峰值保持后转换为一直流电压信号给单片机；其另一路 直接送给单片机一中断信号，单片机由测控计算机发出命令控制；送给测控计算机的脉冲 信号经换算后得出局部放电量PC测量值，该测量值再与测控计算机存储的标准值比较，得 到误差值，并将该误差值输出给数据输出器；脉冲发生器另一路直接将脉冲波形输出至高速数据采集卡，高速数据采集卡将脉冲波 形上升、下降沿测量值输出给测控计算机与其存储的上升、下降沿限值比较，得到比较值， 并将该比较值及上升、下降沿测量值输出给数据输出器；B，待测装置为局部放电测试仪，局部放电测试设备的数字式校准器的频带电压信号发生器及标准脉冲发生器给局部放电测试仪输入一频带宽度、电压幅值和标准脉冲的标准信 号，并同时将该标准信号输入至高速数据采集卡，高速数据采集卡将该标准值输入给测控 计算机；同时局部放电量测试仪将频带宽度、电压幅值、脉冲的实际值直接输出给测控计算 机，再将其与测控计算机所记录的标准值进行比较，计算出误差，将该误差值输至数据输出 器。
全文摘要
本发明公开了一种用于校验局部放电测试设备的校准系统，其特征在于，该系统包括待测装置及分别与待测装置相连接的局部放电测试设备的数字式校准器及测控计算机，局部放电测试设备的数字式校准器的输出端与测控计算机相连接；测控计算机将采集来的波形及数据测量值和数字式校准器的输出的标准值比较、分析、计算后，得到测量值与标准值的误差，并将该误差值、测量值和标准值输出给数据输出器，从而实现局部放电测试设备的校准。本发明系统中由于采用了宽量程范围1-10000pc、高准确度的标准脉冲校准器和具有12位精度的高速数据采集卡，使校准准确度可达到±2％。
文档编号G01R35/00GK101706563SQ20091021911
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者任稳柱, 王小英 申请人:中国西电电气股份有限公司