一种标准模数同步信号源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种标准模数同步信号源，包括数字波形拟合模块、数字波形序列存储模块、数模转换模块、功率放大模块、协议转换模块和人机接口模块；数字波形拟合模块调用储存在数字波形序列存储模块中的波形拟合数据对待输出的模拟信号进行数字拟合，再由数模转换模块对该模拟信号进行波形调制和幅度调制，使离散信号转换为连续的模拟信号，经过功率放大模块放大和驱动后，输出一路电压电流信号；协议转换模块将待输出的模拟信号的离散序列值与预设角差和比差的差值信号的离散序列值叠加后的叠加信号转换为数字报文，输出一路与标准的模拟信号同步的数字信号。本实用新型专利技术可实现模拟信号和数字信号同时输出，能够检定非同步输入的电子式互感器校验仪。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种标准模数同步信号源
本技术涉及一种用于检定电子式互感器校验仪的标准模数同步信号源。
技术介绍
近年来，随着智能电网技术的迅猛发展，数字化变电站的试点建设已经越来越多，数字化变电站由于采用光纤进行数字量的传输，不存在二次压降以及模拟电能表的AD采集误差，这大大减少了传统计量二次回路的误差。因此，数字化是当今世界电力发展的方向。电子式互感器作为模拟世界到数字世界的桥梁，在数字化变电站中占有举足轻重的地位，可以认为电子式互感器是数字化变电站的基石，所有的数字量都是来源于它。因此，电子式互感器的精度和性能非常重要。我国计量法规定所有的计量器具都必须得到量传，也就是所有的计量器具都必须能够实现量值朔源。因此在实际应用中需要对电子式互感器进行量传，在现场安装后也需要对其进行校验，验证其测量精度和稳定性，以及对IEC61850协议支持的正确性。电子式互感器校验仪具备对电子式互感器进行角差、比差校验的功能，并可对通信报文进行全帧分析，还可以对电子式互感器进行各种通信故障测试以及精度校验。而对于电子式互感器校验仪，也必须要有一个能够对其功能和性能进行全面检定的设备。但是，目前尚未有对电子式互感器校验仪进行检定的国家规程出台，国外也没有相关的设备和标准。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够检定电子式互感器校验仪的标准模数同步信号源。本技术的上述目的通过以下的技术措施来实现:一种标准模数同步信号源，其特征在于:它包括数字波形拟合模块、数字波形序列存储模块、数模转换模块、功率放大模块、协议转换模块和人机接口模块；所述数字波形序列存储模块、人机接口模块、协议转换模块分别与所述数字波形拟合模块相连，所述数字波形拟合模块还与数模转换模块、功率放大模块依次连接，所述数字波形拟合模块调用储存在数字波形序列存储模块中的波形拟合数据对待输出的模拟信号进行数字拟合，再由数模转换模块对该模拟信号进行波形调制和幅度调制，使离散信号转换为连续的模拟信号，经过功率放大模块放大和驱动后，输出一路电压电流信号，作为标准的模拟信号源用于输入电子式互感器校验仪的标准通道端口 ；而所述协议转换模块将待输出的模拟信号的离散序列值与预设角差和比差的差值信号的离散序列值叠加后的叠加信号转换为数字报文，输出一路与标准的模拟信号同步的数字信号，作为标准数字信号源用于输入电子式互感器校验仪的被检通道端口 ；所述人机接口模块用于设置各路输出信号的参数，以控制各路输出信号。本技术可以实现模拟信号和数字信号同时输出，由于电子式互感器校验仪的标准信号为模拟量，被检信号为数字量，因此能够实现对非同步输入的电子式互感器校验仪的检定。作为本技术的一种改进，所述的数字波形拟合模块另输出一路同步秒脉冲信号，作为标准数字信号源的同步信号用于输入电子式互感器校验仪的时钟同步端口。本技术当模拟信号、数字信号和同步秒脉冲信号同时输出时，可用于同步输入的电子式互感器校验仪的检定。