[實用新型]抗十萬倍干擾數(shù)字化選頻測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220195503.5
• 申請日: 2012-05-03
• 公開（公告）號: CN202563025U
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設計）人: 余月仙
• 申請（專利權）人: 上海大帆電氣設備有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及測量技術領域。

背景技術

絕大多數(shù)電氣設備運行于50Hz工頻交流電壓下，很多情況下需要測量工頻50Hz下的狀態(tài)參數(shù)，其中大多是直接測量電壓電流信號，或通過傳感器將各種物理量轉換為電壓電流信號然后測量。由于電網(wǎng)中存在很強的50Hz干擾，所以在現(xiàn)場一些微弱的測試信號因與50Hz強干擾而難以測量，往往帶來很大的誤差甚至無法測量。所以，在很多電氣參數(shù)測試項目上可采用異頻法進行測量，即在設備上加上異于工頻的正弦波信號源如55Hz，然后利用選頻濾波技術抑制50Hz干擾，只測量該55Hz信號所對應的參數(shù)，可求得結果A。然后按同樣方法在工頻對稱偏頻測量45Hz求得結果B，取A+B的平均數(shù)即可認為是50Hz下的結果C。該方法既可以兩點對稱變頻測量(如45Hz，55Hz)，也可以多點對稱變頻測量(如45，47，53，55Hz)以提高結果的準確度和可信度。這種變頻(或稱異頻)測量法能有效避免50Hz工頻的強干擾所帶來的誤差，能在有強工頻干擾的環(huán)境如高壓變電站，電廠準確測量電氣設備參數(shù)。變頻測試法已在多種測試儀器上應用，如變頻抗干擾介質損耗測試儀，異頻線路參數(shù)測試儀，變頻接地參數(shù)測試系統(tǒng)等。

變頻測試法要達到不受干擾準確測量這個最終目的，主要涉及兩個方面的技術：變頻和選頻。變頻是需要將50Hz的市電電源轉變成電壓和頻率均可調(diào)的正弦波變頻電源，選頻則是需要在現(xiàn)場各種復雜的干擾中將變頻后的微弱信號提取出來，并進行準確測量。變頻技術發(fā)展時間較早，相對而言比較成熟，作為“源-表”測量系統(tǒng)中的源，不涉及測量和計算結果的輸出。同時其一般都通過隔離變壓器與外界干擾隔離，不受干擾影響，只需要按其自身內(nèi)部電路程序變頻即可。所以變頻電源這部分主要技術差異在于功率大小，其它技術指標方面一般沒什么差別。

選頻技術相對而言要復雜很多，作為“源-表”測量系統(tǒng)中的表，其要在各種復雜的干擾情況下，分離出微弱的變頻信號并進行測量輸出結果。往往是干擾信號比有用的變頻信號幅值強數(shù)倍至數(shù)十倍，有用的變頻信號被“淹沒”在各種干擾信號里。而且所測的信號里包括了工頻干擾、高頻干擾、諧波干擾，再疊加上變頻信號，波形已變得雜亂無章復雜多變無明確規(guī)律，要在這樣雜亂復雜的波形里還原提取出有用的微弱信號還要準確測量，難度可想而知。而且測試頻率和干擾頻率越近，選頻的難度就越大。顯然，選頻技術直接關系著成套變頻測量系統(tǒng)結果的準確性，是成套系統(tǒng)能否達到排除干擾準確測量這個最終目的的關鍵技術，是成套系統(tǒng)的技術瓶頸。

現(xiàn)有的選頻測量技術主要是基于模擬式濾波電路或稱硬件濾波電路，如LC電感電容器件等。但模擬式濾波電路存在著如下缺點，1、只能抑制和衰減干擾，不能完全真正濾除干擾。2、模擬濾波電路適合于測試信號和干擾頻率差別限大的情況(如120Hz和50Hz)，對于兩個很接近的頻率(如51Hz和50Hz)則難以達到理想效果；3、受硬件電路自身特性限制，其抗干擾能力只能達到數(shù)十分之一；4、因硬件電路對不同的頻率和幅值響應特性不一致，難以保證在各頻率各量程下均測量準確；5、模擬電路不利于智能化，自動化，集成化。

實用新型內(nèi)容

本實用新型提供一種抗十萬倍干擾數(shù)字化選頻測量裝置，目的在于克服目前現(xiàn)有技術中的不足，設計一種能在40-70Hz范圍內(nèi)1Hz步進任意選頻的數(shù)字化選頻濾波測量系統(tǒng)，可大大提高選頻測量的抗干擾能力。可在十分接近工頻的頻率(如51Hz和49Hz)進行測量，從而可得到最接近工頻的特性參數(shù)。系統(tǒng)核心基于高性能CPU和小波變換算法，而非硬件濾波電路。測量系統(tǒng)可抗十萬倍干擾而數(shù)據(jù)不漂移，在200V，50Hz干擾下選頻51Hz測量可將干擾抑制到0.1mV以下，并且可同時選頻測量電壓電流信號及兩者相位差。

本實用新型的系統(tǒng)核心性能的實現(xiàn)主要基于CPU數(shù)字化的小波變換運算分析，能實現(xiàn)±1Hz抗十萬倍干擾的選頻測量，在電氣測量領域，特別是在強干擾背景下的電力系統(tǒng)測試領域有著重要的用途。

為解決上述問題，本實用新型采用如下技術方案：抗十萬倍干擾數(shù)字化選頻測量裝置，包括CPU8、運算放大單元7、隔離放大單元6、濾波單元5、量程自動切換單元4、電流互感器3、電流測量端子2和電壓測量端子1；

一個量程自動切換單元4連接濾波單元5，濾波單元5連接隔離放大單元6，隔離放大單元6連接CPU8，量程自動切換單元4上設置有一對電壓測量端子1，該量程自動切換單元4還連接CPU8；