CN115792478B - 一种利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一种利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的方法及系统，属于伏安特性测试领域，针对现有技术不能一次测试获得多个伏安特性曲线的问题，采用方案：一种利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的方法，包括：根据需要输入复合电压信号给被测互感器；逐步提高测互感器输入电压，获得各个信号的伏安特性曲线及各个曲线的拐点，直至其中一个曲线达到拐点，去除该信号；继续提高输出电压，逐个剔除达到拐点的信号，直至最后一个电压信号，切换算法继续提高输出电压，直至达到最大输出电压或最大输出电流，获得最后一个伏安特性曲线；补全已剔除的信号拐点之后的伏安特性曲线。且这种方法采用的系统操作方便快捷，节省大量人工成本，提高效率。

Description

一种利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的方法及系统

技术领域

本发明属于伏安特性测试领域，特别涉及一种利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的方法及系统。

背景技术

电流互感器将电网交流系统一次回路中的大电流按比例降到可用仪表直接测量的数值，实现对一次回路电流的测量与电能计算，同时配合继电保护和自动装置，对电网各种故障进行电气保护和自动控制。电流互感器是继电保护实现选择性、速动性、灵敏性和可靠性的重要基础，从而为电力系统的安全稳定运行提供有效保障。因此必须对电流互感器性能进行测试和评估，其中伏安特性（也称励磁特性）是电流互感器最重要的交接性试验之一，用来检测电流互感器铁芯的磁性能。现有设备存在的技术问题如下：

1）传统工频伏安特性测试仪功率输出波形来自工频电网，只能输出工频信号进行测试，无法满足试验人员对获得低频互感器在20Hz低频下的伏安特性的基本需求。

2）现有的伏安特性测试仪基本是单次测试单一频率，若需要对不同频率下的伏安特性进行比较，就需要进行多次测试，获得多个频率的结果再分别比较，曲线图和拐点也都是分别独立的，数据比较时不够直观，无法满足科研设计人员对低频互感器一次测试即获得多个频率下伏安特性比较的进阶需求。

发明内容

针对现有技术不能一次测试获得多个伏安特性曲线的问题，本发明提供一种利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的方法及系统，能够针对低频互感器稳定输出任意单频率信号及任意复合频率信号的宽频伏安特性曲线，以满足不同人员的工作需求。

本发明采用技术方案如下：一种利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的方法，包括：

步骤1，根据需要输入混合具有不同频率电压信号的复合电压信号给被测互感器；

步骤2，逐步提高被测互感器的输入电压，实时检测互感器输出电压和电流，采用FFT算法获得复合电压信号中各信号的伏安特性曲线数据，同时计算各伏安特性曲线对应的拐点，直至其中一个信号的伏安特性曲线达到拐点，使互感器达到或接近饱和，随后去除该信号；其中，拐点的含义是电压升高10%且电流升高50%的点；

步骤3，继续提高输入电压，逐个剔除伏安特性曲线达到拐点的信号，直至留下最后一个电压信号，将计算方式从FFT算法切换为T-RMS算法，继续提高被测互感器的输入电压直至被测互感器达到最大输出电压或最大输出电流，获得最后一个信号的伏安特性曲线；

步骤4，根据步骤3获得的波形数据补全已剔除的信号拐点之后的伏安特性曲线，以便同时获得复合电压信号中不同频率电压信号对应的伏安特性曲线。

进一步地，步骤1具体过程如下：

步骤1.1，设定DAC频率每周期点数为N个点，输出幅度为ac，需要混合的电压信号为n个，则在内存中建立n张表，分别存储复合电压信号中各个信号以正弦波计算出的数据值，频率值分别对应A ₁，A _2..... A _n ，每个频率对应表形成的集合分别为[A ₁₁,A ₁₂,A ₁₃,…A _1N ]，[A ₂₁,A ₂₂,A ₂₃,…A _2N ]、[A ₃₁,A ₃₂,A ₃₃,…A _3N ]......[A _n1,A _n2,A _n3,…A _nN ]，

