CN101592716B - 电压互感器测试方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供电压互感器测试系统包括PC机、PT测试柜、以及互感器测试台面。该系统首先将待测的一只电压互感器放置在检定台面上；再接好一次接线A端和X端，以及二次接线α端和χ端；接着通过PC机软件下载待检电压互感器信息，并通过PC机软件解析互感器的检定参数；再通过PC机设置或者调用预先保存的电压互感器测试方案；接着由PC机发送指令给检定控制器，对待检电压互感器的测试；然后在校验仪上显示的比差值和角差值，并根据互感器检定参数，判断互感器的检定结论；最后通过PC机软件将检定结果上传至电力营销系统，最后完成测试。本发明解决了现有电压互感器室内检定过程复杂的技术问题，具有生产测试的效率高，以及安全可靠等优点。

Description

电压互感器测试方法及其系统

【技术领域】

本发明涉及互感器测试领域，提供了一种电压互感器测试方法及其系统。

【背景技术】

电压互感器(PT)是电力供电系统中重要的输变电设备，在电能计量系统中也是计量箱中重要的计量设备，因此检定其性能和误差指标非常重要。在电压互感器检定过程中需用高压输出回路，使传统的电压互感器室内检定过程复杂，无法实现自动化检定。

【发明内容】

为了解决现有电压互感器室内检定过程复杂的技术问题，本发明提供一种电压互感器的测试方法及其系统。

为了实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：一种电压互感器测试方法，所述电压互感器测试方法包括以下步骤：

第一步：将待测的一只电压互感器放置在检定台面上；第二步：按照互感器铭牌上的标识接好一次接线A端和X端，以及二次接线α端和χ端；第三步：通过PC机软件从电力营销系统下载待检电压互感器信息，并通过PC机软件解析互感器的检定参数；第四步：通过PC机设置或者调用预先保存的电压互感器测试方案；第五步：由PC机发送指令给检定控制器，由PC机控制全自动完成待检电压互感器的测试；第六步：将PC机自动读取互感器校验仪上显示的比差值和角差值，并根据互感器检定参数，判断互感器的检定结论；第七步：通过PC机软件将电压互感器的检定结果上传至电力营销系统，从而完成电压互感器的测试。

根据本发明的一优选技术方案：所述步骤E中对待检电压互感器自动检定包括：电压互感器极性检查；基本误差试验；导纳试验。

根据本发明的一优选技术方案：所述电压互感器极性检查包括以下步骤：

一步、假设互感器的极性为默认极性，默认极性一般与标准电压互感器的极性相同，为“减”极性；

二步、由PC机控制功率源输出，给被检互感器加1％-20％的一次电压；

三步、读取互感器校验仪上的比差值和角差值变化，如果比差小于40，则认为被检互感器的极性与标准互感器的极性相同，为“减”极性，互感器极性检查结束；如果比差大于40，则执行下一步；

四步、PC机控制功率源复位，并把一次电压降为0，然后控制源输出，加一个反向电压，幅度为被检互感器一次电压的1％-20％；

五步、完成上述一步-四步之后，再次读取互感器校验仪的比差值和角差值的变化，如果比差小于40％则认为被检互感器的极性与标准互感器的极性相反，即为“加极性”，极性检查结束；如果比差仍大于40％，则认为互感器的极性错误。

根据本发明的一优选技术方案：所述基本误差试验包括以下步骤：

步骤一：通过PC机设置误差检定方案；方案内容包括：误差测试点，1％-120％可以任意设置；功率因数设置，可以选择的功率因数为1.0和0.8，设置满载和轻载的负荷大小，本系统支持的负荷大小为0VA-100VA；

步骤二：开始误差试验之前，系统对电压互感器极性自动检查，对于极性检查不合格的互感器，将停止检定其它项目；

步骤三：开始误差试验时，系统会自动打开告警指示灯，然后控制功率源输出，依次输出被检互感器一次电压的20％，50％，80％，100％，12％，其中检定点可以由E21中的检定方案设定，并自动读取各个测试点的比差值和角差值；

