CN102385013B - 电子式电流互感器谐波特性检测方法及其检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子式电流互感器的谐波特性检测方法及其检测装置，所述检测装置包含输入侧接工频试验电源的调压器T₁，接于T₁输出侧的对电源电压实现降压的单相降压变压器T₂，串联接于T₂输出侧的待检测电流互感器、同轴分流器与单相全控整流桥负荷，接于待检测电流互感器和同轴分流器输出端的测量装置。本发明提供的电子式电流互感器的谐波特性检测方法，其谐波源部分可产生能够模拟真实电网谐波电流的额定电流与各次谐波电流相叠加的一次电流，其检测装置可以测出电子式电流互感器对各次谐波电流的频率特性，从而在电力系统中实现对谐波电流的准确测量。

Description

电子式电流互感器谐波特性检测方法及其检测装置

技术领域

 本发明涉及一种电子式电流互感器的谐波特性检测方法及其检测装置，属于电力测量技术领域，尤其涉及一种能够准确检测电子式电流互感器谐波特性、最终实现对谐波电流进行准确测量的检测方法及其检测装置。

背景技术

当前，随着非线性负载的不断增多，电力系统中的谐波问题日益严重，对电能计量产生了十分显著的影响，引起了诸如计量模式、计量算法、增加现有计量装置的计量误差等众多问题。除谐波有功功率不为零的因素外，引起这些问题的主要成因是计量装置的谐波响应特性存在差别。另外，谐波还会影响继电保护，造成以工频量为参量的保护算法的测量误差，影响保护算法的准确性、导致保护误动或拒动。电力互感器作为电能计量的核心元件，其谐波响应特性是谐波准确测量的关键因素。因此，对电力互感器的谐波特性进行检测、掌握其谐波响应性能具有重要的理论意义和实践意义。

目前对互感器谐波特性检测提出规定的国内标准不多，“GB/T20840.8-2007互感器 第8部分：电子式电流互感器”提出了电子式电流和电压互感器的谐波响应和谐波准确度要求，规定“从实际考虑，各次谐波测量准确度的试验仅在一次侧施加单一谐波频率是可以接受的”。但对于电子式电流互感器该标准同时指出：理想情况下对谐波的试验，应在额定频率和额定一次电流上叠加所要求的各次谐波频率分量。这是因为额定一次电流叠加各次谐波分量是电网中真实谐波的客观反映。

有关这方面的文献报道仅见于申请号为200910060509的名为一种特高压直流电流互感器的校准试验装置的发明专利，提供一种特高压直流电流互感器的校准试验装置，它包括交直流程控电源、校准传感器和数据处理与控制装置，校准传感器包含零磁通传感器和宽频电流传感器两个传感头，数据处理与控制装置包括信号处理单元、误差测量计算单元和系统控制单元，交直流程控电源产生的试验电流依次接入校准传感器和被校直流电流互感器；被校直流电流互感器的输出信号传至信号处理单元，校准传感器中的标准测量结果传至信号处理单元，信号处理单元和误差测量与计算单元连接，系统控制单元与交直流程控电源连接。该校准测量系统,可同时对直流电流互感器测量直流和谐波的准确度进行校准试验。

然而，上述专利的目的在于其可同时对直流电流互感器测量直流和谐波的准确度进行校准试验，但其不涉及互感器的一次测直流电流和谐波电流如何产生的问题。即在互感器检测装置的谐波源和直流源方面，相关研究尚属空白。

有鉴于此，有必要提供一种能够准确检测电子式电流互感器谐波特性、最终实现对谐波电流进行准确测量的检测方法及其检测装置，以满足工业应用需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了解决现有对电子式电流互感器的谐波特性检测缺乏有效的检测方法及检测装置的问题，本发明提供一种电子式电流互感器的谐波特性检测方法，其谐波源部分可产生能够模拟真实电网谐波电流的额定电流与各次谐波电流相叠加的一次电流，其检测装置可以测出电子式电流互感器对各次谐波电流的频率特性，在电力系统中实现对谐波电流的准确测量。

本发明所采用的技术方案是：一种电子式电流互感器的谐波特性检测装置，由调压器、单相降压变压器、同轴分流器、待检测电流互感器、测量装置、以及单相全控整流桥负荷组成，其特征在于：

