CN101241172A - 一种电流比较仪的校验装置及校验方法 - Google Patents

Abstract

为了解决现有电流比较仪校验方法繁琐的问题，本发明提供了一种电流比较仪校验装置及校验方法。电流比较仪的校验装置主要由取样电阻(Rt)、取样变压器(T1)、参考变压器(T2)、参考电流互感器(T3)、被测电流比较仪(T4)、比差电流调节器(C1)、角差电流调节器(C2)、锁相放大器(S)和电流源(Is)组成。采用本发明的技术方案，仅依靠一台参考电流互感器即可进行一台电流比较仪误差自校准，实现了比例(k∶n)(k为小于n的自然数)的自耦式电流比较仪自校验。

Description

一种电流比较仪的校验装置及校验方法

技术领域

本发明涉及一种电流比例标准的校验技术，特别是一种电流比较仪的校验技术。

背景技术

电流互感器的校验主要采用互感器校验仪(或校验装置)来测量电流互感器的比差和角差。其基本原理主要是采用比较测差法的原理，用一台高准确度等级的电流互感器或电流比例标准作为标准，与被校验电流互感器同变比进行比较，标准电流互感器与被校电流互感器的二次电流之差由电流互感器校验仪测出。

电流比较仪是电流比例标准的一种。它与一般的电流互感器的不同点，就是当安匝平衡时，其主铁心处于零磁通或接近零磁通工作状态，铁芯不需要励磁电流，没有或极少有电流互感器的误差，即只有磁性误差和容性误差，故有很高的准确度。但是它又不是电流互感器，不能提供二次电流，即不能用作电流量程扩大器，而只能用作检定电流互感器的比例标准。电流比较仪由铁心和线圈组成，除了比例线圈N₁和N₂外，还有指零线圈N₀接指零仪，当指零仪指零时，比较仪的铁芯处于零磁通状态，于是I₁N₁+I₂N₂＝I₀N₀≡0，I₁N₁＝-I₂N₂安匝平衡，所以电流比较仪也叫安匝平衡指示器，用于检定电流互感器。

电流比较仪虽然没有励磁电流误差，但有磁性误差和容性误差。由于比较仪的铁芯卷制不均匀或者热处理不均匀，导致铁芯各部分磁感应强度不等或者磁导率不等，以及比较仪绕制不均匀，耦合不好，有漏磁进入铁芯，这样虽然指零仪指示为零磁通，但铁芯各部分并不是零磁通，还需要励磁电流，产生误差，这种由磁性能引起的误差称为磁性误差，同时比较仪各绕组匝间、层间、绕组间以及各绕组对地间分别有分布电容，且工作的绕组通过相应电流后都产生电阻压降，电阻压降加在分布电容上产生电容电流通过各绕组，也给比较仪造成误差。这种由电容电流引起的误差称为容性误差。

电流比较仪的误差规定为：在一次绕组和二次绕组的极性端处于地电位时，由一次极性端输入电流与经过电流折算后由二次极性端输入电流之相量和与一次输入电流的比值的负值，包括比差和角差。目前电流比较仪自校验采用加拿大人库斯特斯在上世纪六十年代提出的校验方法，它不依赖另外的参考标准，而是先通过两台电流比较仪用自校线路，比较线路，加法线路，测β线路来测量两台电流比较仪各自的误差。这种电流比较仪校验方法必须采用两台同变比的电流比较仪，而且校验过程和数据处理相当繁琐。

