[发明专利]数字式电压闪变测试仪

说明书

本发明属于一种电力网专用测试仪器，用于在线实时测量电网某点的电压闪变△V₁₀值，并在测量结束时立即给出统计分析结果，以便即时判定该点电压闪变△V₁₀值是否超出国标GB12326-90之要求。

在本发明申请前，国内外已有测量电网电压闪变△V₁₀值的仪表出现：

1、日本在一九八六年公开了一种电力中央研究所有的有效值检出形闪变测试仪（实效值检出形フリツカメ-タ-，型号为VF-102和VF-103）。该闪变测试仪主要由△V检出电路和闪变检出电路组成。△V检出电路实现电网电压有效值到直流电压的变换;闪变检出电路则完成△V与频率补偿因子（即闪变视感度系数）之乘积并对此乘积进行1分钟积分而形成用以反映电压闪变水平的输出电压，此电压由模拟电压表头进行指示。从电路组成来讲，该闪变仪全部由集成运放和阻容元件构成，属于一种纯粹模拟式测量仪器。

2、我国能源部电力科学研究院在1980年试制了几台电压闪变测试仪，其方法和结构基本上与上述日本闪变仪相仿。

本发明的目的在于，提供一种数字式电压闪变测试仪，它较前述模拟式闪变仪在测量精度、仪器综合频率特性、适用范围及自动化程度等方面都有显著提高，并增加统计处理、自检及与IBM-PC微机通讯等功能。

本发明的特征在于，它由输入电压予处理单元、上位单片微机系统、下位单片微机系统和闪变电压波形发生器组成，编制了相应的应用程序，实现对电网电压进行在线、连续、实时测量和仪器自检。

本发明中，输入电压预处理依次经过量程自动切换电路（1）、电压适配器（2）、有效值变换器（3）、低通滤波器（4）、波动分量提取放大电路（5）。

量程自动切换电路的设置，使得输入电压由单一的100V规格扩展到57V、100V、220V、380V等四种规格。量程自动切换电路将57V、100V、220V、380V四种不同规格的输入电压变换成单一的6V交流电压。

电压适配器设置有两个输入端IN1和IN2，使得测量信号不仅可以是取自电网的电压信号，也可以是来自磁带记录仪幅值为2.5V的小信号。

有效值变换器U5可采用集成单片有效值/直流变换器AD536。AD536不仅能有效地检测输入电压的有效值，消除输入电压波形中高次谐波的影响，而且简化了硬件结构，提高了精度和可靠性。有效值变换器的原理线路及输入输出波形图如附图2所示。在AD536原理接线中，滤波电容Cav数值的选择应使变换器输出的直流电压能及时反映电网电压有效值的变化。

低通滤波器采用六阶巴特渥斯低通滤波器，截止频率选择在30HZ。低通滤波器的幅频特性如附图5所示。

波动分量提取放大电路由精密参考电压源和运放组成，参考电压源采用MC1403，运放A1和A2可采用OP07。波动分量提取放大电路原理线路及输入输出波形图如附图3所示。为了提取波动分量并进行放大，首先需去除输入信号中大部分恒定分量。波动分量提取放大电路中，输入信号中需去掉的恒定分量数值选择在输入信号额定有效值的70%-80%。恒定分量去掉之后，剩余的波动信号经过放大送给模/数转换电路，以提高模/数转换对波动分量的检测精度。

本发明中，采用上位单片微机系统和下位单片微机系统两级微机结构。上位单片微机系统包括上位单片微机（8）、数码管显示器（9）、四笔绘图打印机（10）和功能按键（11）。上位单片微机由单片机8031、程序存贮器EPROM2764、静态数据存贮器SRAM6264、输出接口扩展芯片8255和74LS377等集成电路组成;下位单片微机系统包括模/数据转换电路（6）和下位单片微机（7）。下位单片微机由单片机8031、程序存贮器EPROM2764、静态数据存贮器SRAM6264、电平转换芯片MC1488和MC1489等集成电路组成。模/数转换器件采用12位模/数转换芯片AD574。

下位单片微机（7）通过模/数转换电路（6）采集电压波动信号并进行数字处理，求得△V₁₀值，通过串行通讯接口送给上位单片微机（8），也可通过串行通讯接口送给IBM-PC及其兼容机。接口联接方式如附图4所示。

上位单片微机（8）接收下位单片微机（7）发送来的测试结果△V₁₀值，分别送给数码管显示器（9）、四笔绘图打印机（10）。此外，上位单片微机（8）还接收操作员通过功能按键（11）发出的命令，并将其中的运行命令转发给下位单片微机（7）。