步骤四：进行步骤E21-E23的试验之后，系统会切换电压负载箱到轻载负荷，然后重复E21-E23的步骤，检定轻载误差。

根据本发明的一优选技术方案：所述导纳试验包括以下步骤：

步骤五：按照减极性的方法接好待检互感器的一次电压和二次电压；

步骤六：将PC机控制负载箱切换到满载负荷；

步骤七：将PC机控制功率源输出待检电压互感器20％的一次电压；

步骤八：对PC机读取互感器校验仪上的导纳值和实测功率因数值；

步骤九：将PC机控制负载箱切换到轻载负荷；然后重复步骤3-步骤4测试轻载时的导纳值和实测功率因数值；

步骤十：PC机读取满载和轻载的导纳值之后，根据待检互感器的参数，判断导纳实验结论。

本发明的另一种技术方案是：提供一种电压互感器测试系统，该系统包括用于自动读取互感器测试结果，判断互感器检定结论，以及向电力营销系统上传检定结果的PC机；用于计算互感器基本误差的PT控制柜；以及与PT控制柜相隔离的互感器测试台面；所述PC机还用于控制完成功率源输出、标准互感器档位切换、负载箱切换；所述PT控制柜为低压控制回路；所述互感器测试台面为高压测试回路。

根据本发明的一优选技术方案：所述测试柜包括功率源，电压互感器，负载箱，互感器校验仪，以及用于控制电压互感器的测试过程，控制功率源的输出，切换电压互感器的变比，切换负载箱大小的检定控制器。所述检定控制器发送控源指令给功率源，使功率源完成升源、关源；所述检定控制器发送切换变比指令给标准电压互感器，以切换其当前变比与被检电压互感器变比相同；所述检定控制器发送切换负载指令给负载箱切换检定时负荷；所述检定控制器采用RS485与互感器校验仪实时通讯，读取校验仪上的误差值，并返回给PC机。

根据本发明的一优选技术方案：所述电压互感器检定一次电压为0.1kV～220kV，二次电压为150V，100V，100V/3，100V/3。

根据本发明的一优选技术方案：所述互感器测试台面上设置有待测电压互感器，以及便于接线的接线端A和接线端X。

根据本发明的一优选技术方案：所述互感器测试台面上还设置有测试监视屏；

根据本发明的一优选技术方案：所述互感器测试台面上还设置有告警指示灯和急停按钮。

本发明的有益效果在于：采用低压电子回路驱动，输出高压测量信号，实现了高压回路与低压回路的完全隔离，既保证了高压互感器的测量精度，又最大限度地保障了系统的安全和操作人员的安全；同时系统配有PC机及软件系统，可以全自动测试《JJG 314-94测量用电压互感器检定规程》中的检定项目，具有检定项目多，检定速度快的特点。本发明方法及系统提高了互感器生产测试的效率，减轻了电力计量部门的工作负担。

【附图说明】

图1是本发明电压互感器的测试方法及其系统中电压互感器测试方法的流程图；

图2是本发明电压互感器的测试方法及其系统中电压互感器测试系统的结构示意图；

图3是本发明电压互感器的测试方法及其系统中测试接线图；

图4是本发明电压互感器的测试方法及其系统中PT测试柜的结构图；

图5为本发明电压互感器的测试方法及其系统中互感器校验仪的原理图；

图6为本发明电压互感器的测试方法及其系统中互感器校验仪的向量图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型技术方案做进一步说明：

请参见图1所示，在步骤S101中将待测的一只电压互感器放置在检定台面上；在步骤S102中按照互感器铭牌上的标识接好一次接线A端和X端，以及二次接线α端和χ端，完成互感器一次接线和二次接线；在步骤S103中PC机设置互感器检定方案，在步骤S104中通过PC机软件从电力营销系统下载待检电压互感器信息，并通过PC机软件解析互感器的检定参数；PC机软件根据本检定软件与电力营销系统的接口协议，解析出待检互感器的额定变比、精度等级、额定负荷等检定参数信息，以及解析出互感器制造厂家、送检单位、生产日期等附加信息；在步骤S105由PC机发送指令给检定控制器，再由PC机控制全自动完成待检电压互感器的测试；在步骤S106中将PC机自动读取互感器校验仪上显示的比差值和角差值，并根据互感器检定参数，判断互感器的检定结论，获取试验结果；在步骤S107中通过PC机软件将电压互感器的检定结果上传至电力营销系统，从而完成电压互感器的测试。