所述调压器输入侧接工频试验电源，其输出侧为单相降压变压器提供可调节的输入电压；所述单相降压变压器输入侧接调压器输出侧，实现对电源电压的降压；所述待检测电流互感器接于单相降压变压器输出侧，其输出侧为测量装置提供被检测信号；所述同轴分流器与待检测电流互感器相串联，为测量溯源标准，其输出侧为测量装置提供溯源信号；所述单相全控整流桥负荷与同轴分流器相串联，通过其直流侧负荷的变化及触发角的调整，改变其交流侧电流中的谐波成分及其含有率，再通过调节调压器的输出，使单相全控整流桥负荷的交流侧电流中的工频分量保持恒定，从而获得了工频分量恒定、谐波分量可变的谐波电流；所述测量装置接收来自同轴分流器输出侧的溯源信号和待检测电流互感器的输出信号，进行频谱与测差分析，从而获得待检互感器的谐波特性。

如上所述的电子式电流互感器的谐波特性检测装置，其特征在于，所述测量装置主要由电源、信号采集、数据处理、键盘与液晶显示四部分组成，其中：电源部分为测量装置提供直流工作电源；信号采集部分完成对溯源信号和测量信号的变换、放大、采集并将其转换为数字信号供给数据处理部分；数据处理部分对与溯源信号和测量信号对应的数字信号进行傅立叶分析、频谱比较和测差等处理；键盘与液晶显示部分实现人机交互。

本发明还提供一种电子式电流互感器的谐波特性检测方法，采用如上所述的检测装置，所述检测方法包括以下步骤：

步骤1，将调压器的输出调节至单相降压变压器的原边额定电压；

步骤2，改变全控整流桥的触发角，使其交流侧电流中的谐波成分和含量发生变化，随后调节调压器的输出，使全控整流桥负荷的交流侧电流中的工频分量保持恒定，从而获得了工频分量恒定、谐波分量可变的、与电网实际运行情况类似的谐波电流。该谐波电流流过同轴分流器及待检测电流互感器；

步骤3，同轴分流器输出端测得的溯源信号及待检测电流互感器的输出信号输入到测量装置中，由测量装置对这两路信号进行傅立叶分析，分解出两路信号的基波和各次谐波的幅值及相位信息，从而得到两路信号的频谱，包括幅值谱和相位谱，以溯源信号为基准，求得两路信号的基波和各次谐波的幅值和相位的差，从而得到待检测电流互感器的谐波特性。

本发明的有益效果是：本发明的电子式电流互感器谐波特性检测方法及其检测装置，利用全控整流桥触发角的调整以及调压器的电压调节，在全控整流桥的交流侧产生工频分量恒定、谐波分量可变的谐波电流。该电流流过同轴分流器及待检测电流互感器，真实地模拟出电网谐波电流的实际情况，通过测量装置对同轴分流器输出溯源信号和待检电流互感器输出信号的频谱及测差对比分析，可以准确掌握电流互感器的谐波响应特性，从而实现对谐波电流的精确测量。

附图说明

图1是本发明实施例电子式电流互感器谐波特性检测方法的电路原理图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步说明。

请参照图1，本发明实施例提供的电子式电流互感器的谐波特性检测装置由调压器T1、单相降压变压器T2、待检测电流互感器、同轴分流器、测量装置、以及单相全控整流桥负荷组成。

所述调压器T1，其输入侧接工频试验电源，其输出侧为单相降压变压器T2提供可调节的输入电压。

所述单相降压变压器T2，其输入侧接调压器T1输出侧，实现对电源电压的降压。

所述待检测电流互感器接于单相降压变压器T2输出侧，其输出侧为测量装置提供被检测信号。

所述同轴分流器为测量溯源标准，与待检测电流互感器相串联，其输出侧为测量装置提供溯源信号。

所述测量装置接收来自同轴分流器输出侧的溯源信号和待检测电流互感器的输出信号，进行频谱与测差分析，从而获得待检测互感器的谐波特性。测量装置主要由电源、信号采集、数据处理、键盘与液晶显示等四部分组成。其中，电源部分为测量装置提供直流工作电源；信号采集部分完成对溯源信号和测量信号的变换、放大、采集并将其转换为数字信号供给数据处理部分；数据处理部分对与溯源信号和测量信号对应的数字信号进行傅立叶分析、频谱比较和测差等处理；键盘与液晶显示部分实现人机交互。

所述单相全控整流桥负荷接于单相降压变压器T2输出侧，通过其直流侧负荷的变化及触发角的调整，改变其交流侧谐波电流，使单相降压变压器T2输出可变的谐波电压。

所述单相全控整流桥负荷与同轴分流器相串联，通过其直流侧负荷的变化及触发角的调整，改变其交流侧电流中的谐波成分及其含有率，再通过调节调压器的输出，使单相全控整流桥负荷的交流侧电流中的工频分量保持恒定，从而获得了工频分量恒定、谐波分量可变的谐波电流。