发明内容

为了解决现有电流比较仪校验方法繁琐的问题，本发明提供了一种电流比较仪的校验装置和利用该装置的校验方法。

本发明的技术方案如下：

电流比较仪的校验装置，包括取样电阻Rt、取样变压器T1、参考变压器T2、参考电流互感器T3、被测电流比较仪T4、比差电流调节器C1、角差电流调节器C2、指零仪S和电流源Is，所述的被测电流比较仪T4是变比为1∶n1的自耦式电流比较仪，包括缠绕在同一磁芯上的自校绕组和检测绕组，其中自校绕组为被测绕组，所述自校绕组分为n段子绕组，每一段子绕组的线圈匝数相同并设置有两个抽头，所述n段子绕组通过抽头串联连接，相邻两段子绕组串接的两个抽头形成一个端，自校绕组所有端从第一段开始顺序编号，编号从0开始直到n，0端和n端为二次端，其他任意两端构成不同比例的一次端；所述参考电流互感器T3与被测电流比较仪T4的变比相同；电流源Is、取样电阻Rt、参考变压器T2的原边、参考电流互感器T3的原边以及被测电流比较仪T4自校绕组一次的滑动接头C和滑动接头D构成一个串联通路；取样电阻Rt与取样变压器T1的原边并联，取样变压器T1的副边作为比差电流调节器C1和角差电流调节器C2的电压输入端；参考变压器T2的副边与指零仪S的参考输入端连接；参考电流互感器T3副边的两端分别与被测电流比较仪T4自校绕组的二次端连接；被测电流比较仪T4的检测绕组与指零仪S的检测输入端连接；所述的比差电流调节器C1为可调节输出电流的电路，比差电流调节器C1向被测电流比较仪T4自校绕组的二次n端输入比差电流；所述的角差电流调节器C2为可调节输出电流的电路，角差电流调节器C2向被测电流比较仪T4自校绕组的二次n端输入角差电流；所述比差电流和角差电流的相位正交；所述n为大于1的自然数。

所述指零仪S为锁相放大器。

所述的取样电阻Rt采用精密无感电阻。

所述的取样变压器T1为1∶1的电压互感器。

所述的参考变压器T2为1∶1的电压互感器。

利用上述校验装置的电流比较仪校验方法，包括如下步骤：

1)首先将自校绕组一次的滑动接头C和滑动接头D分别接在被测电流比较仪(T4)自校绕组一次的第i端和第(i-1)端，i为自然数，1≤i≤n，滑动接头C、D所连接的该段子绕组为第i段子绕组；

2)打开标准电流源，调整比差电流调节器C1输出的比差电流，使锁相放大器同相分量的读数为零，记录下此时比差电流调节器C1输出的比差电流值；调整角差电流调节器C2输出的角差电流，使锁相放大器正交分量的读数为零，记录下此时角差电流调节器C2输出的角差电流值；

3)重复1)和2)，测量i所有取值的情况；

4)利用下述公式计算被测电流比较仪T4的变比为k∶n的比差和角差：

$\mathrm{\δ}=\frac{1}{I_r}(\frac{n}{k}\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{\δi}}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{\δi}})---\left(a\right)$

$\mathrm{\γ}=\frac{1}{I_r}(\frac{n}{k}\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{\γi}}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{\γi}})---\left(b\right)$

式中：

I_r——由电流源I_s注入到被测电流比较仪T4自校绕组一次的第i段子绕组的电流；

ΔI_δi——当I_r注入到电流比较仪T4自校绕组一次的第i段子绕组时，由比差电流调节器C1注入的比差电流；

ΔI_γi——当I_r注入到电流比较仪T4自校绕组一次的第i段子绕组时，由角差电流调节器C2注入的角差电流；

k——被测电流比较仪T4自校绕组一次的子绕组的段数，k为自然数，且1≤k＜n。

本发明的技术效果：

采用本发明的技术方案，可以通过简单的操作和数据处理，不依靠更高的电流比例标准，只需要一台电流比较仪进行误差自校验。

附图说明

图1为本发明的电流比较仪的校验装置原理图；

图2为比差电流调节器原理图；

图3为角差电流调节器原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。为说明方便，统一定义n为大于1的自然数；i为自然数，1≤i≤n。

如图1所示，参考电流互感器T3的极性端与被测电流比较仪T4的极性端对接，并且它们的变比相同。电流源Is、取样电阻Rt、参考变压器T2的原边、参考电流互感器T3的原边以及被测电流比较仪T4自校绕组的一次绕组的滑动接头(C、D)构成一个串联通路。在本实施例中的指零仪采用锁相放大器S。