其中，步骤S105中对电压互感器检定具体包括以下子步骤：子步骤S105-1，对电压互感器进行极性检查实验；子步骤S105-2，对电压互感器进行基本误差试验；子步骤S105-3，对电压互感器进行阻抗试验；子步骤S105-1和步骤S105-3是不分先后顺序的。

在子步骤S105-1中，电压互感器极性检查实验包括以下步骤：

a：假设互感器的极性为默认极性，默认极性一般与标准电压互感器的极性相同，为“减”极性；

b：由PC机控制功率源输出，给被检互感器加1％-20％的一次电压；

c：读取互感器校验仪上的比差值和角差值变化，如果比差小于40，则认为被检互感器的极性与标准互感器的极性相同，为“减”极性，互感器极性检查结束；否则，继续执行下一步骤；

d：PC机控制功率源复位，并把一次电压降为0，然后控制源输出，加一个反向电压，幅度为被检互感器一次电压的1％-20％；

e：再次读取互感器校验仪的比差值和角差值的变化，如果比差小于40％则认为被检互感器的极性与标准互感器的极性相反，即为“加极性”，极性检查结束；如果比差仍大于40％，则认为互感器的极性错误。

在子步骤S105-2中，基本误差试验包括以下步骤：

a：通过PC机设置误差检定方案；方案内容包括：误差测试点，1％-120％可以任意设置；功率因数设置，可以选择的功率因数为1.0和0.8，设置满载和轻载的负荷大小，本系统支持的负荷大小为0VA-100VA；

b：开始误差试验之前，系统对电压互感器极性自动检查，对于极性检查不合格的互感器，将停止检定其它项目；

c：开始误差试验时，系统会自动打开告警指示灯，然后控制功率源输出，依次输出被检互感器一次电压的20％，50％，80％，100％，12％，其中检定点可以由E21中的检定方案设定，并自动读取各个测试点的比差值和角差值；

d：进行步骤E21-E23的试验之后，系统会切换电压负载箱到轻载负荷，然后重复E21-E23的步骤，检定轻载误差。

在子步骤S105-3中，导纳试验包括以下步骤：

a：按照减极性的方法接好待检互感器的一次电压和二次电压；

b：将PC机控制负载箱切换到满载负荷；

c：将PC机控制功率源输出待检电压互感器20％的一次电压；

d：对PC机读取互感器校验仪上的导纳值和实测功率因数值；

e：将PC机控制负载箱切换到轻载负荷；然后重复步骤c-步骤d测试轻载时的导纳值和实测功率因数值；

f：PC机读取满载和轻载的导纳值之后，根据待检互感器的参数，判断导纳实验结论。

请参见图2所示，电压互感器测试系统，该系统包括用于自动读取互感器测试结果，判断互感器检定结论，以及向电力营销系统上传检定结果的PC机1及软件；PT测试柜2；以及互感器测试台面3。其中，该系统测试过程由PC机控制，PC机可从营销系统下载待检互感器信息，解析互感器参数，以及PC机负责发送指令给检定控制器，以控制检定过程，PC机自动读取互感器测试结果，判断互感器检定结论，以及PC机可以将检定结果上传至电力营销系统。

该系统中的PT测试柜是低压电路回路，PT测试柜完成电压互感器测试的控制过程，可以控制功率源的输出，切换标准电压互感器的变比，切换负载箱的大小，以及读取测试过程中的比差值和角差值。

该系统中的测试台面是测试系统中的高压回路部分，测试台面上配有方便接线的高压接线端A和X，可检定一次电压为0.1kV～220kV，二次电压为150V，100V，100V/3，100V/3的电压互感器；设置的测试监视屏和告警指示灯，最大限度地保护测试装置和测试人员的安全。