；

其中：i取值1至n，j取值1至N；A _ij 表示以正弦波计算出的数据值，M表示DAC的位数计数值；

步骤1.2，获得内存表后，按比例混合n个信号到DAC的输出缓存表中，n个信号占比分别为K ₁，K ₂......K _n，则

，其中H _ij 含义为输出缓存表，需要混合的电压信号会从输出缓存表中取值输出，经过功率放大源和升/降变压器处理后获得混合后的波形。

进一步地，步骤2中，计算复合电压信号中各个信号伏安特性曲线的拐点具体过程为：

步骤2.1，根据步骤1获得的曲线数据估计各个曲线的拐点所在范围[V _imin ,V _imax ]，[I _imin ,I _imax ]；设定实测电压为V _is 、实测电流为I _is 、模拟电压V _ic 、模拟电流I _ic 和电流倍数Ibs，令V _ic =V _is /1.1，计算I _ic =[(V _ic -V _imin )/(V _imax -V _imin )]*(I _imax -I _imin )+I _imin ，Ibs=I _is /I _ic ；

步骤2.2，当Ibs＞1.5时，认为该实测点为拐点。

进一步地，采用T-RMS法计算方法：采样频率设定为频率输出频率，采样点数为每周期N个点；

T-RMS计算方式就是将采样点进行方均根值计算，采集N个采样点构成采样集合[A _i1,A _i2,A _i3,…A _iN ]，计算时

，其中，G(i)为全波有效值。

进一步地，采用FFT法计算方式与频率有关，先建立3个变量，分别为实部R(j)，虚部Ig(j)，频率有效值为

，采样得到的模数转换值CD(j)进行计算，如下：

；

；

则

。

随着j值变化，计算的频率随之改变，即可得到不同频率下的有效值。

进一步地，步骤4具体过程为：设定最后一个电压信号的频率为A _n ，分别除以其余已经剔除的信号的频率，获得各频率对应的缩放系数依次为A _n /A ₁，A _n /A ₂……A _n /A _n-1，按照该系数缩放最后一个电压信号的曲线数据，以补全其余各频率下的电压信号拐点后的曲线波形。为防止被测互感器提前饱和，将达到拐点的电压信号逐个剔除，除了最后一个电压信号获得的曲线是完整的，剔除的电压信号在拐点之后都是缺失的，根据频率比例补全曲线能够节省大量人工成本，提高测试效率。

一种利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的系统，包括任意波发生模块、计算分析模块、采样模块和显示模块，其中：

所述任意波发生模块用于输入混合具有不同频率的电压信号的复合电压信号给被测互感器；

所述采样模块用于采集被测互感器的输出电压和输出电流；

所述计算分析模块用于利用FFT算法获得各个电压信号的伏安特性曲线数据、计算各个电压信号的拐点、剔除达到拐点的电压信号直至剩余最后一个电压信号、利用T-RMS算法获得最后一个电压信号的伏安特性曲线、以及按频率比值缩放最后一个电压信号的伏安特性曲线数据以补全已剔除的信号拐点之后的曲线波形；

所述显示模块用于显示复合电压信号中各个不同频率的电压信号的伏安特性曲线。

进一步地，所述任意波发生模块包括任意波生成电路、功率放大源和升/降变压器，其中：

所述任意波生成电路用于生成复合电压信号；

所述功率放大源采用单相DC-AC整流逆变结构，其包括两部分电路，第一部分电路用于获得高频脉宽调制信号以驱动第二部分电路；

所述升/降变压器用于提高功率放大源的输出电压，以实现多档位都具有良好的输出分辨率。

进一步地，所述第一部分电路包括电压放大器、三角波发生器、比较器和脉冲整形电路，所述电压放大器的输入端连接所述任意波发生模块的输出端，所述电压放大器的输出端、三角波发生器的输出端均与所述比较器输入端相连，使得输入的复合电压信号通过比较器与三角波发生器发出的高频三角波进行比较，所述比较器是输出端与所述脉冲整形电路输入端相连，使得经比较器处理后的信号经脉冲整形电路处理后获得脉宽调制信号。

