[实用新型]抗十万倍干扰数字化选频测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域。

背景技术

绝大多数电气设备运行于50Hz工频交流电压下，很多情况下需要测量工频50Hz下的状态参数，其中大多是直接测量电压电流信号，或通过传感器将各种物理量转换为电压电流信号然后测量。由于电网中存在很强的50Hz干扰，所以在现场一些微弱的测试信号因与50Hz强干扰而难以测量，往往带来很大的误差甚至无法测量。所以，在很多电气参数测试项目上可采用异频法进行测量，即在设备上加上异于工频的正弦波信号源如55Hz，然后利用选频滤波技术抑制50Hz干扰，只测量该55Hz信号所对应的参数，可求得结果A。然后按同样方法在工频对称偏频测量45Hz求得结果B，取A+B的平均数即可认为是50Hz下的结果C。该方法既可以两点对称变频测量(如45Hz，55Hz)，也可以多点对称变频测量(如45，47，53，55Hz)以提高结果的准确度和可信度。这种变频(或称异频)测量法能有效避免50Hz工频的强干扰所带来的误差，能在有强工频干扰的环境如高压变电站，电厂准确测量电气设备参数。变频测试法已在多种测试仪器上应用，如变频抗干扰介质损耗测试仪，异频线路参数测试仪，变频接地参数测试系统等。

变频测试法要达到不受干扰准确测量这个最终目的，主要涉及两个方面的技术：变频和选频。变频是需要将50Hz的市电电源转变成电压和频率均可调的正弦波变频电源，选频则是需要在现场各种复杂的干扰中将变频后的微弱信号提取出来，并进行准确测量。变频技术发展时间较早，相对而言比较成熟，作为“源-表”测量系统中的源，不涉及测量和计算结果的输出。同时其一般都通过隔离变压器与外界干扰隔离，不受干扰影响，只需要按其自身内部电路程序变频即可。所以变频电源这部分主要技术差异在于功率大小，其它技术指标方面一般没什么差别。

选频技术相对而言要复杂很多，作为“源-表”测量系统中的表，其要在各种复杂的干扰情况下，分离出微弱的变频信号并进行测量输出结果。往往是干扰信号比有用的变频信号幅值强数倍至数十倍，有用的变频信号被“淹没”在各种干扰信号里。而且所测的信号里包括了工频干扰、高频干扰、谐波干扰，再叠加上变频信号，波形已变得杂乱无章复杂多变无明确规律，要在这样杂乱复杂的波形里还原提取出有用的微弱信号还要准确测量，难度可想而知。而且测试频率和干扰频率越近，选频的难度就越大。显然，选频技术直接关系着成套变频测量系统结果的准确性，是成套系统能否达到排除干扰准确测量这个最终目的的关键技术，是成套系统的技术瓶颈。

现有的选频测量技术主要是基于模拟式滤波电路或称硬件滤波电路，如LC电感电容器件等。但模拟式滤波电路存在着如下缺点，1、只能抑制和衰减干扰，不能完全真正滤除干扰。2、模拟滤波电路适合于测试信号和干扰频率差别限大的情况(如120Hz和50Hz)，对于两个很接近的频率(如51Hz和50Hz)则难以达到理想效果；3、受硬件电路自身特性限制，其抗干扰能力只能达到数十分之一；4、因硬件电路对不同的频率和幅值响应特性不一致，难以保证在各频率各量程下均测量准确；5、模拟电路不利于智能化，自动化，集成化。

实用新型内容

本实用新型提供一种抗十万倍干扰数字化选频测量装置，目的在于克服目前现有技术中的不足，设计一种能在40-70Hz范围内1Hz步进任意选频的数字化选频滤波测量系统，可大大提高选频测量的抗干扰能力。可在十分接近工频的频率(如51Hz和49Hz)进行测量，从而可得到最接近工频的特性参数。系统核心基于高性能CPU和小波变换算法，而非硬件滤波电路。测量系统可抗十万倍干扰而数据不漂移，在200V，50Hz干扰下选频51Hz测量可将干扰抑制到0.1mV以下，并且可同时选频测量电压电流信号及两者相位差。

本实用新型的系统核心性能的实现主要基于CPU数字化的小波变换运算分析，能实现±1Hz抗十万倍干扰的选频测量，在电气测量领域，特别是在强干扰背景下的电力系统测试领域有着重要的用途。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：抗十万倍干扰数字化选频测量装置，包括CPU8、运算放大单元7、隔离放大单元6、滤波单元5、量程自动切换单元4、电流互感器3、电流测量端子2和电压测量端子1；

一个量程自动切换单元4连接滤波单元5，滤波单元5连接隔离放大单元6，隔离放大单元6连接CPU8，量程自动切换单元4上设置有一对电压测量端子1，该量程自动切换单元4还连接CPU8；