请参照图1，本发明实施例提供的电子式电流互感器谐波特性检测方法，采用上述电子式电流互感器谐波特性检测装置，所述检测方法包括以下步骤：

步骤1，将调压器T1的输出调节至单相降压变压器的原边额定电压；

步骤2，改变全控整流桥的触发角，使其交流侧电流中的谐波成分和含量发生变化，随后调节调压器的输出，使全控整流桥负荷的交流侧电流中的工频分量保持恒定，从而获得了工频分量恒定、谐波分量可变的、与电网实际运行情况类似的谐波电流。该谐波电流流过同轴分流器及待检测电流互感器；

步骤3，同轴分流器输出端测得的溯源信号及待检测电流互感器的输出信号输入到测量装置中，由测量装置对这两路信号进行傅立叶分析，分解出两路信号的基波和各次谐波的幅值及相位信息，从而得到两路信号的频谱，包括幅值谱和相位谱，以溯源信号为基准，求得两路信号的基波和各次谐波的幅值和相位的差，从而得到待检测电流互感器的谐波特性。

本发明的电子式电流互感器谐波特性检测方法及其检测装置，利用全控整流桥负荷的变化及触发角的调整以及调压器的调压作用，在全控整流桥的交流侧产生工频分量恒定、谐波分量可变的、与电网实际运行情况类似的谐波电流。该电流流过同轴分流器及待检互感器。该电流真实地模拟出电网谐波电流的实际情况，通过测量装置对同轴分流器输出侧溯源信号和待检电流互感器输出信号的频谱及测差对比分析，可以准确掌握电流互感器的谐波响应特性，从而实现对谐波电流的精确测量。

Claims (3)

1.一种电子式电流互感器的谐波特性检测装置，由调压器、单相降压变压器、同轴分流器、待检测电流互感器、测量装置、以及单相全控整流桥负荷组成，其特征在于：

所述调压器输入侧接工频试验电源，其输出侧为单相降压变压器提供可调节的输入电压；所述单相降压变压器输入侧接调压器输出侧，实现对电源电压的降压；所述待检测电流互感器接于单相降压变压器输出侧，其输出侧为测量装置提供被检测信号；所述同轴分流器与待检测电流互感器相串联，为测量溯源标准，其输出侧为测量装置提供溯源信号；所述单相全控整流桥负荷与同轴分流器相串联，通过其直流侧负荷的变化及触发角的调整，改变其交流侧电流中的谐波成分及其含有率，再通过调节调压器的输出，使单相全控整流桥负荷的交流侧电流中的工频分量保持恒定，从而获得工频分量恒定、谐波分量可变的谐波电流；所述测量装置接收来自同轴分流器输出侧的溯源信号和待检测电流互感器的输出信号，进行频谱与测差分析，从而获得待检互感器的谐波特性。

2.根据权利要求1所述的电子式电流互感器的谐波特性检测装置，其特征在于，所述测量装置主要由电源、信号采集、数据处理、键盘与液晶显示四部分组成，其中：电源部分为测量装置提供直流工作电源；信号采集部分完成对溯源信号和测量信号的变换、放大、采集并将其转换为数字信号供给数据处理部分；数据处理部分对与溯源信号和测量信号对应的数字信号进行傅立叶分析、频谱比较和测差处理；键盘与液晶显示部分实现人机交互。

3.一种电子式电流互感器的谐波特性检测方法，采用如权利要求1所述的检测装置，所述检测方法包括以下步骤：

步骤1，将调压器的输出调节至单相降压变压器的原边额定电压；

步骤2，改变全控整流桥的触发角，使其交流侧电流中的谐波成分和含量发生变化，随后调节调压器的输出，使全控整流桥负荷的交流侧电流中的工频分量保持恒定，从而获得了工频分量恒定、谐波分量可变的、与电网实际运行情况类似的谐波电流，该谐波电流流过同轴分流器及待检测电流互感器；

步骤3，同轴分流器输出端测得的溯源信号及待检测电流互感器的输出信号输入到测量装置中，由测量装置对这两路信号进行傅立叶分析，分解出两路信号的基波和各次谐波的幅值及相位信息，从而得到两路信号的频谱，包括幅值谱和相位谱，以溯源信号为基准，求得两路信号的基波和各次谐波的幅值和相位的差，从而得到待检测电流互感器的谐波特性。