[發明專利]帶有自校準功能的直流電阻分壓器裝置及其自校準方法

有效

• 申請號: 201910153206.0
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN109900943B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 雷民;周峰;韓霄漢;姜春陽;殷小東;沈曙明;劉儉;劉浩;熊博;姚力;許靈潔;周永佳
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國網浙江省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R15/06
• 分類號: G01R15/06;G01R35/02
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 姜麗輝

本發明公開了一種帶有自校準功能的直流電阻分壓器裝置及其自校準方法，所述裝置包括：電阻分壓器、輔助單元以及測量運算單元；所述電阻分壓器包括N個可變換連接方式的分壓電阻；所述輔助單元包括標準電阻、可調電阻以及運算放大器；所述標準電阻以及可調電阻串聯連接在所述運算放大器的反相輸入端與輸出端之間；所述測量運算單元用于測量所述運算放大器的輸出電壓，以及測量所述電阻分壓器的一個分壓子電阻的分壓電壓；所述測量運算單元用于根據測量結果計算所述直流電阻分壓器的分壓比；所述裝置及方法具有測量原理簡單，步驟簡便，測量結果不確定度來源少的優點，測量設備少，測量過程快速，整個測量過程中各設備可保持較高的穩定性。

技術領域

本發明涉及電力設備領域，更具體地，涉及一種帶有自校準功能的直流電阻分壓器裝置及其自校準方法。

背景技術

直流電阻分壓器由于其原理簡單，穩定性好和測量準確度高的優點，常用作直流電壓比例標準。如何獲得直流電阻分壓器的實際分壓比，是直流電壓進行量值溯源的關鍵所在。一般而言，獲得直流電阻分壓器實際分壓比的方法分為直接法和間接法。直接法為直接測量直流電阻分壓器的分壓電阻阻值，從而獲得分壓器的實際分壓比，或通過準確度等級更高的標準分壓器做標準器，對被試分壓器的分壓比進行比較，得到分壓器的實際分壓比。間接法是在被測直流電阻分壓器上直接施加直流電壓，測量出被測分壓器各段電壓與參考電壓回路中相應各段電壓的差值，根據參考電壓回路和測量試驗，建立起被測分壓器的分壓比與測量得到的電壓差值之間的函數關系，將測量得到的電壓差值代入函數關系式進行計算，從而得到被測分壓器在該直流電壓下的分壓比。對于直流電阻分壓器而言，其分壓電阻阻值跨度較大，由于測量手段的限制，采用直接測量分壓電阻的方法無法得到高準確度的分壓電阻阻值。當被校分壓器的準確度是最高等級時，已無法找到更高準確度等級的分壓器作為標準器，因此采用直接法無法有效得到分壓器的實際分壓比。采用間接法進行量值溯源時，現有校準方法均需要輔助分壓器，且對測量手段要求較高，差壓測量點繁多，可操作性較差。

發明內容

為了解決背景技術存在的通過直接法測量分壓比需要等級更好的分壓器作為標準器，而間接法需要輔助分壓器可操作性差的問題，本發明提供了一種帶有自校準功能的直流電阻分壓器裝置及其自校準方法，所述裝置具有自校準功能，無需依靠直接法或間接法即可實現自校準；所述裝置依據哈蒙電阻連接網絡改變分壓電阻的連接方式，通過在兩種連接方式下的測量結果計算獲得實際的分壓比，以完成量值溯源；所述一種帶有自校準功能的直流電阻分壓器裝置包括：

電阻分壓器，所述電阻分壓器包括N個可變換連接方式的分壓電阻，所述N個分壓電阻通過串聯依次連接，并通過具有開關的短接線通過預設的連接方式并聯連接；所述電阻分壓器的最低端分壓電阻由兩個比例為1： N-1的分壓子電阻串聯組成；

輔助單元，所述輔助單元包括M個標準電阻、標準可調電阻以及運算放大器；所述運算放大器的同相輸入端接地，所述M個標準電阻以及標準可調電阻串聯連接在所述運算放大器的反相輸入端與輸出端之間；所述運算放大器的反相輸入端與所述電阻分壓器的輸出端相連；

測量運算單元，所述測量運算單元的輸入端與所述運算放大器的輸出端相連，用于測量所述運算放大器的輸出電壓；所述測量運算單元的輸入端與所述電阻分壓器最低端分壓電阻的兩個分壓子電阻的連接處相連或與最低端分壓電阻高壓端相連，用于測量所述電阻分壓器的一個分壓子電阻的分壓電壓或最低端分壓電阻電壓；

所述測量運算單元用于根據測量結果計算所述直流電阻分壓器的分壓比。

進一步的，所述通過具有開關的短接線通過預設的連接方式并聯連接，包括：

串聯依次連接的N個分壓電阻中的每兩個相鄰的分壓電阻，通過金屬嵌件相連；所述串聯依次連接的N個分壓電阻的輸入端以及輸出端通過金屬嵌件固定；

通過短接件將每兩個相隔一個金屬嵌件的金屬嵌件相連。