进一步地，所述第二部分电路包括依次相连的H桥电路、输出滤波器和负载，所述H桥电路通过大功率稳压电源供电，第一部分生成的脉宽调制信号在H桥电路处驱动IGBT进行高频率开关，并由滤波器滤除高频成分后在负载处得到与输入的复合电压信号一样的大功率的输出波形，输出的功率大小取决于IGBT器件的耐压和允许通过的电流值。

依托低频输电示范工程，为满足该工程中使用的低频互感器的性能测试需求，针对原有的工频伏安特性测试仪无法使用的情况，对现有测试仪进行改进，不仅实现低频互感器在20Hz下的伏安特性测试，还能对原来工频下的互感器也进行伏安特性测试，并且考虑到示范工程前期及后续追踪的科研需求，本设计的复合频率测试功能能够实现一次测试即可获得多种频率下的伏安特性曲线及拐点，便于对互感器在不同频率下的结构设计和技术参数进行研究。

本发明具有的有益效果：

1.相对现有技术，本发明能够一次性输出混合不同频率的电压信号，满足试验人员对获得低频互感器在20Hz低频下的伏安特性的基本需求；同时也保留了使用工频电网信号作为基准信号输出给功率放大源来进行传统互感器测量的功能。

2.相对现有技术，本发明可指定多个频率信号，不再需要多次操作就能实现不同频率下的伏安特性测试，测试方便快捷，减少大量重复劳动，节省大量人工成本，提高测试效率。

3.本发明通过高精度采集测试电压和测试电流，获得各频率下的伏安特性曲线并进行拐点计算，并实时反馈给主控单元以调整较低频率信号的输出幅值，避免互感器提前饱和影响后续对更高频率分量的测量，使得不同频率下的伏安特性曲线和拐点得以同时、完整呈现，数据更加直观，比较分析更方便。

附图说明

图1为测试流程图；

图2为混合波形示意图；

图3为补全前的实测伏安特性曲线图；

图4为补全后绘制的伏安特性曲线图；

图5为测试系统的结构示意图；

图6为功率放大源结构示意图；

图7为脉宽调制波形示意图；

其中：1-任意波发生模块；11-电压放大器；12-三角波发生器；13-比较器；14-脉冲整形电路；15-H桥电路；16-输出滤波器；17-负载；18-大功率稳压电源；2-计算分析模块；3-采样模块。

具体实施方式

下面结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例的利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的方法，如图1所示，包括：

步骤1，根据需要输入混合具有不同频率的电压信号的复合电压信号给被测互感器；本实施例中，混合电压信号的频率分别为40Hz、20Hz和10Hz，各占比三分之一，本实施例中三种信号的幅值一致，即都为0.707V；具体为：

步骤1.1，以最低频率10 Hz设定定时器触发频率，设定DAC频率每周期点数为N个点，输出幅度为ac，需要混合的电压信号为3个，则在内存中建立3张表，分别存储复合电压信号中各个频率以正弦波计算出的数据值，频率值分别对应10Hz、20Hz和40Hz。

每个频率对应表形成的集合分别为[A ₁₁,A ₁₂,A ₁₃,…A _1N ]，[A ₂₁,A ₂₂,A ₂₃,…A _2N ]、[A ₃₁,A ₃₂,A ₃₃,…A _3N ]，

；

；

；

其中：i取值1至3，j取值1至N；A _1j 、A _2j 、A _3j 表示以正弦波计算出的数据值，4096表示DAC的位数计数值；

步骤1.2，获得内存表后，按比例混合n个信号到DAC的输出缓存表中，n个信号占比分别为33%、33%和33%，则

，其中H _1j 、H _2j 和H _3j 分别为10Hz、20Hz和40Hz对应的输出缓存表，需要混合的电压信号会从输出缓存表中取值输出，经过功率放大源和升/降变压器处理后获得混合后的波形，如图2所示。

步骤2，逐步提高互感器输入电压，实时检测复合电压信号的输出电压和电流，采用FFT算法获得复合电压信号中各信号的伏安特性曲线数据，同时计算各伏安特性曲线对应的拐点，直至其中一个信号的伏安特性曲线达到拐点，使互感器达到或接近饱和，随后去除该电压信号；其中，拐点的含义是电压升高10%且电流升高50%的点；计算复合电压信号中各个信号伏安特性曲线的拐点具体过程为：