本技术所述的数字波形拟合模块由微处理器和存储器组成，所述数字波形拟合模块进行数字拟合的过程是:微处理器对频率为f的正弦信号进行量化，在O?T时刻内对函数f(x)按照N个等间隔进行取样，得到离散序列的样本值；极限的取样个数应满足:Nmax = min {(B/D) *T，2D} 公式(I)其中，B是微处理器DSP与数模转换模块DAC之间的最大传输速率，D是数模转换模块的输入位数；将离散序列的样本值即波形数据按D位整型进行取整，存储于存储器中，按照传输速率R将数据不断地传送给数模转换模块，建立起频率为1/T的正弦信号输出；每周波拟合点数为N，则传输速率R满足:R= (N*D)/T 公式(2)由公式⑵式可知，每个数据点的输出时间间隔At为:Δ t = T/N 公式(3)输出采样率即DMA的输出频率fs为:fs = I/ Δ t = N/T 公式(4)本技术所述数模转换模块包括两组D/A单元，每组D/A单元由第一 D/A转换器和第二 D/A转换器连接而成，其中，第一 D/A转换器还与微处理器相连，第二 D/A转换器还与数字波形拟合模块的存储器相连，第二 D/A转换器输出信号至功率放大模块；微处理器根据输出信号的频率的设定值f计算出正弦信号的周期T ;每路DA输出都采用两个芯片双调制输出，根据设定的输出信号的幅值，微处理器计算D/A转换器的参考电压UREF值，输出给第一 D/A转换器，第一 D/A转换器作为第二 D/A转换器的参考输入，用来调制波形的幅值，第二 D/A转换器用来调制波形以产生波形信号。作为本技术的进一步改进，所述功率放大模块的电压输出电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一放大器Al、第一变压器Tl、第二电压互感器T2和串联多级滤波器；输入电压经第一电阻Rl接入第一放大器Al的正相端；第一放大器Al的输出端与第一变压器Tl的原边相连隔离输出；第一放大器Al的输出端与多级滤波器串联接入第一放大器Al的负相端,第三电阻R3 —端接地,另一端与第一放大器Al的负相端相连，串联多级滤波器最后是一级有源二阶滤波器，为直流偏置电阻R3提供负载能力，同时进一步衰减交流信号值；第二互感器T2原边与负载侧并联获取交流反馈电压，第二互感器T2副边的一端接地，另一端与第二电阻R2串联接入放大器Al的正相端，这样既可以有效抑制功放的直流失调电压又能保证交流信号在负载侧实现深度负反馈形成。所述功率放大模块的电流输出电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一放大器Al、第二放大器A2、第一变压器Tl、第三电流互感器T3、第四电流互感器T4和串联多级滤波器；第四电流互感器T4与负载侧串联获取负载侧反馈交流电流，第三电流互感器T3与第四电流互感器T4串联，将负载侧反馈交流电流到由第四电阻R4和第二放大器A2组成的I/V转换器串联，I/V转换器的输出与第二电阻串联接入第一放大器Al的正相端，形成电流交流负反馈。本技术所述人机接口模块设置的各路输出信号的参数是幅值、频率和相位。本技术具有以下实施方式:所述数字波形拟合模块的微处理器采用BF533微处理器。所述的协议转换模块转化后的数字报文是IEC61850数字报文。因此，本技术可用于检定支持IEC61850-9-1/2/2LE协议的电子式互感器校验仪。所述功率放大模块输出的电压电流信号的输出精度为0.01级。所述数字波形序列存储模块采用32M的SDRAM MT48LC4M16A2TG。与现有技术相比，本技术具有如下显著的效果:本技术模数同步信号源采用程控方式实现了输出一路高精度的模拟信号，输出一路与模拟信号同步并且与模拟信号有设定的比差和角差的符合IEC61850标准的数字信号，数字信号是模拟信号的离散序列值与预设角差和比差的差值信号的离散序列值叠加后的叠加信号经过协议转换得到，同时还有一路同步秒脉冲信号。模拟信号和数字信号每周波拟合点数高达50000点，波形解析度高，几乎无失真，准确度优于±0.01%RG、稳定度优于±0.01%RG/lmin、输出波形失真度小于0.01%，符合0.01级标准，输出同步秒脉冲的精度优于0.5us。