基于OMAP-L138的電子式互感器校驗儀設計

電子式互感器替代電磁式互感器是電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，但是由于電子式互感器結構的特殊性，難以應用電磁式互感器校驗裝置進行校驗，因此電子式互感器校驗方法及其裝置的研究一直是國內外的研究熱點，如何準確地檢驗電子式互感器對電力系統(tǒng)繼電保護、計量和控制具有重要意義。

電子式互感器分為電壓互感器和電流互感器兩種，對其進行校準時，標準信號仍然由電磁式互感器獲得。待測信號則針對不同情況分為兩類：

模擬信號輸出：對電壓互感器而言，輸出范圍在1.625-6.5V之間，對電流互感器而言，其輸出范圍在22.5-4000mV之間;

數字信號輸出：是模擬信號的等距抽樣序列。對應這兩種情況，電子式互感器的比差均可按照電磁式互感器的比差定義來進行計算，但是相差則依據情況的不同而有所變化，這源于數字信號輸出時數據處理和傳輸時間帶來的延遲。因此，數字信號輸出時的相位誤差應當在測得的相位差中減去額定相位偏移和額定延時時間構成的相位移。

對模擬信號輸出的電子式互感器，由于其輸出為弱電信號，不具備驅動能力，因此難以用現有的電磁式互感器校驗裝置進行校驗，必須考慮將其和標準電磁式互感器的模擬輸出信號均進行A/D轉換后利用計算機或微處理器進行分析處理。 而對數字信號輸出的電子式互感器，由于標準信號為模擬信號，也應將其轉換為數字信號后再進行處理。

目前常用的方法是數字校驗方法，其借助數據采集裝置將標準電磁式互感器和待測電子式互感器輸出信號讀入計算機，通過軟件分析計算得出電子式互感器的精度等級。該方法可進一步細分為直接法和差值法兩種，前者除得到精度結果之外，還可以得到諧波、電子式互感器輸出幅度及相位等附加信息，但其對采集裝置的要求很高;后者對采集裝置的要求不高，但要求電子式互感器輸出和標準電磁式互感器輸出須嚴格相等。除硬件方面的要求之外，兩者在對信號的分析處理方面異曲同工，多采用傅里葉變換的方法求取各路采集信號的基波分量。目前，基于數字校驗方法的校驗裝置多基于計算機實現，為了消除電網頻率波動對校驗結果的影響，又都采用基于高數據采集率的校驗方法，這些都不利于校驗過程的實時實現，也難以利用嵌入式微處理器構建便攜式智能化校驗裝置。

本文描述電子式互感器校驗儀系統(tǒng)，基于德州儀器OMAP-L138雙核芯片;系統(tǒng)包含2路二次電壓測量;2路二次電流測量;1路模擬小信號測量;2路(61850)光纖通道;2路RJ45網絡接口;1路(FT3)光纖通道;電同步信號輸入/輸出接口;光同步信號輸入/輸出接口;1路 USB2.0，10/100M以太網;1路RS232;基于有限次迭代與最小二乘法的組合測量原理實現了頻率的快速準確測量，隨后結合準同步算法的基本原理進行信號基波分量的提取，兩者的結合有效解決了因電網頻率波動而導致的非同步采樣對校驗結果的影響問題。

圖 1電子式互感器校驗裝置系統(tǒng)硬件框圖

圖1給出了電子式互感器校驗儀系統(tǒng)原理框圖，待校驗的ECT有模擬和數字2種輸出，其中模擬輸出是采集的數字信號D/A變換后的輸出。依據IEC60044-7/8 標準規(guī)定，電子式互感器輸出的數字量和模擬量均需校驗;

電子式互感器校驗儀的基本原理：首先將被測電子式電流互感器的高壓端和標準電磁式電流互感器的高壓端串聯接到高壓側(對電子式電壓互感器的校驗采用的是并聯方式)。對于標準電磁式互感器輸出的信號，先經過切換電路選擇電壓/電流互感器的處理電路，通過二階壓控低通濾波電路進行濾波，然后經過采樣/保持電路進入A/D轉換電路，使模擬信號數字化;被測電子式互感器的數字信號，由以太網接口按照電子式互感器標準接口的傳輸協議對其接收。標準信號和被測信號在微處理器中進行比較，按照電子式互感器的數字輸出標準規(guī)定的誤差定義計算出比差、相位差，實現對電子式互感器的校驗工作。