被测电流比较仪T4是变比为1∶n的自耦式电流比较仪，包括缠绕在同一磁芯上的自校绕组(一次绕组和二次绕组)和检测绕组。其中自校绕组为被测绕组，自校绕组分成n段子绕组，每一段子绕组的线圈匝数相同且设置有两个抽头。自校绕组的n段子绕组通过抽头串联连接，相邻两段子绕组串接的两个抽头形成一个端，自校绕组所有端从第一段开始顺序编号，编号从0开始直到n，如图1所示端的编号为0～n，0端与n端为二次端构成二次绕组(也可简称二次)，其他任意两端为不同比例的一次端，一次端构成一次绕组(也可简称一次)，第i端和第(i-1)端之间段子绕组记为第i段子绕组。其中检测绕组的匝数应当尽可能多并紧密布满磁芯，这样可以减少漏磁，提高精度，更易于检测到磁通的微小变化。检测绕组与锁相放大器S的检测输入相连接。滑动头C端和D端可在被测电流比较仪T4的子绕组抽头间依次滑动构成一次绕组。

取样电阻Rt采用精密无感电阻，其阻值应远远大于取样变压器T1的原边阻抗。取样变压器T1为1∶1的电压互感器，取样变压器T1的原边与取样电阻Rt并联，采集Rt两端的电压信号，取样变压器T1的副边作为比差电流调节器C1和角差电流调节器C2的电压输入端，为其提供参考电压。参考变压器T2为1∶1的电压互感器，参考变压器T2的副边通过参考绕组与锁相放大器S的参考输入端相连接，为锁相放大器提供参考电压。参考电流互感器T3的变比为1∶n，参考电流互感器T3副边的一端与被测电流比较仪T4的二次绕组0端(公共地端)相连，参考电流互感器T3副边的另一端与被测电流比较仪T4二次绕组的n端相连。调节电流源Is使得注入到被测电流比较仪T4的一次和二次的电流之比近似等于其变比。比差电流调节器C1主要通过调节电压大小和选择不同的标准电阻来改变注入到被测电流比较仪T4n端的比差电流(见图2)。角差电流调节器C2主要通过调节电压大小和选择不同的标准电容来改变注入到被测电流比较仪T4的二次绕组n端的角差电流(见图3)。比差电流和角差电流的相位正交。

如图2所示，比差电流调节器C1由三级10∶1的感应分压器T5、T6和T7、双盘12级连动开关K1、K2和K3、单盘8级连动开关K4以及八只标准电阻(1Ω、10Ω、100Ω、1kΩ、10kΩ、100kΩ、1MΩ、10MΩ)之一串联构成。其中感应分压器T5的输入端接取样变压器T1的副边，感应分压器T5的12段输出端分别接在双盘12级连动开关K1的滑动触点。感应分压器T6的输入端接在K1的固定触点，感应分压器T6的12段输出端分别接在双盘12级连动开关K2的滑动触点。感应分压器T7的输入端接在双盘12级连动开关K2的固定触点，感应分压器T7的12段输出端分别接在双盘12级连动开关K3的滑动触点。单盘8级连动开关K4的固定触点接与双盘12级连动开关K3的固定触点连接，单盘8级连动开关K4的滑动触点在标准电阻(1Ω、10Ω、100Ω、1kΩ、10kΩ、100kΩ、1MΩ、10MΩ)之一的一端。八只标准电阻的另一端连接后接到被测电流比较仪T4自校绕组二次的n端。

如图3所示，角差电流调节器C2由三级10∶1的感应分压器T8、T9和T10、双盘12级连动开关K5、K6和K7、单盘8级连动开关K8以及六只标准电容(10pF、100pF、1000pF、0.01μF、0.1μF、1μF)之一串联构成。其中感应分压器T8的输入端接取样变压器T1的副边，感应分压器T8的12段输出端分别接在双盘12级连动开关K5的滑动触点。感应分压器T9的输入端接在双盘12级连动开关K5的固定触点，感应分压器T9的12段输出端分别接在双盘12级连动开关K6的滑动触点。感应分压器T10的输入端接在双盘12级连动开关K6的固定触点，感应分压器T10的12段输出端分别接在双盘12级连动开关K7的滑动触点。单盘8级连动开关K8的固定触点接与K7的固定触点连接，单盘8级连动开关K8的滑动触点接在标准电容(10pF、100pF、1000pF、0.01μF、0.1μF、1μF)之一的一端。六只标准电容的另一端连接后接到被测电流比较仪T4自校绕组二次的n端。