模拟信号和数字信号同时输出时,可用于非同步输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种标准模数同步信号源，其特征在于：它包括数字波形拟合模块、数字波形序列存储模块、数模转换模块、功率放大模块、协议转换模块和人机接口模块；所述数字波形序列存储模块、人机接口模块、协议转换模块分别与所述数字波形拟合模块相连，所述数字波形拟合模块还与数模转换模块、功率放大模块依次连接，所述数字波形拟合模块调用储存在数字波形序列存储模块中的波形拟合数据对待输出的模拟信号进行数字拟合，再由数模转换模块对该模拟信号进行波形调制和幅度调制，使离散信号转换为连续的模拟信号，经过功率放大模块放大和驱动后，输出一路电压电流信号，作为标准的模拟信号源用于输入电子式互感器校验仪的标准通道端口；而所述协议转换模块将待输出的模拟信号的离散序列值与预设角差和比差的差值信号的离散序列值叠加后的叠加信号转换为数字报文，输出一路与标准的模拟信号同步的数字信号，作为标准数字信号源用于输入电子式互感器校验仪的被检通道端口；所述人机接口模块用于设置各路输出信号的参数，以控制各路输出信号。

【技术特征摘要】
1. 一种标准模数同步信号源，其特征在于:它包括数字波形拟合模块、数字波形序列存储模块、数模转换模块、功率放大模块、协议转换模块和人机接口模块；所述数字波形序列存储模块、人机接口模块、协议转换模块分别与所述数字波形拟合模块相连，所述数字波形拟合模块还与数模转换模块、功率放大模块依次连接，所述数字波形拟合模块调用储存在数字波形序列存储模块中的波形拟合数据对待输出的模拟信号进行数字拟合，再由数模转换模块对该模拟信号进行波形调制和幅度调制，使离散信号转换为连续的模拟信号，经过功率放大模块放大和驱动后，输出一路电压电流信号，作为标准的模拟信号源用于输入电子式互感器校验仪的标准通道端口 ；而所述协议转换模块将待输出的模拟信号的离散序列值与预设角差和比差的差值信号的离散序列值叠加后的叠加信号转换为数字报文，输出一路与标准的模拟信号同步的数字信号，作为标准数字信号源用于输入电子式互感器校验仪的被检通道端口 ；所述人机接口模块用于设置各路输出信号的参数，以控制各路输出信号。2.根据权利要求1所述的标准模数同步信号源，其特征在于:所述的数字波形拟合模块另输出一路同步秒脉冲信号，作为标准数字信号源的同步信号用于输入电子式互感器校验仪的时钟同步端口。3.根据权利要求2所述的标准模数同步信号源，其特征在于:所述的数字波形拟合模块由微处理器和存储器组成，所述数字波形拟合模块进行数字拟合的过程是:微处理器对频率为f的正弦信号进行量化，在O~T时刻内对函数f (X)按照N个等间隔进行取样，得到离散序列的样本值；极限的取样个数应满足: Nmax = min{(B/D)*T，2D} 公式(I) 其中，B是微处理器与数模转换模块之间的最大传输速率，D是数模转换模块的输入位数； 将离散序列的样本值即波形数据按D位整型进行取整，存储于存储器中，按照传输速率R将数据不断地传送给数模转换模块，建立起频率为1/T的正弦信号输出； 每周波拟合点数为N，则传输速率R满足: R=(N*D)/T 公式(2) 由公式⑵式可知，每个数据点的输出时间间隔At为: Δ t = T/N 公式(3) 输出采样率即DMA的输出频率fs为: fs = I/ Δ t = N/T 公式⑷。4.根据权利要求3所述的标准模数同步信号源，其特征在于:所述数模转换模块包括两组D/A单元，每组D/A单元由第一 D/A转换器和第二 D/A转换器连接而成，其中，第一 D/A转换器还与微处理器相连，第二 D/A转换器还与数字波形拟合模块的存储器相连，第二 D/A转换器输出信号至功...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘峰，孙卫明，肖勇，宋强，张鼎衢，黄建钟，黄清乐，
申请(专利权)人：广东电网公司电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：