基于OMAP-L138的電子式互感器校驗(yàn)儀設(shè)計(jì)

電子式互感器校驗(yàn)儀的AD采集電路的精度要求較高，按照精度高兩個(gè)等級(jí)的原則，電路精度需要保證在0.02%，采用22位A/D?？梢孕?zhǔn)0.1 級(jí)及以下準(zhǔn)確級(jí)的電子式互感器。

電子式互感器的相位差與傳統(tǒng)的電磁式互感器的相位差不同，原因是電子式互感器的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出量是經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)，在處理數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)大的延時(shí)，這一延時(shí)對(duì)相位差的影響會(huì)很大，把它當(dāng)成相位差是不恰當(dāng)?shù)?，電子式互感器的相位差和相位誤差不能等同。電子式電流/電壓互感器的數(shù)字輸出相位差是一次側(cè)某電流/電壓出現(xiàn)時(shí)刻與二次側(cè)對(duì)應(yīng)的數(shù)字化數(shù)據(jù)啟動(dòng)傳輸?shù)臅r(shí)刻的時(shí)間差。電子式互感器的相位誤差(φw)則等于相位差(φ)減去由于額定相位差(φe：電子式互感器因選用的技術(shù)產(chǎn)生的額定相位差)和額定延時(shí)時(shí)間(tdr：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理和傳輸所需時(shí)間的額定值)所引起的偏移量。

數(shù)學(xué)表達(dá)式為：φw­=φ-φe-2πftdr

由于數(shù)字輸出要求與時(shí)鐘脈沖同步，相位誤差是時(shí)鐘脈沖與數(shù)字傳輸值對(duì)應(yīng)的一次電流采樣瞬時(shí)值時(shí)間差。

電子式電流/電壓互感器輸出的數(shù)字信號(hào)是一系列的數(shù)值序列，是模擬信號(hào)的等距采樣，電子式電流互感器的數(shù)字量輸出表述式為：

Is(n)= √2Issc*sin(2πftn+φs)+isdc(n)+isres(n)

n=1,2…,N

其中，is(n)為合并單元輸出的數(shù)字輸出量，代表一次電流的瞬時(shí)值;Issc為合并單元輸出的基波有效值;isdc(n)指數(shù)字部分的二次直流輸出;isres(n)包括諧波和次諧波分量的二次剩余電流輸出;n為數(shù)據(jù)組計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù),即采樣次數(shù);tn為一次電流第n次數(shù)據(jù)組的抽樣時(shí)刻;f為基頻頻率;φs為二次相位移。

同理，可以推出電子式電壓互感器的數(shù)字輸出表述式為[17]：

us(n)= Us*√2*sin(2πftn+ψs)+Usdc(n)+usres(n)

n=1,2…,N

電流誤差(比差ε%)是電子式電流互感器引入到電流的測(cè)量中由于實(shí)際變比不等于額定變比所引起的誤差。

ε%=(Krd*Is-Ip)/Ip*100%

其中：Krd是額定變比;Ip是isres(n)=0時(shí)的實(shí)際一次電流的有效值;Is是當(dāng)isdc(n)+ isres(n)=0時(shí)的數(shù)字輸出二次電流的有效值。

同理可以定義電子式電壓互感器的比差。

ε%=(Krd*Us-Up)/Up*100%

本文描述基于德州儀器OMAP-L138雙核芯片的電子式互感器校驗(yàn)儀系統(tǒng)，通過采集標(biāo)準(zhǔn)和待測(cè)信號(hào)后，實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)的采集、數(shù)據(jù)處理和分析等，利用校準(zhǔn)算法可計(jì)算出各信號(hào)的基波分量，進(jìn)而得到待測(cè)電子式互感器的精度指標(biāo)，其基本工作過程對(duì)其他情況下電子式互感器的校準(zhǔn)同樣適用。通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試使用，本校驗(yàn)儀具有方便、快速、穩(wěn)定等特點(diǎn)，非常適合實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)使用。

參考文獻(xiàn)

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