该测试柜2为系统中低压控制部分，其包括功率源201，电压互感器202，负载箱203，互感器校验仪204；以及用于控制电压互感器202的测试过程，控制功率源201的输出，切换电压互感器202的变比，切换负载箱203大小的检定控制器205；功率源201为可调功率源；电压互感器202为自升压式标准电压互感器。

可调功率源201为电工式大负荷可控调压器，调压器带负载能力为8kVA。电子式可调功率源201由粗调和细调组成，粗调由一个电机控制三层并联的大线圈组成，细调则由一个小电机控制一个线圈，调压时能过大小线圈上的碳刷触点来调节输出电压的大小。本发明实例中大小电机的调节幅度由PC机下发的调节步数控制，调节步数由PC机运算并下发给功率源，因此本发明实例中的功率源具有调节精度高，速度快的优点。

自升压式标准电压互感器202是一个精度为0.01级的多量限标准电压互感器，也是一个自升压标准电压互感器。该系统中电压互感器202检定一次电压为0.1kV～220kV，二次电压为150V，100V，100V/3，100V/3。该系统中，标准电压互感器202配有控制板，控制板由一组继电器组成，控制板接收检定控制器的指令，分别接通K0与K1，K2，...Kn中的不同继电器，即可以切换标准电压互感器202的当前变比，采用该技术，省去了检定不同变比电压互感器需要多次接线的过程。

电压互感器负载箱203可由检定控制器根据待检电压互感器的额定负载自动选择实验负荷，电压互感器负载箱的负载范围为0VA～100VA，可以满足大多数电压互感器的负载要求。

互感器校验仪204是本发明系统的核心运算部件，可以采集标准电压互感器和待检电压互感器的二次电压测量值，并实时计算测量的比差值和角差值。

检定控制器205发送控源指令给功率源201，使功率源201完成升源、关源；发送切换变比指令给标准电压互感器202，以切换其当前变比与被检电压互感器变比相同；发送切换负载指令给负载箱203切换检定时负荷；采用RS485与互感器校验仪204实时通讯，读取校验仪上的误差值，并返回给PC机。互感器校验仪205的工作原理是采用比较法测量互感器的比差，角差。即将被检互感器与标准互感器进行比较，从而测出被检互感器的误差。参见图5-图6，其基本原理是，在图5中，T0：标准互感器，Tx：被检互感器，RΔ：较差电阻，可知：iΔ＝i0-ix向量图(见图6)，其中ΔI可分解为与I0同相的同相分量ΔIf与I0垂直的正交分量ΔIδ，被检互感器的变比误差值为：

f＝fx-f0＝Δif/i0

被检互感器的角差为：

δ＝(ΔIδ/i0)*3438分

在实际计算时采用FFT变换，每个信号周期采样32个点。软件频率跟踪，利用DSP定时采样。亦即：对X(t)在一个周期内进行32次等时间间隔均匀采样得到离散数据X(n)n＝0～31，进行离散傅立叶变换得X(k)k＝0～9，其离散傅立叶变换公式：

$X\left(k\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}X\left(n\right)W\begin{array}{c}\mathrm{kn}\\ N\end{array}$ 其中，(k＝0～9)

$W_N=e^{-\mathrm{j\π}/N}=\cos \left(\frac{2\mathrm{\π}}{N}\right)-j\sin \left(\frac{2\mathrm{\π}}{N}\right)$

$W_{\mathrm{kn}}=\cos \left(\frac{2\mathrm{\π}}{N}\mathrm{kn}\right)-j\sin \left(\frac{2\mathrm{\π}}{N}\mathrm{kn}\right)$

X(0)、X(1)、......X(9)分别是信号X(t)的0次谐波，1次谐波......9次谐波。0次谐波也就是直流分量，1次谐波是基波。除0次谐波是实数外，其它各次谐波都是复数，可表示为：

X(k)＝Xr(k)+Xi(k)j 其中，(k＝0～9)

有效值计算公式：

$I_{\mathrm{RMS}}=\sqrt{\underset{k=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}[{\mathrm{Ir}}^2\left(k\right)+{\mathrm{Ii}}^2\left(k\right)]}$

