[實用新型]一種用于電參量精密測量的電路阻抗及電壓有源補(bǔ)償器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320082555.6
• 申請日: 2013-02-22
• 公開（公告）號: CN203101469U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹敏;李波;畢志周;李毅;周至剛;霍艷平;葉小雪;肖元強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 云南電力試驗研究院(集團(tuán))有限公司電力研究院;云南電網(wǎng)公司技術(shù)分公司
• 主分類號: G01R15/00
• 分類號: G01R15/00
• 代理公司: 昆明大百科專利事務(wù)所 53106
• 代理人: 何健

本實用新型屬于測量電學(xué)參量（電流、電壓及阻抗）時對電路阻抗及電壓進(jìn)行有源補(bǔ)償?shù)姆懂牐绕溥m用于在工頻下的高精度電學(xué)參量測量的阻抗及電壓有源補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域。?

電學(xué)參量一般包括電流、電壓、功率、相位、電能等，在針對這些電學(xué)參量測量中，通常有直接測量和間接測量兩種方法：直接測量法是“不必測量與被測量有函數(shù)關(guān)系的其他量，而能直接得到被測量值的一種測量方法”，也即是測量結(jié)果可以通過結(jié)果直接獲得的測量方法，例如運(yùn)用電流表串接進(jìn)入被測電流回路，便可直接測量得到回路的電流。間接測量法是指“通過測量與被測量有函數(shù)關(guān)系的其他量，從而得到被測量值的一種測量方法”，也就是說，被測量的量值是通過其他量的測量，按一定函數(shù)關(guān)系計算出來的，例如同一回路電流、電壓和電阻遵循歐姆定律U=I*R，通過測量電流I和電阻R，便可計算得到電壓U。?

在對電學(xué)參量進(jìn)行測量的過程中，測試結(jié)果都會受到各種因素（如溫濕度條件、電磁場影響、測試方法、測試儀器等）的影響，從而產(chǎn)生一定的測量誤差，測量誤差包括了系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差兩類，系統(tǒng)誤差可以通過改進(jìn)測試手段及方法來減小（例如測量電阻時，可通過四端接法來減小導(dǎo)線引入的誤差），隨機(jī)誤差可通過多次測量求取平均（采用統(tǒng)計的方法）來減小。?

例如在圖1所示的電流測量回路中，通過間接測量的方法來測量回路中的電流，即通過測量得到了標(biāo)準(zhǔn)工頻電壓源Us的值和標(biāo)準(zhǔn)電阻Rs的值，則可通過歐姆定律I=U/R來確定回路電流I的值。但是如果要對回路電流I做精確的測量，就必須充分考慮測試過程中的所有的影響量，盡量消除測試過程中的測量誤差（系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差），減小測量誤差通常有主要兩種方法：?

（1）減小測試回路中導(dǎo)線及其他相關(guān)器件的阻抗影響。由于任何導(dǎo)線及其他相關(guān)器件的均存在一定的阻抗，不可能無限減小，而且有時回路中的某些器件由于其它特殊用途，在阻抗方面不能做進(jìn)一步優(yōu)化。所以此種方法在減小測量誤差的效果上受一定限制。?

（2）通過儀器測量出回路中導(dǎo)線及其他相關(guān)器件的等效電阻R₁、等效電感L₁及等效電容C₁，在計算的過程中減去該部分的影響。由于回路中導(dǎo)線及其他相關(guān)器件的等效電阻R₁、電感L₁及電容C₁本身量值很小，要做到對其的準(zhǔn)確測量，需要運(yùn)用準(zhǔn)確度及等級要求很高的專用測量儀器。?

針對以上類似的問題，本實用新型提出了一種通過對電路阻抗及電壓進(jìn)行有源補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ跍y量回路中加入本有源補(bǔ)償器，有效的減小測量過程中的測量誤差，實現(xiàn)對相關(guān)電學(xué)參量的精確測量。?

本實用新型的目的在于針對電流、電壓、阻抗等電學(xué)參量的緊密測量中，運(yùn)用本實用新型的有源補(bǔ)償器方法對測量回路及回路的其他元器件的阻抗或電壓進(jìn)行補(bǔ)償，有效的減小或消除測量回路及回路中的其他電氣元件對測量結(jié)果的影響，大大減小測量誤差，實現(xiàn)對被測電學(xué)參量的精確測量。?

本實用新型的目的在于針對電流、電壓、阻抗等電學(xué)參量的緊密測量中，運(yùn)用本實用新型的有源補(bǔ)償器方法對測量回路及回路的其他元器件的阻抗或電壓進(jìn)行補(bǔ)償，有效的減小或消除測量回路及回路中的其他電氣元件對測量結(jié)果的影響，大大減小測量誤差，實現(xiàn)對被測電學(xué)參量的精確測量。?

本實用新型是通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)的。?

一種用于電參量精密測量的電路阻抗及電壓有源補(bǔ)償器，本實用新型電壓/電阻有源補(bǔ)償器包括一個運(yùn)算放大器OP27及保持其處于線性工作狀態(tài)的兩個匹配電阻和線性直流電源；電壓/電阻有源補(bǔ)償器有兩個電壓輸入端和兩個電流輸出端；運(yùn)算放大器OP27的反相輸入端與被補(bǔ)償電路的電流輸入高端相連；運(yùn)算放大器OP27的同相輸入端與被補(bǔ)償電路的電流輸入低端相連，并接入大地；運(yùn)算放大器OP27的負(fù)向工作電源接入運(yùn)算放大器?15V線性直流電源，運(yùn)算放大器OP27的正向工作電源接入運(yùn)算放大器+15V線性直流電源；運(yùn)算放大器OP27分別與匹配電阻的一端連接；運(yùn)算放大器OP27的輸出同時接入確保運(yùn)算放大器正常工作的匹配電阻；匹配電阻的另一端接地；匹配電阻的另一端作為電壓/阻抗有源補(bǔ)償器的電流輸出信號的低端，接入測量用雙級電流互感器的低端。?