步骤2.1，根据步骤1获得的曲线数据估计各个曲线的拐点所在范围[V _imin ,V _imax ]，[I _imin ,I _imax ]；设定实测电压为V _is 、实测电流为I _is 、模拟电压V _c 、模拟电流I _c 和电流倍数Ibs，令V _c =V _is /1.1，计算I _c =[(V _c -V _imin )/(V _imax -V _imin )]*(I _imax -I _imin )+I _imin ，Ibs=I _is /I _c ；

步骤2.2，当Ibs＞1.5时，认为该实测点为拐点。

以实测电压值1.35V为例判断其是否为10Hz曲线的拐点（以下实测数据可以在表1中获得）：

V _c =1.352*0.909=1.229V；V _c 处于1.179-1.276之间；

I _c =((1.229-1.179)/(1.276-1.179))*(0.0054-0.0042)+0.0042=0.0056；Ibs=0.0092/0.0056=1.643。Ibs超过了1.5，所以可以认为该点就是拐点或者认为已经在拐点附近了。

以实测电压值2.71V为例判断其是否为20Hz曲线的拐点：

V _c =2.71*0.909=2.463V；V _c 处于2.346-2.551之间；

I _c =((2.463-2.346)/(2.551-2.346))*(0.0051-0.0047)+0.0047=0.0049A；Ibs=0.0098/0.0049=2。Ibs超过了1.5达到了2，可以认为该点就是拐点或者认为已经在拐点附近了。

以实测电压值5.4V为例判断其是否为40Hz曲线的拐点：

V _c =5.4*0.909=4.9V；V _c 处于4.7-5.1V之间；

I _c =((4.9-4.7)/(5.1-4.7))*(0.0049-0.0039)+0.0039=0.0044A；Ibs=0.0088/0.0044=2。Ibs超过了1.5达到了2，可以认为该点就是拐点或者认为已经在拐点附近了。

步骤3，继续提高输入电压，逐个剔除达到拐点的电压信号，直至留下频率为40Hz的信号，将计算方式从FFT算法切换为T-RMS算法，继续提高输入电压直至被测互感器达到最大输出电压或最大输出电流，获得最后频率为40Hz的伏安特性曲线；

采样点数为每周期100点，T-RMS计算方式就是将采样点进行方均根值计算，例如采集100个采样点，获得采样集合即为[A _i1,A _i2…A _i100]，计算时

，其中，G(i)为全波有效值。

步骤4，本实施例中最后信号的频率为40Hz，已经剔除的电压信号的频率为10Hz和20Hz，由此获得比值分别为4和2，按照比值缩放40Hz的电压信号伏安特性曲线数据，以补全10Hz和20Hz拐点后的曲线波形。为防止被测互感器提前饱和，将达到拐点的电压信号逐个剔除，除了最后一个电压信号获得的曲线是完整的，剔除的电压信号在拐点之后都是缺失的，根据频率比例补全曲线能够节省大量人工成本，提高测试效率。

本实施例中，10Hz和20Hz的曲线只测到拐点就停止了，只有40Hz曲线是完整实测的。如图3所示，20Hz数据到2.71V之后的数据是没有，10Hz到1.352V之后的数据也没有。两者缺失的数据需要靠实测完成的40Hz信号补全，由于互感器曲线在各频率下都是差不多的，故频率降低电压也会同比例降低而电流基本相差不大，故20Hz和10Hz缺失的数据点，电流和40Hz一样，电压分别为40Hz电压点的二分之一和四分之一。例如5.7V的点，20Hz换算之后为2.85V，10Hz换算之后为1.425V，依此类推进行换算补全。10Hz和20Hz的曲线实测值和补全值如表1所示，表1数据形成的曲线如图4所示，由此获得三种频率对应的完整曲线图。

