CN100394209C - 一种电流互感器现场检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流互感器现场检测装置及检测方法，包括校验仪和升流装置，特点是校验仪是微电流互感器校验仪，微电流互感器校验仪设置有第一取样器和第二取样器，第一取样器与微电流互感器校验仪之间设置有多变比微型标准电流互感器，检测时，将第一取样器设置在升流装置的回路上，将待测电流互感器与负载箱组成一个待测回路，将第二取样器设置在待测回路上，对于实际产生的电流差值，扣除联合等效标准误差值，即得到待测电流互感器的电流差值，并通过检测装置显示该电流差值，优点是结构简单、检测方便且仪器不易损坏，并能对运行中的低压电流互感器实现在线测试误差，有较广阔的应用前景。

Description

一种电流互感器现场检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及一种电流互感器的检测装置，尤其是涉及一种电流互感器现场检测装置及检测方法。

背景技术

现有的电流互感器的现场检测或检定主要采用传统的“比较测差法”和近年出现的“低压外推法”两种检测原理的产品和设备。采用传统的“比较测差法”的主要优点是可对任何类型的工频电流互感器进行直接测量，量值可溯源，方法符合现行的检定规程。但缺点是所外附的升流装置、标准互感器等设备体积和重量较大，现场接线复杂，极不方便现场工作。而采用“低压外推法”原理的产品和设备虽然克服了传统方法的主要缺点，做到了一台仪器即可测量，但因其本质上属间接测量的推算法，因此这类产品仅能对电磁式不带复杂补偿(如磁分路补偿)的电流互感器进行推算式测量。另外，这类产品在目前尚无制定出相应规程之前，只能做一般检测使用。

传统的“比较测差法”的测量装置如图1所示，图中的CTo和CTx分别为标准和被测电流互感器。该系统的基本误差可由下式表示：

εx＝±(X.a％+Y.a％+Dx+SERRx)·················(1)

εy ＝±(Y.a％+X.a％+Dy+SERRy)·················(2)

其中εx称系统误差的同相部分，εy称系统误差的正交部分。式中下划线所指出的部分是互感器校验仪的基本误差，也即差值部分的误差，a是校验仪的准确度等级。式中SERRx和SERRy分别是CTo同相和正交部分的极限误差(统称标准误差SERR)，这是测量误差的主体部分。

图1中，微差电流Δi＝ix-io

设CTo的变比系数为Ko；CTx的变比系数为Kx(注意，由于角差的存在，这些系数均是复数)。

则有：io＝ip/Ko；ix＝ip/Kx

因此：Δi＝(1/Kx-1/Ko)ip

互感器校验仪示值读数D＝Δi/io＝(1/Kx-1/Ko)ip/io＝Ko/Kx-1···········(3)

若将图1中的标准电流互感器和互感器校验仪(图中虚线框内部分)组合在一起，则可演化为图2所示方式，即把标准电流互感器与校验仪甚至加上负载箱和升流器组装在一小推车内构成装置，便于现场工作。这种改变虽然简化了一次和二次接线，但较大的一次电流ip仍要进入装置内，在测量时若稍不小心将电流的极性接反，则非常容易引起仪器的损坏，而且对于这种较大的标准电流互感器，要改变标准器的变比，在操作时仍然是比较麻烦的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单，检测方便且仪器不易损坏的电流互感器现场检测装置及检测方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电流互感器现场检测装置，它包括微电流互感器校验仪、一次电流取样器和二次电流取样器，所述的微电流互感器校验仪与所述的一次电流取样器之间连接设置有多变比微型标准电流互感器，所述的多变比微型标准电流互感器的输入端与所述的一次取样器连接，所述的二次电流取样器与所述的微电流互感器校验仪之间可以设置有极性转换器，所述的极性转换器的输入端与所述的二次电流取样器连接，所述的极性转换器的输出端与所述的多变比微型标准电流互感器的输出端接成测差电路形式接入所述的微电流互感器校验仪。

所述的一次电流取样器和所述的二次电流取样器可以是穿心一匝的单变比电流互感器，也可以是其它类型的单变比电流互感器。

使用上述电流互感器现场检测装置的检测方法，是将所述的一次电流取样器串接在由升流器和待测电流互感器一次侧组成的回路上，将所述的二次电流取样器串接在待测电流互感器二次侧与负载箱组成的回路上，待测电流互感器在所述的一次电流取样器上产生一次电流，经过所述的微型标准电流互感器产生一次工作电流进入所述的微电流互感器校验仪，待测电流互感器在所述的二次电流取样器上产生二次电流，一次工作电流和二次电流进入所述的微电流互感器校验仪，获得微差电流信号，对该微差电流信号采用软件插值法运算扣除等效标准误差值，得到待测电流互感器的最终电流差值。

