基于虛擬負載法的發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了基于虛擬負載法的發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置，包括依次連接的第一高準確度表、高穩定性精密程控源、第二高準確度表和數顯及人機界面模塊，分別與所述第一高準確度表和高穩定性精密程控源連接的電流輸出端子，以及分別與所述高穩定性精密程控源和第二高準確度表連接的電壓輸出端子。本實用新型所述基于虛擬負載法的發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置，可以克服現有技術中人工勞動量大、誤操作率高和校驗難度大等缺陷，以實現人工勞動量小、誤操作率低和校驗難度小的優點。
【專利說明】基于虛擬負載法的發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及電力電子設備的檢測【技術領域】，具體地，涉及基于虛擬負載法的 發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置。

【背景技術】
[0002] 發電機轉子交流阻抗測試儀，是用于測量和分析發電機及調相機轉子繞組交流阻 抗的綜合測量儀器，通過專門設計的測量電路可實現對有轉子繞組的交流阻抗、功率、頻率 等參數的自動測量。在交流阻抗測試儀器的校準、檢定與檢測工作中，對過渡過程(包括過 渡電阻和過渡時間)測量功能的檢測是最重要的檢測項目。近年來隨著科學技術的發展，市 場上出現的一體化的發電機轉子交流阻抗測試儀，給廣大電氣試驗人員提供了一種輕便、 快捷、簡單的測試儀器，并已得到廣泛應用。但是對于這些一體化發電機轉子交流阻抗測試 儀，市場上還沒有專門針對它們的校驗檢測裝置，在它們的使用過程中它們自身的準確度 得不到有效保證。因此在大規模開展交流阻抗測量的同時，交流阻抗測試儀器的校驗及規 范使用也顯得日益重要。
[0003] 國內有少數單位開展了針對發電機轉子交流阻抗測試儀的校準工作。由于缺乏針 對性的校準規范，故采取的測量方案有諸多不足，主要在于無法有效地對測試儀器整個量 程范圍內的工作狀況進行完善的檢測與校準工作。另外，由于測試使用測試儀校準系統與 真實電機轉子繞組工作狀況有差異，無法真實的模擬電機轉子繞組實際工作狀況。再者重 新接線等操作增加了人為誤操作的幾率，不利于準確高效的完成校驗、檢測工作。
[0004] 目前，發電機轉子交流阻抗測試儀的校準工作還需要廣泛推廣，亦缺乏完備的校 準規范來約束發電機轉子交流阻抗測試儀的校準工作，這種現狀嚴重影響了測量的準確度 及儀器的規范使用。考慮到市場上大量的發電機轉子交流阻抗測試儀標稱的最大允許誤差 以及已有的檢測方法受測測量范圍、準確度和便捷性所限，很難對發電機轉子交流阻抗測 試儀開展便捷、高效的校準、檢定與檢測工作。同時，發電機轉子交流阻抗測試儀的校準裝 置在國內也尚未出現，甚至在國外也未見針對性的產品。發電機轉子交流阻抗測量儀的規 范及校驗作為預防性試驗的重要一環，無疑已成為工作需要突破的瓶頸。在此種背景下，在 無法借鑒國內外成功經驗的前提下，開展發電機轉子交流阻抗測試儀校驗方法及校驗裝置 的研究已迫在眉睫。
[0005] 在實現本實用新型的過程中，發明人發現現有技術中至少存在人工勞動量大、誤 操作率高和校驗難度大等缺陷。 實用新型內容
[0006] 本實用新型的目的在于，針對上述問題，提出基于虛擬負載法的發電機轉子交流 阻抗測試儀校驗裝置，以實現人工勞動量小、誤操作率低和校驗難度小的優點。
[0007] 為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：基于虛擬負載法的發電機轉子 交流阻抗測試儀校驗裝置，包括依次連接的第一高準確度表、高穩定性精密程控源、第二高 準確度表和數顯及人機界面模塊，分別與所述第一高準確度表和高穩定性精密程控源連接 的電流輸出端子，以及分別與所述高穩定性精密程控源和第二高準確度表連接的電壓輸出 端子。
[0008] 進一步地，所述第一高準確度表，包括依次連接在所述電流輸出端子與高穩定性 精密程控源之間的電流傳感器、第一信號調理模塊、第一模數轉換模塊和第一測量計算模 塊。
[0009] 進一步地，所述高穩定性精密程控源，包括依次與所述數顯及人機界面模塊連接 的主控制器、信號生成模塊和前置調理模塊，依次連接在所述前置調理模塊和電流輸出端 子之間的電流信號生成模塊、第一相位/幅值調節模塊和第一放大器，以及依次連接在所 述前置調理模塊和電壓輸出端子之間的電壓信號生成模塊、第二相位/幅值調節模塊和第 二放大器。