表1

采用FFT法计算方式与频率有关，先建立3个变量，分别为实部R(j)，虚部Ig(j)，频率有效值为

，采样得到的模数转换值CD(j)进行计算，如下：

；

；

则

。

随着j值变化，计算的频率随之改变，即可得到不同频率下的有效值。

其实这里的计算方式和上面DAC输出不同频率的混合信号的计算方式是一样的，都是对三角函数进行处理获得不同频率的值。

为防止被测互感器提前饱和，将伏安特性曲线达到拐点的信号逐个剔除，除了最后一个电压信号获得的曲线是完整的，剔除的电压信号在拐点之后都是缺失的，根据频率比例补全曲线，这样能够节省大量人工成本，提高测试效率。

实施例2

本实施例为利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的系统，如图5、图6和图7所示，包括任意波发生模块1、计算分析模块2、采样模块3和显示模块，其中：

所述任意波发生模块1用于输入混合具有不同频率的电压信号的复合电压信号给被测互感器；所述任意波发生模块1包括任意波生成电路、功率放大源和升/降变压器，其中：

所述任意波生成电路用于生成复合电压信号；

所述功率放大源采用单相DC-AC整流逆变结构，其包括两部分电路，第一部分电路用于获得高频脉宽调制信号以驱动第二部分电路；

所述升/降变压器用于提高功率放大源的输出电压，以实现多档位都具有良好的输出分辨率；

所述采样模块3用于采集被测互感器的输出电压和输出电流；

所述计算分析模块2用于利用FFT算法获得各个电压信号的伏安特性曲线数据、计算各个电压信号的拐点、剔除达到拐点的电压信号直至剩余最后一个电压信号、利用T-RMS算法获得最后一个电压信号的伏安特性曲线、以及按频率比值缩放最后一个电压信号的伏安特性曲线数据以补全已剔除的信号拐点之后的曲线波形；

所述显示模块用于显示复合电压信号中各个不同频率的电压信号的伏安特性曲线。

如图6所示，所述第一部分电路包括电压放大器11、三角波发生器12、比较器13和脉冲整形电路14，所述电压放大器11的输入端连接所述任意波发生模块1的输出端，所述电压放大器11的输出端、三角波发生器12的输出端均与所述比较器13输入端相连，使得输入的复合电压信号通过比较器13与三角波发生器12发出的高频三角波进行比较，所述比较器13是输出端与所述脉冲整形电路14输入端相连，使得经比较器13处理后的信号经脉冲整形电路14处理后获得脉宽调制信号。

如图6所示，所述第二部分电路包括依次相连的H桥电路15、输出滤波器16和负载17，所述H桥电路15通过大功率稳压电源18供电，第一部分生成的脉宽调制信号在H桥电路15处驱动IGBT进行高频率开关，并由滤波器滤除高频成分后在负载17处得到与输入的复合电压信号一样的大功率的输出波形，输出的功率大小取决于IGBT器件的耐压和允许通过的电流值。

本实施例中，任意波发生模块1使用的是主控内部自带的12位DAC，而且由于主控是3.3V供电，故其输出电压0-3.3V之间，其输出的正弦波没有负半周，需要对主控输出的波形进行一个偏移，偏移量为1.65V（即3.3V的一半）；这样主控只能输出峰值为0-3.3V的正弦波形，有效值大概为1.167V；外部运放电路会硬件扣除该1.65V的偏移量并且放大波形到7V左右，将DAC的定时器触发频率固定，改变芯片内存中的数据表，即可使DAC输出不同频率、不同幅度的各种波形。

任意波生成电路用于生成任意波形的电压信号，该部分利用主控MCU内部自带的DAC（数模转换器）实现，由直流电源供电，可利用主控调整软件代码即可生成直流、交流及其他任意成分的信号量，可设定各种成分信号以及频率进行信号输出。本实施例中，DAC（数模转换器）具有12位的分辨率、双通道，配合芯片内部DMA（直接存储器访问）和TIM（定时器）的功能即可全自动触发数模转换，不需要CPU的任何干预。DMA（直接存储器访问）的触发由内部TIM（定时器）进行计时溢出触发，触发后会自动将内部内存中存有的数组数据送到DAC（数模转换器）的寄存器，并让DAC（数模转换器）输出。因此，只需要更改定时器的计数溢出值，即可更改输出频率；更改内存中的数组数据，即可更改输出波形。支持10Hz~1kHz间任意整数单一频率测试，电压0~240V，最大功率3.5kW。

