双模切换电路和双模二次压降及无线钳式数字式电能表校验装置的制作方法

本发明涉及电压互感器二次回路电压测量，具体涉及一种双模切换电路和双模二次压降及无线钳式数字式电能表校验装置。

背景技术：

1、近年来电力系统发展迅速，各行各业对电力的依赖程度越来越高，电网容量的扩大使得电力工作人员的工作量不断增加。电压互感器二次回路压降问题是电力发、输、变、配企业普遍存在的问题，它使系统电压测量产生偏差，不仅影响电力系统运行质量，而且直接导致电能计量误差，是目前电力计量人员必须完成的一项工作，任务量大，工作麻烦。如何安全精确高效的测量电压互感器二次回路压降，是关系电网安全生产和减少计量损失的重要环节，电压互感器二次回路压降问题的及时发现，保障了电厂的经济利益，也保证了电厂和电网之间的公平交易。

2、现有的主流电压互感器二次回路压降测量要么采用基于专用无线通信的测量模式，要么采用基于载波通信的测量模式。无论采用哪种测量模式在测量时都有一定的限制。

3、基于专用无线通信的测量模式中主机和分机采用gps卫星对时同步采样过程并通过无线通信模块进行数据交互传输，但卫星信号会受到电磁干扰、天气影响、遮蔽物影响等，这样在变电站室内封闭的空间会导致卫星信号降低甚至没有卫星信号，gps搜星时间过长，时常造成现场进行大量准备工作后无法完成测量工作，造成人力与物力的浪费，因此采用基于专用无线通信的测量模式存在缺陷。

4、基于载波通信的测量模式中主机和分机利用现有的电压二次线缆，通过载波方式完成对电压信号的同步采样和数据交互传输，最大特点是不需要额外架设网络，即可实现电压互感器二次压降的测量，这种模式一方面解决了gps接收不到信号的问题，另一方面避免了主机和分机之间进行无线通信。但是由于电压互感器有时距离电能表非常远，电压二次线缆上加载的信号会过度衰减，此外老旧的变电站电压二次线缆质量较差，均会影响载波信号的传输，导致测量失败。因此采用基于载波通信的测量模式也存在缺陷。

技术实现思路

1、针对现有技术中单独使用基于专用无线通信的测量模式和基于载波通信的测量模式产生的缺陷，本发明提供一种双模切换电路和双模二次压降及无线钳式数字式电能表校验装置，可以克服单独使用基于专用无线通信的测量模式和基于载波通信的测量模式产生的缺陷。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种双模二次压降及无线钳式数字式电能表校验装置，其包括主机和分机，所述主机和所述分机均设有双模切换电路，所述双模切换电路包括：fpga、arm和存储模块，所述存储模块存储有所述arm的应用程序、载波程序和无线程序，所述fpga通过所述arm下载所述应用程序、所述载波程序和所述无线程序，其中，所述fpga设置有配置电路，所述配置电路包括处理芯片，所述处理芯片电性连接有模式切换开关，通过所述模式切换开关实现所述载波程序和所述无线程序的下载。

4、如上所述的双模二次压降及无线钳式数字式电能表校验装置，进一步地，所述处理芯片设有jtag接口、as接口、msel0管脚、msel1管脚和msel2管脚，msel0管脚、msel1管脚、msel2管脚分别通过电阻r1、电阻r2、电阻r3电性连接有电源vcc，msel0管脚、msel1管脚、msel2管脚还电性连接有拨码开关s1，jtag接口电性连接存储器1，存储器1内部存储有载波程序，as接口电性连接有存储器2，存储器2内部存储有无线程序，其中，通过拨码开关s1实现msel0管脚、msel1管脚、msel2管脚的通断开关，拨码开关s1还控制msel0管脚、msel1管脚、msel2管脚的电平高低，控制jtag接口和as接口通断以实现模式切换。

5、如上所述的双模二次压降及无线钳式数字式电能表校验装置，进一步地，所述jtag接口设有tck管脚，tck管脚与处理芯片的tck时钟管脚电性连接；jtag接口设有tdo管脚和tdi管脚，tdo管脚、tdi管脚分别与处理芯片的数据输出接口和数据输入接口电性连接；jtag接口设有tms管脚，tms管脚与处理芯片的测试模式接口电性连接；且tck管脚通过电阻r4接地；tms管脚通过电阻r5与电源vcc电性连接，tdi管脚通过电阻r6与电源vcc连接，其中，tck管脚用于测试时钟输入；tdi管脚用于测试数据输入，数据通过tdi输入jtag口；tdo管脚用于测试数据输出，数据通过tdo从jtag口输出，tms管脚用于测试模式选择。