采用本发明中图1、图2和图3所示的电流比较仪自校准的校验装置，通过如下步骤可以测出被测电流比较仪T4的比差与角差：

1)将滑动接头C端和滑动接头D端分别接在被测电流比较仪T4自校绕组一次的第1和第0端。

2)打开标准电流源，调整比差电流调节器C1上的拨盘开关K1～K4，使锁相放大器同相分量的读数为零，记录此时比差电流调节器C1的拨盘读数δ₁和所选定的标准电阻R1值；接着再调整角差电流调节器C2上的拨盘开关K5～K8，使锁相放大器正交分量的读数为零，记录此时角差电流调节器C2的拨盘读数γ₁和所选定的标准电容C1值。

3)依次滑动C和D端，分别接在被测电流比较仪T4自校绕组一次的i端和(i-1)端，调节比差电流调节器C1和角差电流调节器C2的拨盘开关，使锁相放大器上的同相分量读数和正交分量读数均为零，分别记录比差电流调节器的拨盘读数δ_i、所选定的标准电阻R_i、角差电流调节器的拨盘读数γ_i以及所选定的标准电容C_i。本步骤重复执行，直到滑动接头C、D连接在自校绕组的每一段子绕组的状态均被测量为止。

4)利用下述公式可以计算出电流比较仪T4的一次为k段子绕组(0端到k端所包括的子绕组数)，二次为n段子绕组，变比为k∶n的比差和角差：

$\mathrm{\δ}=\frac{1}{I_r}(\frac{n}{k}\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{\δi}}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{\δi}})---\left(a\right)$ ${\mathrm{\ΔI}}_{{\mathrm{\δ}}_i}=I_r{R}_t\×\frac{0.001\×{\mathrm{\δ}}_i}{R_i}---\left(c\right)$

$\mathrm{\γ}=\frac{1}{I_r}(\frac{n}{k}\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{\γi}}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{\γi}})---\left(b\right)$ ${\mathrm{\ΔI}}_{{\mathrm{\λ}}_i}=I_r{R}_t\×0.001\×{\mathrm{\γ}}_i\×\mathrm{\ω}{C}_i---\left(d\right)$

式中：

I_r——由电流源I_s注入到被测电流比较仪T4自校绕组一次的第i段子绕组的电流；

ΔI_δi——当I_r注入到自校绕组一次的第i段子绕组时(即滑动接头C，D分别接至第i端和第(i-1)端)，由比差电流调节器C1注入的比差电流；

ΔI_γi——当I_r注入到自校绕组一次的第i段时(即滑动接头C，D分别接至第i端和第(i-1)端)，由角差电流调节器C2注入的角差电流；

n——被测电流比较仪T4自校绕组二次的总的子绕组数，n为自然数，且n＞1；

k——被测电流比较仪T4自校绕组一次的子绕组数(0端到k端所包括的子绕组数)，k为自然数，且1≤k＜n。

R_t——取样电阻的阻值；

δ_i——校验电流比较仪T4第i段子绕组时，比差电流调节器C1的拨盘读数，由三位数构成，个位为K3的拨盘读数，十位为K2的拨盘读数，百位为K1的拨盘读数；

R_i——校验电流比较仪T4第i段子绕组时，所选的标准电阻值；

γ_i——校验电流比较仪T4第i段子绕组时，角差电流调节器C2的拨盘读数；由三位数构成，个位为K7的拨盘读数，十位为K6的拨盘读数，百位为K5的拨盘读数；

C_i——校验电流比较仪T4第i段子绕组时，所选的标准电容值；

ω——注入到被测电流比较仪T4的电流的角频率。

本发明装置中图2和图3所示的比差电流调节器和角差电流调节器采用拨盘形式手动调节感应分压器的输出电压，读出拨盘数据后计算得到比差电流和角差电流。也可通过其他电路方式实现：获得注入到被测电流比较仪的比差电流ΔI_δi和角差电流ΔI_γi，并通过本发明所提出的计算公式，计算出被测电流比较仪的比差和角差。

