CN104698423B - 一种便携式电流互感器误差曲线测试装置 - Google Patents

Abstract

一种便携式电流互感器误差曲线测试装置，包括PCI信号采集卡，电源输出控制卡，可控电源、PC机，所述PCI信号采集卡的信号输入端与电流互感器二次侧相连，PCI信号采集卡通过PCI接口连接PC机，电源输出控制卡通过PCI接口与PC机进行通讯，电源输出控制卡向PCI高精度信号采集卡发出触发数据读入的脉冲信号，同时由电源输出控制卡的I/O接口对可控电源的档位进行选择，档位通路的IGBT栅极接收到电源输出控制卡发出的触发脉冲进而导通。根据PCI信号采集卡采集出来的电流电压值绘制电流互感器误差曲线。本发明装置用高精度测量卡直接获取电流电压信号，通过PC机计算获得励磁伏安特性曲线，大大缩短工作时间，减小工作量，提高测量精度。

Description

一种便携式电流互感器误差曲线测试装置

技术领域

本发明一种便携式电流互感器误差曲线测试装置，用于提高运行检修时电流互感器的误差曲线测试工作效率和测试精度。

背景技术

随着中国电网建设的不断加强，输变电容量的不断增加，电力系统正朝着超高压、大电流的方向迅猛发展，从而这也对电力系统的安全稳定运行提出了更高要求。电流互感器作为电力系统的重要器件，广泛应用于继电保护领域。当电力系统发生故障时，电流互感器将流过保护元件的故障电流传达至继电保护装置，为装置的正确动作提供依据。故电流互感器输出结果的准确与否，直接关系着测控装置及继电保护装置等二次装置能否正常运行。而作为检测电流互感器输出结果准确性的电流互感器误差特性曲线就显得尤为重要。

目前，大多电力调试单位和试验部门对电流互感器的误差特性分析仅仅通过设备进行手工工作得到校验结果，之后再利用校验数据进行计算，该方法工作量大，加之缺乏科学有效的分析工具，给误差特性分析造成巨大困难。与此同时一些单位考虑利用微机进行测试与绘制电流互感器的误差特性曲线，以提高工作效率和绘制准确性。另有一些国内外学者提出利用软件技术，采用拟合的方法绘制电流互感器的误差特性曲线，该方法易于操作，工作量适中，可以达到相当高的拟合精度。但目前尚未见有基于PC技术的便携式电流互感器绘制工具在工程中的应用。

发明内容

针对现有技术对电流互感器的误差特性分析中，手工测试工作效率低误差大，以至于不能实现对误差曲线高效率高精度绘制的要求。本发明提供一种便携式电流互感器误差曲线测试装置，用高精度测量卡直接获取电流信号，通过PC机计算获得励磁伏安特性曲线，大大缩短工作时间，减小工作量，提高测量精度。

本发明所采用的技术方案是：

一种便携式电流互感器误差曲线测试装置，包括PCI信号采集卡，电源输出控制卡，可控电源、PC机，所述PCI信号采集卡的信号输入端与电流互感器二次侧相连，PCI信号采集卡通过PCI接口连接PC机，电源输出控制卡通过PCI接口与PC机进行通讯，电源输出控制卡向PCI高精度信号采集卡发出触发数据读入的脉冲信号，同时由电源输出控制卡的I/O接口对可控电源的档位进行选择，档位通路的IGBT栅极接收到电源输出控制卡发出的触发脉冲进而导通。PC机上承载着电流误差曲线测试系统，根据PCI信号采集卡采集出来的电流电压值绘制电流互感器误差曲线。

所述电源输出控制卡包括电源模块、数据处理模块，串口通讯模块、电平转换模块、I/O接口以及PCI接口；

所述电源模块，用于给ARM单片机供电；

所述的数据处理模块，用于控制I/O接口的高低电平；

所述的串口通讯模块，用于与PCI接口通讯，通过PCI接口插入PC机；

所述的I/O接口与电平转换模块，用于选择电源档位以及输出触发脉冲和控制脉冲；通过I/O口选择要进行测量的电源的档位，并提供多路控制信号脉冲，此时可控电源选中的档位通路上的IGBT接收到栅极触发电流，从而使选中的电源档位进行工作，同时提供一路触发脉冲信号，触发PCI信号采集卡读入数据功能。

