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1、(10)申请公布号 CN 104049147 A (43)申请公布日 2014.09.17 CN 104049147 A (21)申请号 201410227617.7 (22)申请日 2014.05.27 G01R 27/08(2006.01) G01R 25/00(2006.01) (71)申请人 国家电网公司 地址 250002 山东省济南市市中区望岳路 2000 号 申请人 国网山东省电力公司电力科学研究 院 (72)发明人 杨剑 常亮 张晓东 李永伟 王运全 曲效武 (74)专利代理机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 37221 代理人 张勇 (54) 发明名称 一种用于异频导纳法测。
2、试二次回路的导纳和 相角的电路 (57) 摘要 本发明公开了一种用于异频导纳法测试二次 回路的导纳和相角的电路， 包括一端与异频信号 源相连的二次回路， 二次回路的另一端与电流测 试电路相连， 二次回路的两端还与电压测试电路 相连， 电流测试电路测量的反映二次回路中的电 流的信号与电压测试电路测量的所需要的二次回 路端电压信号作为导纳和相角测试电路的输入信 号， 导纳和相角测试电路输出二次回路的导纳幅 值和相位幅值。 本发明每部分电路功能明确， 且易 于实现， 可对二次回路进行导纳和相角的测试， 具 有元器件少、 电路简单、 稳定性好、 安全性高等优 点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 。
3、1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104049147 A CN 104049147 A 1/1 页 2 1. 一种用于异频导纳法测试二次回路的导纳和相角的电路， 其特征是， 包括一端与异 频信号源相连的二次回路， 二次回路的另一端与电流测试电路相连， 二次回路的两端还与 电压测试电路相连， 电流测试电路测量的反映二次回路中的电流的信号与电压测试电路测 量的所需要的二次回路端电压信号作为导纳和相角测试电路的输入信号， 导纳和相角测试 电路输出二次回路的导纳幅值和相位幅值。
4、。 2. 如权利要求 1 所述的一种用于异频导纳法测试二次回路的导纳和相角的电路， 其特 征是， 所述异频信号源用于向二次回路注入信号， 信号的频率为 1.6KHZ。 3. 如权利要求 1 所述的一种用于异频导纳法测试二次回路的导纳和相角的电路， 其特 征是， 所述电流测试电路为反相比例运算电路， 反相比例运算电路由电阻 R1、 电阻 R2 及运 算放大器 U1 组成， 运算放大器 U1 的负向输入端与二次回路的输出端相连， 运算放大器 U1 的负向输入端还通过电阻 R1 与运算放大器 U1 的输出端相连， 运算放大器 U1 的输出端还通 过电阻 R2 接地。 4. 如权利要求 3 所述的一种。
5、用于异频导纳法测试二次回路的导纳和相角的电路， 其特 征是， 所述电压测试电路为求差反相跟随电路， 该电路由电阻R3、 电阻R4、 电阻R5及运算放 大器 U2 组成， 运算放大器 U2 的正向输入端分两路， 一路通过电阻 R3 与二次回路的输入端 相连， 另一路通过电阻R4与二次回路的输出端相连， 运算放大器U2的负向输入端与运算放 大器 U2 的输出端相连， 运算放大器 U2 的输出端还与电阻 R5 相串连。 5. 如权利要求 4 所述的一种用于异频导纳法测试二次回路的导纳和相角的电路， 其特 征是， 所述电流测试电路的输出端分两路， 一路通过电阻 R7 与地相连， 另一路通过电容与 导纳。
6、和相角测试电路的输入端相连 ； 电压测试电路的输出端分两路， 一路通过电阻 R6 与地 相连， 另一路通过电容与导纳和相角测试电路的输入端相连。 6. 如权利要求 5 所述的一种用于异频导纳法测试二次回路的导纳和相角的电路， 其特 征是， 所述导纳和相角测试电路为 AD8302。 7. 如权利要求 4 所述的一种用于异频导纳法测试二次回路的导纳和相角的电路， 其特 征是， 所述运算放大器 U2 和运算放大器 U1 的供电电源电压为 12V。 8. 如权利要求 1 所述的一种用于异频导纳法测试二次回路的导纳和相角的电路， 其特 征是， 所述电流测试电路测量的反映二次回路中的电流的信号与电压测试电。