利用此公式可计算出ΔI，I0的有效值。

ΔI的基波复数表达式为：ΔI(1)＝ΔIr(1)+ΔIi(1)j

I0的基波复数表达式为：I(1)＝Ir(1)+Ii(1)j

$\frac{{\mathrm{\ΔI}}_{\left(1\right)}}{I_{\left(1\right)}}=\frac{{\mathrm{\ΔIr}}_{\left(1\right)}+{\mathrm{\ΔIi}}_{\left(1\right)}j}{{\mathrm{Ir}}_{\left(1\right)}+{\mathrm{Ii}}_{\left(1\right)}j}=\frac{({\mathrm{\ΔIr}}_{\left(1\right)}+{\mathrm{\ΔIi}}_{\left(1\right)}j)({\mathrm{Ir}}_{\left(1\right)}-{\mathrm{Ii}}_{\left(1\right)}j)}{({\mathrm{Ir}}_{\left(1\right)}+{\mathrm{Ii}}_{\left(1\right)}j)({\mathrm{Ir}}_{\left(1\right)}-{\mathrm{Ii}}_{\left(1\right)}j)}$

$=\frac{{\mathrm{\ΔIr}}_{\left(1\right)}{\mathrm{Ir}}_{\left(1\right)}+{\mathrm{\ΔIi}}_{\left(1\right)}{\mathrm{Ii}}_{\left(1\right)}}{{{\mathrm{Ir}}^2}_{\left(1\right)}+{{\mathrm{Ii}}^2}_{\left(1\right)}}+\frac{{\mathrm{\ΔIi}}_{\left(1\right)}{\mathrm{Ir}}_{\left(1\right)}-{\mathrm{\ΔIr}}_{\left(1\right)}{\mathrm{Ii}}_{\left(1\right)}}{{{\mathrm{Ir}}^2}_{\left(1\right)}+{{\mathrm{Ii}}^2}_{\left(1\right)}}j$

$=e+\mathrm{fi}$

其中

$e=\frac{{\mathrm{\ΔIr}}_{\left(1\right)}{\mathrm{Ir}}_{\left(1\right)}+{\mathrm{\ΔIi}}_{\left(1\right)}{\mathrm{Ii}}_{\left(1\right)}}{{{\mathrm{Ir}}^2}_{\left(1\right)}+{{\mathrm{Ii}}^2}_{\left(1\right)}}$ $f=\frac{{\mathrm{\ΔIi}}_{\left(1\right)}{\mathrm{Ir}}_{\left(1\right)}-{\mathrm{\ΔIr}}_{\left(1\right)}{\mathrm{Ii}}_{\left(1\right)}}{{{\mathrm{Ir}}^2}_{\left(1\right)}+{{\mathrm{Ii}}^2}_{\left(1\right)}}$

其中e就是基波的比差，f为基波的角差。

请参见图3所示，互感器测试台面3上设置的待测电压互感器301，以及便于接线的接线端A和接线端X。其中电工式功率源采用220V市电接入，其输出端可以产生与待检电压互感器一次电压相同的最大电压，电工式功率源的输出端A和X与标准互感器的A和X端相并联。标准互感器的二次电压α端和待检电压互感器的α端关联后接入互感器校验仪的α端，标准电压互感器χ端与α端并接负载箱之后接入互感器校验仪的K0端，待检电压互感器的χ端与α端经过电压互感器负载箱之后接入互感器校验仪K1端。

互感器测试台面3上设置的测试监视屏302，可以实现检定台面与装置的隔离，可以远距离观看实验数据，可以保护实验人员安全。互感器测试台面3上设置的告警指示灯303和急停按钮，在测试电压互感器过程中，告警指示灯会亮起，以提醒操作人员注意安全；测试过程中，如遇紧急情况，只要按下急停按钮，测试系统便会进入断电保护状态，既可以保护试验装置的损坏，也保护了实验人员的安全。