一种便携式电流互感器误差曲线测试方法，可控电源通过软件控制电源档位，无需手工操作，电源的不同档位与电流互感器TA二次侧构成不同回路，每个档位回路中接入一个IGBT，电源输出控制卡的I/O接口与可控电源的IGBT相连，由程序控制I/O接口的电平，选择电源的档位；同时当该档位的IGBT的栅极接收到电源输出控制卡发出的触发脉冲时，该档位回路处于工作状态，进一步可由PCI高精度信号采集卡进行数据采集。该可控电源通过程序设计电源档位，调整二次侧电压值。

一种便携式电流互感器误差曲线测试方法，所述电流误差曲线测试系统编制的人机界面由测试前参数设置界面、系统测试结果界面和误差曲线绘制界面三部分组成；

所述的测试前参数设置界面，用于完成系统测试前的参数设置，包括测试装置、CT型号、相别、当前温度、额定电流变比、电流回路测试电阻；

所述系统测试结果界面，用于完成将软件测试后的结果统计显示；在参数设置完成后，点击开始按键，系统按照配置的参数“一键式”完成整个测试实验，并能够显示伏安励磁测试数据和校准阻抗；

所述的误差曲线绘制界面，主要用于根据伏安励磁测试数据，按照互感器5%和10%误差曲线定义，直接绘制其曲线。

电源对应的每个档位都与电流互感器二次侧构成一个回路，为电流互感器误差曲线的测试提供交流电源，该可控电源的每个档位上安置一个全控型电力电子器件IGBT，使其与电源输出控制卡的I/O接口相连，通入I/O接口的电平决定将进行测试的电源档位，此时选中档位通路上的IGBT栅极接收到电源输出控制卡发出的栅极触发信号，从而该IGBT导通，使交流电源接入回路，进行测试。电源档位选择实现软件程序控制，无需手工操作，大大减少工作量。

测试前参数设置界面主要完成系统测试前的参数设置，包括测试装置、CT型号、相别、额定电流变比、当前温度、电流回路测试电阻等。系统测试结果界面主要完成将软件测试后的结果统计显示。在参数设置完成后，点击开始按键，系统按照配置的参数“一键式”完成整个测试实验，并能够显示伏安励磁测试数据和校准阻抗。误差曲线绘制界面主要根据伏安励磁测试数据,按照互感器5%和10%误差曲线定义，直接绘制其曲线。

本发明采用PCI高精度信号采集卡采样精度高，抗干扰能力强，特别在现场干扰比较大的环境场所，以及测试小信号时表现出较大优势。采用的电源输出控制卡是ARM单片机系统自己开发的具有输出脉冲和控制脉冲的PCI卡，运行时插在工控机的PCI插槽上，提供一路触发脉冲信号，触发信号采集卡读入数据功能；多组控制信号脉冲，控制二次侧电源的档位。采用的电流误差曲线测试系统软件在参数设置后，系统将自动完成整个测试实验，并根据伏安励磁测试数据按照电流互感器5%和10%误差曲线定义绘制曲线，大大缩短工作时间，减小工作量，提高测量精度。

本发明的有益效果在于：（1）采用PCI高精度信号采集卡实现了高精度，抗干扰的快速采样，使采集较为精确，为误差曲线绘制提供可靠数据。（2）采用可控电源，通过全控型器件IGBT与电源输出控制卡的结合应用，实现软件选择交流电源档位，减小工作量。（3）电流误差曲线测试系统软件在参数设置后，系统将自动完成整个测试实验，易于操作，工作量小，解决了手工校验的效率和准确度低的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明电源输出控制卡的内部结构示意图。

图3为本发明的便携式电流误差曲线测试系统示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种便携式电流互感器误差曲线测试装置，包括PCI信号采集卡1，电源输出控制卡2，可控电源3 、PC机5，所述PCI信号采集卡1的信号输入端与电流互感器TA二次侧相连，通过PCI接口连接PC机5，电源输出控制卡2通过PCI接口与PC机5进行通讯，并向PCI信号采集卡1发出触发数据读入的脉冲信号，同时由电源输出控制卡2的I/O接口2对可控电源3的档位进行选择，当该档位通路的IGBT 7栅极接收到电源输出控制卡2发出的触发脉冲进而导通。PC机5上承载着由C Sharp编写的电流误差曲线测试系统4，根据PCI信号采集卡1采集出来的电流电压值绘制电流互感器误差曲线。该测试系统编制的人机界面由测试前参数设置界面、系统测试结果界面和误差曲线绘制界面三部分组成。

如图1所示，该可控电源3是一台自耦变压器，不同的抽头对应电源的不同档位，各档位与电流互感器TA二次侧构成不同回路，每个档位回路中接入一个IGBT 7 ，电源输出控制卡2的I/O接口6与可控电源3的IGBT相连，由程序控制I/O接口6的电平，选择电源的档位。同时当该档位的IGBT的栅极接收到电源输出控制卡2发出的触发脉冲时，该档位回路处于工作状态，进一步可由PCI信号采集卡1进行数据采集。