[0010] 進一步地，所述第二高準確度表，包括依次連接在所述電壓輸出端子與主控制器 之間的電壓傳感器、第二信號調理模塊、第二模數轉換模塊和第二測量計算模塊。
[0011] 本實用新型各實施例的基于虛擬負載法的發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置， 由于包括依次連接的第一高準確度表、高穩定性精密程控源、第二高準確度表和數顯及人 機界面模塊，分別與第一高準確度表和高穩定性精密程控源連接的電流輸出端子，以及分 別與高穩定性精密程控源和第二高準確度表連接的電壓輸出端子；從而可以克服現有技術 中人工勞動量大、誤操作率高和校驗難度大的缺陷，以實現人工勞動量小、誤操作率低和校 驗難度小的優點。
[0012] 本實用新型的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書 中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。
[0013] 下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本實用 新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的限制。在附圖中：
[0015] 圖1為本實用新型基于虛擬負載法的發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置的結 構示意圖；
[0016] 圖2為本實用新型基于虛擬負載法的發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置與發 電機轉子交流阻抗測試儀的連接示意圖；
[0017] 圖3為本實用新型中高精度電壓采樣模塊的工作原理示意圖；
[0018] 圖4為本實用新型中高精度電流采樣模塊的工作原理示意圖；
[0019] 圖5為本實用新型中信號生成模塊的工作原理示意圖；
[0020] 圖6為本實用新型中前置調理模塊的工作原理示意圖。

【具體實施方式】
[0021] 以下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優 選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0022] 針對現有技術中存在的上述技術問題，根據本實用新型實施例，如圖1和圖2所 示，提供了基于虛擬負載法的發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置，特別是關于電力電子 設備中的發電機轉子交流阻抗測試儀的校驗技術，具體的講是一種發電機轉子交流阻抗測 試儀校驗裝置。該基于虛擬負載法的發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置，能夠快速準確 的對交流阻抗測試儀進行校準檢測，滿足校準檢測的需要，根據虛擬負載法產生穩定的電 流源和電壓源，并且通過幅值相位頻率調節值預設阻抗值，從而實現對發電機轉子交流阻 抗測試儀多項測量功能的同步測量，為發電機轉子交流阻抗測試儀的高準確度檢測工作提 供了技術方法和實踐措施。
[0023] 本實用新型的技術方案，能夠與被檢的發電機轉子交流阻抗測試儀相連接，包括 高穩定性精密程控源、高準確度表、數顯及人機界面模塊，以及上述模塊之間的聯結及控制 邏輯。高穩定性精密程控源，通過高準確度表的精密測量獲得數據反饋，從而實現程控源的 自動修正；高準確度表，可以實時采集電壓電流等信號，并分別將采集到的數據反饋給高穩 定性精密程控源和數顯及人機界面模塊；數顯及人機界面模塊，將高準確度表采集到的數 據實時顯示，并完成操作人員對高穩定性精密程控源的參數設定，實現了對發電機轉子交 流阻抗測試儀校驗裝置測量及控制。
[0024] 在本實用新型的技術方案中，虛擬負載法具體形式為：將功率源變成虛擬形式，包 含了電流源模塊與電壓源模塊；電流源模塊，用于產生電流信號，并對輸出端的電流值進行 采樣及反饋，得到標準的電流信號；電壓源模塊，用于產生電壓信號，并對輸出端的電壓值 進行采樣及反饋，得到標準的電壓信號。高準確度表具體包括：用于電流測量的高準確度 表，包含了電流傳感器、信號調理、模數轉換、測量計算等模塊；用于電壓測量的高準確度 表，包含了電流傳感器、信號調理、模數轉換、測量計算等模塊。高穩定性精密程控源具體包 括：主控制器、信號生成、前置調理、電流信號處理、電壓信號處理、相位幅值調節、放大器等 模塊。