6、如上所述的双模二次压降及无线钳式数字式电能表校验装置，进一步地，所述as接口的dclk管脚分别与处理芯片的dclk接口以及存储器2的dclk接口电性连接，as接口的conf done管脚与处理芯片的conf done接口电性连接，处理芯片的conf done接口通过电阻r7与电源vcc电性连接，as接口的nconfig管脚与处理芯片的nconfig接口电性连接，处理芯片的nconfig接口通过电阻r8与电源vcc电性连接，as接口的data管脚通过电阻r9与存储器2的data接口电性连接，as接口的asdi管脚分别与处理芯片的asdio接口、存储器2的asdio接口电性连接，as接口的nce管脚分别与处理芯片的nce接口、存储器2的nce接口电性连接；as接口的ncs管脚分别与处理芯片的ncs接口、存储器2的ncs接口电性连接。

7、如上所述的双模二次压降及无线钳式数字式电能表校验装置，进一步地，下载载波程序以开启载波通信模式，在设定时间t1内，所述主机接收到所述分机的握手信号强度小于设置的预设值时，下载无线程序以开启无线通信模式，在设定的时间t2内无法建立有效通信，下载载波程序以切换到所述载波通信模式。

8、如上所述的双模二次压降及无线钳式数字式电能表校验装置，进一步地，所述分机设有电压采样及信号调理模块、a/d转换模块、无线接收模块、fpga、dsp+arm(相当于dsp和arm电性连接组成的模块)、显示模块和存储模块，

9、其中，被测的电压互感器二次侧的三相交流电压依次接入电压采样及信号调理模块后，电压采样及信号调理模块对输入模拟信号进行去噪并对该输入模拟信号的电压范围进行调整，使该输入模拟信号的电压范围满足a/d转换模块输入所要求的电压范围，并传输至a/d转换模块；

10、同时无线电流钳将采集的三相交流电流进行处理通过无线方式发送至所述分机的无线接收模块，所述分机的fpga驱动a/d转换模块将该输入模拟信号转换为数字信号，使用fpga的pll根据频率参数产生精密时钟信号，来同步a/d转换模块的信号和无线接收模块的信号，将该数字信号转换为带有时标信息的信号，并发送给所述分机的dsp；

11、所述分机的dsp对带有时标的信号计算处理，存储于存储模块并在显示模块显示，完成电压互感器二次侧电压、电流的测量。

12、如上所述的双模二次压降及无线钳式数字式电能表校验装置，进一步地，所述主机包括：电压采样及信号调理模块、a/d转换模块、无线接收模块1、fpga、dsp+arm、显示模块和存储模块，

13、其中，被测的电能表侧的三相交流电压依次接入电压采样及信号调理模块后，电压采样及信号调理模块滤除掉输入模拟信号中的噪声并对该输入模拟信号的伏值范围进行调整，使该输入模拟信号的电压范围满足a/d转换模块输入所要求的电压范围，并传输至a/d转换模块；

14、同时无线电流钳将采集的三相交流电流进行处理通过无线方式发送至所述主机的无线接收模块1，所述主机的fpga驱动a/d转换模块将输入模拟信号转换为数字信号，使用fpga的pll根据频率参数产生精密时钟信号，来同步a/d转换模块a/d转换模块的信号和无线接收模块的信号，将数字信号转换为带有时标信息的信号，并发送给所述主机的dsp；

15、所述主机的dsp对带有时标的信号计算处理，存储于存储模块并在显示模块进行显示，完成电能表侧电压、电流的测量。

16、如上所述的双模二次压降及无线钳式数字式电能表校验装置，进一步地，采用载波通讯方式时，所述主机的fpga驱动内置的载波接收模块，所述分机的fpga驱动内置的载波发送模块，所述分机将测量结果通过载波发送模块传输给所述主机的载波接收模块，所述主机的fpga对接收的带时标的电量信息与本机监测的同时间序列的电能表端的电量信息进行比较，计算各相的需要的电参量，同时所述主机的脉冲采集模块采集被检电能表脉冲信号，所述主机的dsp根据采集的电流信号和电压信号计算标准电能脉冲信号，同时对标准电能脉冲信号和被检电能表输出的电能脉冲信号进行对比计算，获得被检电能表误差。

17、如上所述的双模二次压降及无线钳式数字式电能表校验装置，进一步地，采用无线通讯方式时，所述主机的fpga驱动内置的无线接收模块2和gps同步模块，所述分机的fpga驱动内置的无线发送模块和gps同步模块，所述分机将测量结果通过无线发送模块传输给主机的无线接收模块2，所述主机的fpga对接收的带时标的电量信息与本机监测的同时间序列的电能表端的电量信息进行比较，计算各相的需要的电参量，同时所述主机的脉冲采集模块采集被检电能表脉冲信号，所述主机的dsp根据采集的电流信号和电压信号计算标准电能脉冲信号，同时对标准电能脉冲信号和被检电能表输出的电能脉冲信号进行对比计算，获得被检电能表误差。

18、本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

19、利用本发明提供的双模切换电路可以明显减少fpga的规模，减少成本，简化相关的电路设计。pt二次压降测试采用载波和无线双模通讯，可适应现场测试的各类场景，解决了传统有线模式在拉扯测试电缆线过程中二次电压存在相间短路或对地放电的安全隐患，使用更加安全。