所述的等效标准误差值事先固化于电流互感器现场检测装置的内存中，是在所覆盖的全部变比范围内、在不同的工作电流下测得的所述的一次电流取样器、所述的二次电流取样器和所述的多变比微型标准互感器三者各自误差相加值。

所述的软件插值法可以是二次函数软件插值法。

通过调节所述的升流器来改变工作电流工作点，可以对待测电流互感器进行现场检定。

与现有技术相比，本发明的优点在于在保持测量原理不变的前提下，将一次和二次电流不直接进入装置而是通过取样器变为小电流后进入，抛弃了传统标准电流互感器的形式，将原来使用的校验仪更换为微电流互感器校验仪，并用多变比微型标准电流互感器取代原来的标准互感器，这种改进不仅减少了现场测试设备的数量、体积和重量，省略了携带笨重的标准电流互感器，并大大简化了一次和二次接线；同时，一次和二次电流不直接进入装置而是通过取样器变为小电流后进入仪器，为使用电子丌关或微型继电器实行变比切换创造了条件，因此切换过程容易实现自动化；又由于二次电流也是通过取样器变小后进入装置参与比较的，使得内置的微电流互感器校验仪测量回路工作于微电流状态，也防止了极性接错时损坏仪器的隐患；在二次取样器与微电流互感器校验仪之间设置极性转换器，可以实现极性的切换，得到正确的测量极性，使之能更方便地适合现场检定和检测工作，而且测试方法也完全符合现有的电流互感器检定规程；在检测装置内存中事先固化等效标准误差值，并对实际产生的电流差值采用软件插值法运算扣除等效标准误差值，可以提高检测的精度；而使用二次函数软件插值法使各点的数值更加精确；使用传统的标准电流互感器检定装置进行量值的溯源对照，本发明的使用闭合式电流取样器时，准确度可达0.05级以上；采用开合式电流取样器时，准确度可达0.1级以上。

本发明更重要的一点是，在对测量精度要求不高时，将所述的一次电流取样器和二次电流取样器采用开口形式(如钳型电流传感器)，就能对运行中的电流互感器实行在线测试误差，而这是以往无法解决的一个难题。这种在线测试误差的技术是对电流互感器测试方法的一种创新，有较广阔的应用前景。

附图说明

图1为现有技术中传统的比较测差法的测量接线图；

图2为对图1的接线图的演化示意图；

图3为本发明检测装置的结构示意图；

图4为本发明的检测装置的测量接线图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图3和图4所示，一种电流互感器现场检测装置，包括微电流互感器校验仪1、一次电流取样器2和二次电流取样器3，一次电流取样器2和二次电流取样器3是穿心一匝的单变比电流互感器，微电流互感器校验仪1与一次电流取样器2之间连接设置有多变比微型标准电流互感器4，二次电流取样器3与微电流互感器校验仪1之间设置有极性转换器5，多变比微型标准电流互感器4的输入端与一次取样器2连接，极性转换器5的输入端与二次电流取样器3连接，极性转换器5的输出端与多变比微型标准电流互感器4的输出端接成测差电路形式接入微电流互感器校验仪1。

现场检测时，将一次电流取样器2串接在由升流器6和待测电流互感器7的一次侧71组成的回路上，将二次电流取样器3串接在待测电流互感器7的二次侧72与负载箱8组成的回路上，待测电流互感器7在一次电流取样器2上产生一次电流I₁，经过微型标准电流互感器4产生一次工作电流I_o’进入微电流互感器校验仪1，待测电流互感器7在二次电流取样器3上产生二次电流I_X’，一次工作电流I_o’和二次电流I_X’进入微电流互感器校验仪1，获得微差电流信号ΔI’，在所覆盖的全部变比范围内、在不同的工作电流下测得的一次电流取样器2误差值ε₁、二次电流取样器3误差值ε₂和多变比微型标准互感器4误差值ε_b，并将三者相加后得到等效标准误差值ε，将等效标准误差值ε事先固化于电流互感器现场检测装置的内存中，对微差电流信号ΔI’采用二次函数软件插值法运算扣除等效标准误差值ε，得到待测电流互感器的最终电流差值。

上述实施例中，通过调节升流器6来改变工作电流工作点，可以对待测电流互感器7进行现场检定。

上述实施例中，一次取样器2和二次取样器3在精度要求不高时，也可采用开口式钳型电流互感器，这种方式可以用于对运行中的低压电流互感器实现在线测试误差。对运行中的电流互感器作在线测试误差时，升流器6和负载箱8均不需要，一次和二次电流就是实际的运行电流，负载就是实际运行负载。