7、路测量的所需 要的二次回路端电压信号同向。 9. 如权利要求 6 所述的一种用于异频导纳法测试二次回路的导纳和相角的电路， 其特 征是， 所述 AD8302 的供电电源电压为 5V。 10. 如权利要求 4 所述的一种用于异频导纳法测试二次回路的导纳和相角的电路， 其 特征是， 所述运算放大器 U2 为 OP07C， 运算放大器 U1 的为 OP07。 权 利 要 求 书 CN 104049147 A 2 1/3 页 3 一种用于异频导纳法测试二次回路的导纳和相角的电路 技术领域 0001 本发明涉及电力电子领域， 涉及一种二次回路的导纳和相角测试电路， 特别涉及 一种用于异频导纳法测试二次回。
8、路的导纳和相角的电路。 背景技术 0002 随着社会的发展， 生活水平的提高， 各种用电量的急剧增加， 关口电能计量装置应 用也随之增加， 关口电能计量装置一般包括电压互感器 (TV) 及二次回路、 电流互感器 (TA) 及二次回路、 电能表等， 它们分散安装在发电厂、 变电站或直接电力用户等地方。该关口电 能计量装置的技术监督管理， 一般由各个省电力试验研究院进行监督管理， 监测方法包括 两种， 一种是常规的人力监测， 由研究院派人， 携带各样设备对电压互感器 (TV) 及二次回 路、 电流互感器 (TA) 及二次回路、 电能表等设备进行监测， 而后校正或更换 ； 另一种就是电 能计量远程监。
9、测系统对电压互感器(TV)及二次回路、 电流互感器(TA)及二次回路、 电能表 等设备进行监测。其中， 其中电流互感器 (TA) 的二次回路监测主要是利用工频信号对互感 器二次侧进行测量监控， 但是， 工频信号检测二次侧信号时， 容易受变电站其它设备产生的 电磁信号干扰， 为此， 国内外很多学者提出了一种异频信号检测电流互感器二次回路阻抗 的方法， 且该方法在理论上得到完整的证明， 可以准备测试电流互感器二次侧回路的阻抗， 且不受工频信号电流产生的电磁场的干扰， 基于此， 我们提出了一种电路结构简单， 易于实 现的用于异频导纳法测试二次回路的导纳和相角的电路。 发明内容 0003 为解决现有技。
10、术存在的不足， 本发明公开了一种用于异频导纳法测试二次回路的 导纳和相角的电路， 该电路具有元器件少、 电路简单、 稳定性好、 安全性高等优点。 0004 为实现上述目的， 本发明的具体方案如下 ： 0005 一种用于异频导纳法测试二次回路的导纳和相角的电路， 包括一端与异频信号源 相连的二次回路， 二次回路的另一端与电流测试电路相连， 二次回路的两端还与电压测试 电路相连， 电流测试电路测量的反映二次回路中的电流的信号与电压测试电路测量的所需 要的二次回路端电压信号作为导纳和相角测试电路的输入信号， 导纳和相角测试电路输出 二次回路的导纳幅值和相位幅值。 0006 所述异频信号源用于向二次回。
11、路注入信号， 信号的频率为 1.6KHZ。 0007 所述电流测试电路为反相比例运算电路， 反相比例运算电路由电阻 R1、 电阻 R2 及 运算放大器U1组成， 运算放大器U1的负向输入端与二次回路的输出端相连， 运算放大器U1 的负向输入端还通过电阻 R1 与运算放大器 U1 的输出端相连， 运算放大器 U1 的输出端还通 过电阻 R2 接地。 0008 所述电压测试电路为求差反相跟随电路， 该电路由电阻 R3、 电阻 R4、 电阻 R5 及运 算放大器 U2 组成， 运算放大器 U2 的正向输入端分两路， 一路通过电阻 R3 与二次回路的输 入端相连， 另一路通过电阻R4与二次回路的输出端。
12、相连， 运算放大器U2的负向输入端与运 说 明 书 CN 104049147 A 3 2/3 页 4 算放大器 U2 的输出端相连， 运算放大器 U2 的输出端还与电阻 R5 相串连。 0009 所述电流测试电路的输出端分两路， 一路通过电阻 R7 与地相连， 另一路通过电容 与导纳和相角测试电路的输入端相连 ； 电压测试电路的输出端分两路， 一路通过电阻 R6 与 地相连， 另一路通过电容与导纳和相角测试电路的输入端相连。 0010 所述导纳和相角测试电路为集成电路 AD8302。 0011 所述电流测试电路测量的反映二次回路中的电流的信号与电压测试电路测量的 所需要的二次回路端电压信号同向。
13、。 0012 所述运算放大器 U2 和运算放大器 U1 的供电电源电压为 12V。 0013 所述集成电路 AD8302 的供电电源电压为 5V。 0014 所述运算放大器 U2 为 OP07C， 运算放大器 U1 的为 OP07。 0015 工作原理 ： 1.6KZH 的异频源信号 V-SIN 经过二次回路 TA， 形成我们需要的二次回 路中的电流、 二次回路端电压， 二次回路中电流经过二次回路中的电流测试电路形成后级 可以处理的信号 V-I， 二次回路端电压经过二次回路两端电压测试电路形成后级可以处理 的端电压信号 V-V， 将 V-V、 V-I 输入到二次回导纳和相角测试电路中， 该二次。