结合图1、图2和图3对上述步骤进一步的理论推导与说明如下：

对于理想的电流比较仪，在一次加上电流I₁，二次加上I₂。假设一次的匝数为N₁匝，二次的匝数为N₂匝，当比较仪处于零磁通时，即安匝平衡时有以下公式：

             I₁N₁+I₂N₂＝0                             (1)

假设电流比较仪T4的额定变比为K_n：

$K_n=\frac{N_2}{N_1}---\left(2\right)$

将式(2)代入式(1)并整理可得：

             I₁＝K_nI₂                                 (3)

由于误差的存在，实际电流比较仪T4的实际变比K并不等于额定变比K_n。为了使电流比较仪T4满足(3)式，则二次输入的电流应该作相应的变化，设变化量为ΔI(ΔI又称注入电流的变化量)。则由

             I₁＝K_nI₂＝K(I₂+ΔI)                      (4)

这样通过测量注入电流的变化量ΔI，即可计算出被测电流比较仪T4的比差和角差。

如图1所示自校绕组分为n等份，每份的绕组匝数是相等的，均为N_r，因此总的匝数为N_t＝nN_r。

当滑动头C端接被测电流比较仪T4的1端，滑动头D端接被测电流比较仪T4的0端时，即电流I_r注入到被测电流比较仪T4自校绕组一次的第1段，对应的注入电流的变化量为ΔI₁，以下ΔI的下标与D端对接的抽头序号相同，I_t为二次输出的电流，根据安匝平衡可得：

                     I_rN_r＝(I_t+ΔI₁)N_t                     (5)

当滑动头C端接被测电流比较仪T4的2端，滑动头D端接被测电流比较仪T4的1端时，即I_r注入到被测电流比较仪T4自校绕组一次的第2段，对应的注入电流的变化量为ΔI₂，根据安匝平衡可得：

                      I_rN_r＝(I_t+ΔI₂)N_t                     (6)

这样依次滑动，当滑动头C端接被测电流比较仪T4一次的i端，滑动头D端接被测电流比较仪一次的(i-1)端时，即I_r注入到被测电流比较仪T4自校绕组一次的第i段，对应的注入电流的变化量为ΔI_i，根据安匝平衡可得：

                     I_rN_r＝(I_t+ΔI_i)N_t                     (7)

当滑动头C端接被测电流比较仪T4的n端，滑动头D端接被测电流比较仪T4的(n-1)端时，根据安匝平衡可得，即I_r注入到被测电流比较仪T4自校绕组一次的第n段，对应的注入电流的变化量为ΔI_n，根据安匝平衡可得：

                     I_rN_r＝(I_t+ΔI_n)N_t                       (8)

式中：I_t——由参考电流互感器T3注入到被测电流比较仪T4自校绕组一次n端的电流；

I_r——由电流源I_s注入到被测电流比较仪T4自校绕组一次第i段的电流，又称作参考电流；

ΔI_i——当I_r接到被测电流比较仪T4的第i段时，即D端对接的抽头序号为i-1时注入到电流比较仪T4自校绕组二次电流的变化量；

N_t——被测电流比较仪T4自校绕组二次第0端到第n端的总匝数；

N_r——被测电流比较仪T4自校绕组一次每段的匝数。

i——被测电流比较仪T4自校绕组的分段序号，也是C端对接的抽头序号，i为自然数，1≤i≤n。

将公式(5)～(8)相加，并整理可得：

${\mathrm{nI}}_r{N}_r=({\mathrm{nI}}_t+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_i)N_t---\left(9\right)$

又由于：

               N_t＝nN_r                    (10)

于是有：

$I_r={\mathrm{nI}}_t+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_i={\mathrm{nI}}_t(1+\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_i}{{\mathrm{nI}}_t})---\left(11\right)$

将上式进行移项后并整理可以得出：

$I_t=\frac{1}{n}(I_r-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_i)---\left(12\right)$

将公式(5)～(8)中的前k项相加，并整理可得：

${\mathrm{kI}}_r{N}_r=({\mathrm{kI}}_t+\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_i)N_t---\left(13\right)$