[0025] 發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置采用四端法測量原理校驗發電機轉子交流 阻抗測試儀。發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置的電流電壓端子分別接被試品的電流和 電壓端子，盡管被試品整體上看進去為二端口網絡，但是發電機轉子交流阻抗測試儀的電 流輸出回路和電壓測量回路分別設計了相互電氣隔離的測量端子。發電機轉子交流阻抗測 試儀的四端法測量原理是基于"虛擬負載法"研制發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置的 必要前提條件。
[0026] 在本實用新型的技術方案中，高準確度表具體包括：電壓采樣模塊，對電壓信號采 樣，得到電壓采樣信號；電流采樣模塊，對電流信號采樣，得到電流采樣信號；信號調理模 塊，將采集到的信號濾波放大，與模數轉換模塊相連；模數轉換模塊，與的電壓采樣模塊、電 流采樣模塊相連接，用于對的電壓采樣信號、電流采樣信號進行模數轉換；測量計算模塊， 與的模數轉換器相連接，用于對模數轉換后的電壓采樣信號、電流采樣信號進行快速傅立 葉變換，得到測量結果，并反饋給主控模塊。
[0027] 在本實用新型的技術方案中，高穩定性精密程控源具體包括：主控模塊，用于接收 操作人員對校驗裝置設定的各項參數，接收高準確度表反饋的各項量值，并作出相應的控 制；信號生成模塊，用于生成初始的電壓信號、電流信號；相位幅值調節模塊，與的波形生 成模塊相連接，用于對的電壓信號、電流信號進行幅度和相位的調節；功率放大模塊，與的 相位調節模塊相連接，用于將相位調節后的電壓信號、電流信號進行功率放大；電流輸出端 子和電壓輸出端子，與的功率放大模塊相連接，用于將功率放大后的電壓信號、電流信號發 送至的高準確度表以及被測的發電機轉子交流阻抗測試儀。
[0028] 總的來說，本實用新型的技術方案，是將這種包含高穩定度精密程控源和高準確 度表構成的緊密源表創造性的運用于發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置中，從而推進了 此領域的技術進步。例如，在本實用新型的技術方案中：。
[0029] 測量計算模塊
[0030] 測量計算模塊主要包括高精度電壓測量模塊和高精度電壓測量模塊。
[0031] 1.高精度電壓采樣模塊
[0032] 高精度電壓采樣模塊如圖3所示，采用反相比例運算放大電路進行處理。電壓源 輸出電壓^ai通過R4, R25, R7/R10/R18, 0P97進行比例衰減，換擋功能是通過控制SWll對 R7/R10/R18三個電阻進行選擇，R7/R10/R18這三個電阻決定了這個反饋網絡的反饋系數。 從而改變反相比例運算放大電路的輸入輸出關系。0P97是低功耗的工業級精密放大器，它 非常適合用在精密積分器和采樣保持電路中，把0P97的輸出電壓記為i/ao'，則有
[0033]

【權利要求】
1. 基于虛擬負載法的發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置，其特征在于，包括依次連 接的第一高準確度表、高穩定性精密程控源、第二高準確度表和數顯及人機界面模塊，分別 與所述第一高準確度表和高穩定性精密程控源連接的電流輸出端子，以及分別與所述高穩 定性精密程控源和第二高準確度表連接的電壓輸出端子。
2. 根據權利要求1所述的基于虛擬負載法的發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置，其 特征在于，所述第一高準確度表，包括依次連接在所述電流輸出端子與高穩定性精密程控 源之間的電流傳感器、第一信號調理模塊、第一模數轉換模塊和第一測量計算模塊。
3. 根據權利要求2所述的基于虛擬負載法的發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置， 其特征在于，所述高穩定性精密程控源，包括依次與所述數顯及人機界面模塊連接的主控 制器、信號生成模塊和前置調理模塊，依次連接在所述前置調理模塊和電流輸出端子之間 的電流信號生成模塊、第一相位/幅值調節模塊和第一放大器，以及依次連接在所述前置 調理模塊和電壓輸出端子之間的電壓信號生成模塊、第二相位/幅值調節模塊和第二放大 器。
4. 根據權利要求3所述的基于虛擬負載法的發電機轉子交流阻抗測試儀校驗裝置，其 特征在于，所述第二高準確度表，包括依次連接在所述電壓輸出端子與主控制器之間的電 壓傳感器、第二信號調理模塊、第二模數轉換模塊和第二測量計算模塊。
【文檔編號】G01R35/00GK204142944SQ201420565540
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】宋偉, 周瑋, 李梅, 塔依爾·斯拉甫力, 雷民, 張軍, 劉志強, 羅雪芳 申請人:新疆維吾爾自治區計量測試研究院