14、回路导纳和相 角测试电路输出我们需要的二次回路的导纳幅值和相角幅值， 从而实现异频法测试二次回 路的导纳和相角功能。 0016 本发明的有益效果 ： 0017 本发明每部分电路功能明确， 且易于实现， 可对二次回路进行导纳和相角的测试， 具有元器件少、 电路简单、 稳定性好、 安全性高等优点， 以上方式， 使得本发明易于推广， 易 于市场化， 且该电路简单可靠， 降低了控制难度和设备的成本。变电站现场的工频信号很 强， 如果用50HZ工频信号测量导纳和阻抗的话， 所测导纳和阻抗结果容易受50HZ工频信号 干扰， 用 1.6K 的异频信号测试二次回路的导纳和阻抗， 就不受工频信号干扰， 测会更准。
15、确。 本电路所测导纳和阻抗值与单独的二次导纳阻抗测试仪所测的值误差为 1之内。 附图说明 0018 图 1 本发明的二次回路中的电流测试电路图 ； 0019 图 2 本发明的二次回路两端的电压测试电路图 ； 0020 图 3 本发明的二次回路中的导纳和相角测试电路图 ； 0021 图 4 本发明的整体电路连接示意图。 具体实施方式 ： 0022 下面结合附图对本发明进行详细说明 ： 0023 如图 4 所示， 一种用于异频导纳法测试二次回路的导纳和相角的电路， 包括 ： 二次 回路中的电流测试电路、 二次回路两端电压测试电路、 二次回路的导纳和相角测试电路。 0024 如图 1 所示， 二次回。
16、路中的电流测试电路， 所述电流测试电路为反相比例运算电 路， 反相比例运算电路由电阻R1、 电阻R2及运算放大器U1组成， 运算放大器U1的负向输入 端与二次回路的输出端相连， 运算放大器 U1 的负向输入端还通过电阻 R1 与运算放大器 U1 的输出端相连， 运算放大器 U1 的输出端还通过电阻 R2 接地。 0025 其中 TA 为二次回路的示意图， V-SIN 为需要注入到二次回路中的异频信号源， 说 明 书 CN 104049147 A 4 3/3 页 5 V-SIN-G 为 V-SIN 经过二次回路 TA 后的输出端电压， V-SIN-G 被输出到反相比例运算电路， 该反相比例运算电。
17、路由 R1、 R2、 U1 组成， 相应的参数由图 1 给出， 该反相比例运算电路将 V-SIN-G 处理成我们需要的反映二次回路中的电流的信号 V-I。 0026 如图 2 所示， 二次回路两端电压测试电路， 所述电压测试电路为求差反相跟随电 路， 该电路由电阻 R3、 电阻 R4、 电阻 R5 及运算放大器 U2 组成， 运算放大器 U2 的正向输入端 分两路， 一路通过电阻R3与二次回路的输入端相连， 另一路通过电阻R4与二次回路的输出 端相连， 运算放大器 U2 的负向输入端与运算放大器 U2 的输出端相连， 运算放大器 U2 的输 出端还与电阻 R5 相串连。 0027 该电路相应的。
18、参数见图 2， 该电路由 R3、 R4、 R5 及 U2 组成求差反相跟随电路， 求差 后得到我们需要的端电压信号， 反相跟随使得该求差电压信号驱动能力增强， 且与上述中 的 V-I 同方向， 经过该二次回路端电压测试电路处理后的信号为 V-V， V-V 即为我们需要的 二次回路端电压信号。 0028 如图 3 所示， 二次回路的导纳和相角测试电路， 所述电流测试电路的输出端分两 路， 一路通过电阻 R7 与地相连， 另一路通过电容与导纳和相角测试电路的输入端相连 ； 电 压测试电路的输出端分两路， 一路通过电阻 R6 与地相连， 另一路通过电容与导纳和相角测 试电路的输入端相连。 0029 。
19、由 R6、 R7、 R8、 C1、 C2、 C3、 C4、 C5、 C6 及 U3 组成， 相应的参数由图 3 给出， 其中 U3 为集成电路 AD8302， 用于计算的值和 V-V、 V-I 的相角。AD8302 输出的 YP-VAL、 YP-PH 即导纳幅值和相位幅值。 0030 所述运算放大器 U2 和运算放大器 U1 的供电电源电压为 12V。 0031 所述集成电路 AD8302 的供电电源电压为 5V。 0032 所述运算放大器 U2 为 OP07C， 运算放大器 U1 的为 OP07。 0033 工作时， 首先将 1.6KHZ 的异频信号源注入到二次回路中， 然后对二次回路两端的 电压 V-V 及回路中的异频电流 V-I 进行测试， 并将测得 V-V、 V-I 输出到集成电路 AD8302， 根据集成电路 AD8302 的输出， 既可以得到 YP-VAL、 YP-PH， 这就是我们要求的导纳幅值和相 位幅值。 说 明 书 CN 104049147 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104049147 A 6 2/2 页 7 图 4 说 明 书 附 图 CN 104049147 A 7 。