(13)式可整理为：

$\frac{k{N}_r}{N_t}=\frac{k{I}_t+\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_i}{I_r}---\left(14\right)$

将(12)代入到式(14)式中，并整理可得：

$\frac{k{N}_r}{N_t}=\frac{{\mathrm{kI}}_t+\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_i}{I_r}=\frac{k\frac{1}{n}(I_r-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_i)+\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_i}{I_r}$

$=\frac{k}{n}[1+\frac{1}{I_r}(\frac{n}{k}\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_i-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_i)]---\left(15\right)$

根据(15)式我们可以求得被测电流比较仪T4自校绕组一次的前k段子绕组相对于二次n段子绕组、变比k∶n的误差为：

$\mathrm{\ξ}=\frac{1}{I_r}(\frac{n}{k}\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_i-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_i)---\left(16\right)$

比如：在0-n段加入二次电流，0-1段加入一次电流。则此时k＝1，并将其代入到(16)式，可得一次为第1段，变比为1∶n的误差为：

$\mathrm{\ξ}=\frac{1}{I_r}(n{\mathrm{\ΔI}}_1-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_i)---\left(17\right)$

又由于注入到被测电流比较仪T4的二次电流变化量ΔI_i等于比差电流调节器C1和角差电流调节器C2注入的电流之和，即：

                   ΔI_i＝ΔI_δi+ΔI_γi                   (18)

将式(18)代入到式(16)，整理可以得到被测电流比较仪T4变比为k∶n的比差和角差：

$\mathrm{\δ}=\frac{1}{I_r}(\frac{n}{k}\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{\δi}}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{\δi}})---\left(19\right)$

$\mathrm{\γ}=\frac{1}{I_r}(\frac{n}{k}\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{\γi}}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{\γi}})---\left(20\right)$

式中：ΔI_δi——当I_r注入到被测电流比较仪T4一次的第i段子绕组时，由比差电流调节器C1注入的比差电流；

ΔI_γi——当I_r注入到被测电流比较仪T4一次的第i段子绕组时，由角差电流调节器C2注入的角差电流。

由图2，图3所示，注入到被测电流比较仪T4自校绕组二次中的比差电流I_δi和角差电流I_γi分别为：

比差电流：

$\mathrm{\Δ}{I}_{{\mathrm{\δ}}_i}=I_r{R}_t\×\frac{0.001\×{\mathrm{\δ}}_i}{R_i}---\left(21\right)$

式中：

I_r——由电流源I_s注入到被测电流比较仪T4自校绕组一次第i段子绕组的电流，又称作参考电流；

R_t——取样电阻的阻值；

δ_i——校验第i段子绕组时，比差电流调节器C1的拨盘读数，由三位数构成，个位为K3的拨盘读数，十位为K2的拨盘读数，百位为K1的拨盘读数。

R_i——校验第i段子绕组时，比差电流调节器中所选的标准电阻值；角差电流：

${\mathrm{\ΔI}}_{{\mathrm{\λ}}_i}=I_r{R}_t\×0.001\×{\mathrm{\γ}}_i\×\mathrm{\ω}{C}_i---\left(22\right)$

式中：

I_r——由电流源I_s注入到被测电流比较仪T4自校绕组一次第i段子绕组的电流，又称作参考电流；

R_t——取样电阻的阻值；

γ_i——校验电流比较仪T4第i段子绕组时，角差电流调节器C2的拨盘读数；由三位数构成，个位为K7的拨盘读数，十位为K6的拨盘读数，百位为K5的拨盘读数；

C_i——校验电流比较仪T4第i段子绕组时，所选的标准电容值；

ω——注入到被测电流比较仪T4的电流的角频率。

将注入的比差电流I_δj代入到式(19)中，即可以计算出被测电流比较仪变比为k∶n的比差，将角差电流I_γi代入到式(20)中，即可以计算出被测电流比较仪变比为k∶n的角差。

Claims (6)