如图4所示，升流器6的回路电流Ip经过一次取样器2变为小电流I₁进入仪器输入端，经过多变比微型标准电流互感器4进行变比切换成工作电流I_o’，然后与二次取样器3的二次电流I_X’构成测差电路形式接入微电流互感器校验仪1，由于一次电流的变小，流入微电流互感器校验仪1的电流就很小(一般为1A以下)，因此变比切换就很容易实现自动化。内部的微电流互感器校验仪1工作电流为毫安级，设二次取样器3变比为K2，一次取样器2变比为K1，多变比微型标准电流互感器4工作变比为Kb，则原来标准回路的变比系数Ko变成了K1、Kb系数的乘积，原来被检回路的变比系数Kx变成了Kx、K2系数的乘积。

因此有：Ix’＝Ip/KxK2；Io’＝Ip/K1Kb

微差电流ΔI’＝Ix’-Io’＝(1/KxK2-1/KoK2)Ip

本发明装置的示值读数：D’＝ΔI’/Io’＝(1/KxK2-1/K1Kb)K1Kb＝K1Kb/KxK2-1

令K1Kb/K2＝Ko’，则：

D’＝Ko’/Kx-1··················(4)

显然，这里的Ko’就是相当于图1中CTo变比系数Ko的等效标准变比系数。

进一步对照图1至图4和式(3)与式(4)不难发现，本发明装置的测量原理与传统方式完全相同。而K2所引起的误差是可以等效折算到标准回路的，只是符号相反。对校验仪而言不过是将工作电流和微差电流均按K2的比例缩小而已。同时可见，本发明装置的这一变化，可以理解为将原来外部的标准电流互感器CTo拆分成一次取样器2、二次取样器3和内置多变比微型标准电流互感器4三部分，这种变化仅是形式上的改变，并没有改变原有“比较测差法”的基本原理。

因此本发明装置的基本误差仍可用式(1)、式(2)的形式表示，只是将原来的标准误差SERR用现在的等效标准误差SERR’表示。而SERR’是由一次取样器2的误差ε₁、二次取样器3的误差ε₂、多变比微型标准电流互感器4的误差ε_b三部分构成，以上三者的误差共同所用将带来一个附加误差ε。也即ε是ε₁、ε₂、ε_b的函数。即：

ε＝fx(ε₁，ε₂，ε_b)··················(5)

对给定的一次和二次电流取样器，在其所覆盖的全部变比范围内，在不同的工作电流下，将上述的附加误差ε值一一测得并固化于装置的内存中。实际测量作最终显示前，采用软件插值法运算将ε扣除，就能在全部的工作电流变化范围内将附加误差基本扣除。扣除后的残余误差等效于传统方式的外附标准误差，因此称等效标准误差，记作SERR’。选取足够密度的插值点和选用较逼近实际误差变化的插值函数，就能将SERR’控制在满足用于检定电流互感器的精度要求范围之内，从而可用来现场检定或检测0.5～10级的电流互感器。标准误差的这种误差补偿办法是一种联合补偿法。

Claims (6)

1.一种电流互感器现场检测装置，其特征在于它包括微电流互感器校验仪、一次电流取样器和二次电流取样器，所述的微电流互感器校验仪与所述的一次电流取样器之间连接设置有多变比微型标准电流互感器，所述的多变比微型标准电流互感器的输入端与所述的一次取样器连接，所述的二次电流取样器与所述的微电流互感器校验仪之间设置有极性转换器，所述的极性转换器的输入端与所述的二次电流取样器连接，所述的极性转换器的输出端与所述的多变比微型标准电流互感器的输出端接成测差电路形式接入所述的微电流互感器校验仪。

2.如权利要求1所述的一种电流互感器现场检测装置，其特征在于所述的一次电流取样器和所述的二次电流取样器是穿心一匝的单变比电流互感器。

3.使用权利要求1的电流互感器现场检测装置的检测方法，其特征在于将所述的一次电流取样器串接在由升流器和待测电流互感器一次侧组成的回路上，将所述的二次电流取样器串接在待测电流互感器二次侧与负载箱组成的回路上，待测电流互感器在所述的一次电流取样器上产生一次电流，经过所述的微型标准电流互感器产生一次工作电流进入所述的微电流互感器校验仪，待测电流互感器在所述的二次电流取样器上产生二次电流，一次工作电流和二次电流进入所述的微电流互感器校验仪，获得微差电流信号，对该微差电流信号采用软件插值法运算扣除等效标准误差，得到待测电流互感器的最终电流差值。

4.如权利要求3所述的电流互感器现场检测方法，其特征在于所述的联合等效标准误差值事先固化于电流互感器现场检测装置的内存中，是在所覆盖的全部变比范围内、在不同的工作电流下测得的所述的一次电流取样器、所述的二次电流取样器和所述的多变比微型标准互感器三者各自误差相加值。

5.如权利要求3所述的电流互感器现场检测方法，其特征在于所述的软件插值法是二次函数插值法。

6.如权利要求3所述的电流互感器现场检测方法，其特征在于通过调节所述的升流器来改变工作电流工作点，对待测电流互感器进行检定。

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