工频电网的交流信号和频率都是在时刻变化的，有被电网干扰的风险，测试的可重复性较低。而使用此波形发生电路生成的波形信号大小、成分以及频率非常稳定。在50Hz、输出6.3V有效值情况下，输出幅值变化量低于0.1%，频率变化量低于0.01%，保证每次测试情况相同。但此模块的生成的是一个电压信号，没有任何驱动能力，需要由功率放大源进行信号放大配合使用。

功率放大源的输出电压上限为140V，输出电流上限为25A—3.5kW，正常工作推荐120V，20A—2.4kW以内。

设置升/降变压器的原因：功率放大源与最终输出给被测互感器的信号之间需要隔离，并且被测品可能不需要这么高的电压或者电压还不够，因此需要匹配一个大功率的升/降压器，将功率放大源的0~120V输出转换为0~240V的多档位输出电压，各档位都具有良好的输出分辨率。

采样测量模块使用了ADC（模数转换器），由ADI公司生成，型号为AD7606，是16位、8通道同步采样AD芯片，并行采样率高达200ksps。AD7606是目前电力系统中最常用的ADC采样芯片之一。AD7606片上集成模拟输入箝位保护、二阶抗混叠滤波器、跟踪保持放大器、16位电荷再分配逐次逼近型ADC内核、数字滤波器、2.5V基准电压源及缓冲、高速串行和并行接口。AD7606采用5V单电源供电，不再需要正负双电源，并支持±10V或±5V的双极性信号输入。所有通道均能以高达200ksps的速率进行采样，同时输入端箝位保护电路可以承受最高达±16.5V的电压。目前AD7606已广泛应用于电力线路检测和保护系统、多项电机控制、仪器仪表和控制系统、多轴定位系统核数据采集系统（DAS）。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求的范围中。

Claims (7)

1.一种利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的方法，其特征在于，包括：

步骤1，根据需要输入混合具有不同频率电压信号的复合电压信号给被测互感器；具体过程如下：

步骤1.1，设定DAC频率每周期点数为N个点，输出幅度为ac，需要混合的电压信号为n个，则在内存中建立n张表，分别存储复合电压信号中各个信号以正弦波计算出的数据值，频率值分别对应A ₁，A ₂.....A _n，每个频率对应表形成的集合分别为[A ₁₁,A ₁₂,A ₁₃,…A _1N]，[A ₂₁,A ₂₂,A ₂₃,…A _2N]、[A ₃₁,A ₃₂,A ₃₃,…A _3N]......[A _n1,A _n2,A _n3,…A _nN]，

；

其中：i取值1至n，j取值1至N；A _ij表示以正弦波计算出的数据值，M表示DAC的位数计数值；

步骤1.2，获得内存表后，按比例混合n个信号到DAC的输出缓存表中，n个信号占比分别为K ₁，K ₂......K _n，则

，其中H_ij含义为输出缓存表，需要混合的电压信号会从输出缓存表中取值输出，经过功率放大源和升/降变压器处理后获得混合后的波形；

步骤2，逐步提高被测互感器的输入电压，实时检测互感器输出电压和电流，采用FFT算法获得复合电压信号中各信号的伏安特性曲线数据，同时计算各伏安特性曲线对应的拐点，直至其中一个信号的伏安特性曲线达到拐点，使互感器达到或接近饱和，随后去除该信号；其中，拐点的含义是电压升高10%且电流升高50%的点；计算复合电压信号中各个信号伏安特性曲线的拐点具体过程为：

步骤2.1，根据步骤1获得的曲线数据估计各个曲线的拐点所在范围[V _imin,V _imax]，[I _imin,I _imax]；设定实测电压为V _is、实测电流为I _is、模拟电压V _ic、模拟电流I _ic和电流倍数Ibs，令V _ic=V _is/1.1，计算I _ic=[(V _ic-V _imin)/(V _imax-V _imin)]*(I _imax-I _imin)+I _imin，Ibs=I _is/I _ic；