1、一种电流比较仪的校验装置，包括取样电阻(Rt)、取样变压器(T1)、参考变压器(T2)、参考电流互感器(T3)、被测电流比较仪(T4)、比差电流调节器(C1)、角差电流调节器(C2)、指零仪(S)和电流源(Is)，其特征在于所述的被测电流比较仪(T4)是变比为1∶n的自耦式电流比较仪，包括缠绕在同一磁芯上的自校绕组和检测绕组，其中自校绕组为被测绕组，所述自校绕组分为n段子绕组，每一段子绕组的线圈匝数相同并设置有两个抽头，所述n段子绕组通过抽头串联连接，相邻两段子绕组串接的两个抽头形成一个端，自校绕组所有端从第一段开始顺序编号，编号从0开始直到n，0端和n端为二次端，其他任意两端构成不同比例的一次端；所述参考电流互感器(T3)与被测电流比较仪(T4)的变比相同；电流源(Is)、取样电阻(Rt)、参考变压器(T2)的原边、参考电流互感器(T3)的原边以及被测电流比较仪(T4)自校绕组一次的滑动接头(C、D)构成一个串联通路；取样电阻(Rt)与取样变压器(T1)的原边并联，取样变压器(T1)的副边作为比差电流调节器(C1)和角差电流调节器(C2)的电压输入端；参考变压器(T2)的副边与指零仪(S)的参考输入端连接；参考电流互感器(T3)副边的两端分别与被测电流比较仪(T4)自校绕组的二次端连接；被测电流比较仪(T4)的检测绕组与指零仪(S)的检测输入端连接；所述的比差电流调节器(C1)为可调节输出电流的电路，比差电流调节器(C1)向被测电流比较仪(T4)自校绕组的二次n端输入比差电流；所述的角差电流调节器(C2)为可调节输出电流的电路，角差电流调节器(C2)向被测电流比较仪(T4)自校绕组的二次n端输入角差电流；所述比差电流和角差电流的相位正交；所述n为大于1的自然数。

2、根据权利要求1所述的电流比较仪的校验装置，其特征在于所述指零仪(S)为锁相放大器。

3、根据权利要求2所述的电流比较仪的校验装置，其特征在于所述的取样电阻(Rt)采用精密无感电阻。

4、根据权利要求3所述的电流比较仪的校验装置，其特征在于所述的取样变压器(T1)为1∶1的电压互感器。

5、根据权利要求4所述的电流比较仪的校验装置，其特征在于所述的参考变压器(T2)为1∶1的电压互感器。

6、利用权利要求5所述校验装置的电流比较仪的校验方法，其特征在于包括如下步骤：

1)首先将自校绕组一次的滑动接头(C、D)分别接在被测电流比较仪(T4)自校绕组一次的第i端和第(i-1)端，i为自然数，1≤i≤n，滑动接头(C、D)所连接的该段子绕组为第i段子绕组；

2)打开标准电流源，调整比差电流调节器(C1)输出的比差电流，使锁相放大器同相分量的读数为零，记录下此时比差电流调节器(C1)输出的比差电流值；调整角差电流调节器(C2)输出的角差电流，使锁相放大器正交分量的读数为零，记录下此时角差电流调节器(C2)输出的角差电流值；

3)重复1)和2)，测量i所有取值的情况；

4)利用下述公式可以计算被测电流比较仪(T4)的变比为k∶n的比差和角差：

$\mathrm{\δ}=\frac{1}{I_r}(\frac{n}{k}\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{\δi}}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{\δi}})---\left(a\right)$

$\mathrm{\γ}=\frac{1}{I_r}(\frac{n}{k}\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{\γi}}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{\γi}})---\left(b\right)$

式中：

I_r——由电流源I_s注入到被测电流比较仪(T4)自校绕组一次的第i段子绕组的电流；

ΔI_δi——当I_r注入到电流比较仪(T4)自校绕组一次的第i段子绕组时，由比差电流调节器C1注入的比差电流；

ΔI_γi——当I_r注入到电流比较仪(T4)自校绕组一次的第i段子绕组时，由角差电流调节器C2注入的角差电流；

k——被测电流比较仪(T4)自校绕组一次的子绕组的段数，k为自然数，且1≤k＜n。

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