该系统采用低压电子回路驱动，输出高压测量信号，实现了高压回路与低压回路的完全隔离，既保证了高压互感器的测量精度，又最大限度地保障了系统的安全和操作人员的安全；同时系统配有PC机及软件系统，可以全自动测试《JJG 314-94测量用电压互感器检定规程》中的检定项目，具有检定项目多，检定速度快的特点。本发明方法及系统提高了互感器生产测试的效率，减轻了电力计量部门的工作负担。

上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但本领域技术人员在不脱离本发明所保护的范围和精神的情况下，可根据不同的实际需要设计出各种实施方式。

Claims (1)

1.一种电压互感器测试方法，其特征在于，所述电压互感器测试方法包括以下步骤：

A：将被检电压互感器放置在检定台面上；

B：按照被检电压互感器铭牌上的标识接好一次接线A端和X端，以及二次接线α端和χ端；

C：通过PC机软件从电力营销系统下载被检电压互感器信息，解析被检电压互感器的检定参数；

D：通过PC机设置或者调用预先保存的被检电压互感器测试方案，测试方案内容包括被检电压互感器是否做极性测试；是否做基本误差测试，其中基本误差测试点在被检电压互感器一次电压的1％～120％的范围内能够任意设置；是否做导纳试验，以及导纳试验的参数；

E：由PC机发送指令给检定控制器，由PC机控制自动完成对被检电压互感器的测试；

F：由PC机自动读取互感器校验仪上显示的比差值和角差值，并根据被检电压互感器检定参数，判断被检电压互感器的检定结论；

G：通过PC机软件将被检电压互感器的检定结果上传至电力营销系统，从而完成被检电压互感器的测试；

所述步骤E中对被检电压互感器测试包括：被检电压互感器极性检查；基本误差试验；导纳试验；

所述被检电压互感器极性检查包括以下步骤：

E11：假设被检电压互感器的极性为默认极性，默认极性一般与标准电压互感器的极性相同，为“减”极性；

E12：由PC机控制功率源输出，给被检电压互感器加1％-20％的一次电压；

E13：读取互感器校验仪上的比差值和角差值变化，如果比差小于40％，则认为被检电压互感器的极性与标准电压互感器的极性相同，为“减”极性，被检电压互感器极性检查结束；如果比差大于40％，则执行下一步；

E14：PC机控制功率源复位，并把一次电压降为0，然后控制功率源输出，给被检电压互感器加一个反向电压，幅度为被检电压互感器一次电压的1％-20％；

E15：再次读取互感器校验仪的比差值和角差值的变化，如果比差小于40％则认为被检电压互感器的极性与标准电压互感器的极性相反，即为“加极性”，极性检查结束；如果比差仍大于40％，则认为被检电压互感器的极性错误；

所述基本误差试验包括以下步骤：

E21：通过PC机设置基本误差检定方案；方案内容包括：基本误差测试点在被检电压互感器一次电压的1％-120％能够任意设置；功率因数设置，能够选择的功率因数为1.0和0.8，设置满载和轻载的负荷大小，电压互感器测试系统支持的负荷大小为0VA-100VA；

E22：开始基本误差试验之前，电压互感器测试系统对被检电压互感器极性自动检查，对于极性检查不合格的被检电压互感器，将停止检定其它项目；

E23：开始基本误差试验时，电压互感器测试系统会自动打开告警指示灯，然后控制功率源输出，依次输出被检电压互感器一次电压的20％，50％，80％，100％，120％，其中检定点由E21中的检定方案设定，并自动读取各个测试点的比差值和角差值；

E24：进行步骤E21-E23的试验之后，电压互感器测试系统会切换电压负载箱到轻载负荷，然后重复E21-E23的步骤，检定轻载误差；

所述导纳试验包括以下步骤：

E31：按照减极性的方法接好被检电压互感器的一次电压和二次电压；

E32：将PC机控制负载箱切换到满载负荷；

E33：将PC机控制功率源输出，给被检电压互感器加20％的一次电压；

E34：对PC机读取互感器校验仪上的导纳值和实测功率因数值；

E35：将PC机控制负载箱切换到轻载负荷；然后重复E33-E34测试轻载时的导纳值和实测功率因数值；

E36：PC机读取满载和轻载的导纳值之后，根据被检电压互感器的参数，判断导纳实验结论。

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