步骤2.2，当Ibs＞1.5时，认为该实测点为拐点；

步骤3，继续提高输入电压，逐个剔除伏安特性曲线达到拐点的信号，直至留下最后一个电压信号，将计算方式从FFT算法切换为T-RMS算法，继续提高被测互感器的输入电压直至被测互感器达到最大输出电压或最大输出电流，获得最后一个信号的伏安特性曲线；

步骤4，根据步骤3获得的波形数据补全已剔除的信号拐点之后的伏安特性曲线，以便同时获得复合电压信号中不同频率电压信号对应的伏安特性曲线；具体过程为：设定最后一个电压信号的频率为A _n，分别除以其余已经剔除的信号的频率，获得各频率对应的缩放系数依次为A _n/A ₁，A _n/A ₂……A _n/A _n-1，按照该系数缩放最后一个电压信号的曲线数据，以补全其余各频率下的电压信号拐点后的曲线波形。

2.根据权利要求1所述的一种利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的方法，其特征在于，采用T-RMS法计算方法：采样点数为每周期N个点，T-RMS计算方式就是将采样点进行方均根值计算，采集N个采样点构成采样集合[A _i1,A _i2,A _i3,…A _iN]，计算时

，其中，G(i)为全波有效值。

3.根据权利要求1所述的一种利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的方法，其特征在于，采用FFT法计算方式与频率有关，先建立3个变量，分别为实部R(j)、虚部Ig(j)、频率有效值为

，采样得到的模数转换值CD(j)进行计算，如下：

；

；

则

。

4.一种利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的系统，其适用于权利要求1至3任一项权利要求所述的利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的方法，其特征在于，包括任意波发生模块、计算分析模块、采样模块和显示模块，其中：

所述任意波发生模块用于输入混合具有不同频率的电压信号的复合电压信号给被测互感器；

所述采样模块用于采集被测互感器的输出电压和输出电流；

所述计算分析模块用于利用FFT算法获得各个电压信号的曲线数据、计算各个电压信号的拐点、剔除达到拐点的电压信号直至剩余最后一个电压信号、利用T-RMS算法获得最后一个电压信号的伏安特性曲线、以及按频率比值缩放最后一个电压信号的曲线数据以补全已剔除的信号拐点之后的曲线波形；

所述显示模块用于显示复合电压信号中各个不同频率的电压信号的伏安特性曲线。

5.根据权利要求4所述的一种利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的系统，其特征在于，所述任意波发生模块包括任意波生成电路、功率放大源和升/降变压器，其中：

所述任意波生成电路用于生成复合电压信号；

所述功率放大源采用单相DC-AC整流逆变结构，其包括两部分电路，第一部分电路用于获得高频脉宽调制信号以驱动第二部分电路；

所述升/降变压器用于提高功率放大源的输出电压，以实现多档位都具有良好的输出分辨率。

6.根据权利要求5所述的一种利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的系统，其特征在于，所述第一部分电路包括电压放大器、三角波发生器、比较器和脉冲整形电路，所述电压放大器的输入端连接所述任意波发生模块的输出端，所述电压放大器的输出端、三角波发生器的输出端均与所述比较器输入端相连，使得输入的复合电压信号通过比较器与三角波发生器发出的高频三角波进行比较，所述比较器是输出端与所述脉冲整形电路输入端相连，使得经比较器处理后的信号经脉冲整形电路处理后获得脉宽调制信号。

7.根据权利要求5所述的一种利用宽频伏安特性仪实现复合频率测试的系统，其特征在于，所述第二部分电路包括依次相连的H桥电路、输出滤波器和负载，所述H桥电路通过大功率稳压电源供电，第一部分生成的脉宽调制信号在H桥电路处驱动IGBT进行高频率开关，并由滤波器滤除高频成分后在负载处得到与输入的复合电压信号一样的大功率的输出波形，输出的功率大小取决于IGBT器件的耐压和允许通过的电流值。

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