如图2所示，该电源输出控制卡2包括电源模块、数据处理模块，串口通讯模块、电平转换模块、I/O接口6以及PCI接口。电源模块，用于给ARM单片机供电。数据处理模块，用于控制I/O接口6的高低电平。串口通讯模块，用于与PCI接口通讯，通过PCI接口插入PC机I/O接口6与电平转换模块，用于选择电源档位以及输出触发脉冲和控制脉冲。通过I/O口选择要进行测量的电源的档位，并提供多路控制信号脉冲，此时可控电源3选中的档位通路上的IGBT接收到栅极触发电流，从而使选中的电源档位进行工作。同时提供一路触发脉冲信号，触发PCI信号采集卡1读入数据功能。

如图3所示，该电流误差曲线测试系统4编制的人机界面由测试前参数设置界面、系统测试结果界面和误差曲线绘制界面三部分组成。

测试前参数设置界面，主要用于完成系统测试前的参数设置，包括测试装置、CT型号、相别、当前温度、额定电流变比、电流回路测试电阻等。系统测试结果界面，主要用于完成将软件测试后的结果统计显示。在参数设置完成后，点击开始按键，系统按照配置的参数“一键式”完成整个测试实验，并能够显示伏安励磁测试数据和校准阻抗。误差曲线绘制界面，主要用于根据伏安励磁测试数据，按照互感器5%和10%误差曲线定义，直接绘制其曲线。

PCI信号采集卡1选用型号PCI—6014，用于采集二次侧电流电压信号，该信号采集卡有100GΩ的输入阻抗，保证干扰电流不会影响流入的信号，从而大大提高数据精确度，除此之外，该卡可用其他满足测量要求的采集卡代替，具有推广性。电源输出控制卡2是ARM单片机系统自己开发的具有输出脉冲和控制脉冲的PCI卡，运行时插在工控机的PCI插槽上，提供一路触发脉冲信号，触发信号采集卡读入数据功能；多组控制信号脉冲，控制二次侧电源的档位。电流误差曲线测试系统4由C Sharp编写，通过人机界面，容易实现数据分析和误差曲线的绘制。

本发明工作时，由电源输出控制卡2的I/O接口的高低电平选择电源档位，该档位的IGBT栅极通过接收控制卡发出的触发脉冲，使该交流电源接入互感器二次侧，同时电源输出控制卡还提供一路触发脉冲，触发PCI信号采集卡1读入电流互感器二次侧电压电流信号，之后采集的数据被测试系统接收，测试系统根据伏安励磁测试数据，按照互感器5%和10%误差曲线定义，直接绘制其曲线。

Claims (2)

1.一种便携式电流互感器误差曲线测试装置，包括PCI信号采集卡（1），电源输出控制卡（2），可控电源（3）、PC机（5），其特征在于：所述PCI信号采集卡（1）的信号输入端与电流互感器TA二次侧相连，PCI信号采集卡（1）通过PCI接口连接PC机（5），电源输出控制卡（2）通过PCI接口与PC机（5）进行通讯，电源输出控制卡（2）向PCI高精度信号采集卡（1）发出触发数据读入的脉冲信号，触发PCI信号采集卡（1）读入电流互感器TA二次侧电压电流信号，同时由电源输出控制卡（2）的I/O接口（6）对可控电源（3）的档位进行选择，档位通路的IGBT（7）栅极接收到电源输出控制卡（2）发出的触发脉冲进而导通, 使交流电源接入互感器TA二次侧，PC机（5）上承载着电流误差曲线测试系统（4），测试系统（4）根据伏安励磁测试数据，按照互感器5%和10%误差曲线定义，根据PCI高精度信号采集卡（1）采集出来的电流电压值绘制电流互感器误差曲线；

所述电源输出控制卡（2）的I/O接口（6）与电平转换模块，用于选择电源档位以及输出触发脉冲和控制脉冲；通过I/O口（6）选择要进行测量的电源的档位，并提供多路控制信号脉冲，此时可控电源（3）选中的档位通路上的IGBT接收到栅极触发电流，从而使选中的电源档位进行工作，同时提供一路触发脉冲信号，触发PCI信号采集卡（1）读入数据功能；

可控电源（3）通过软件控制电源档位，无需手工操作，电源的不同档位与电流互感器TA二次侧构成不同回路，每个档位回路中接入一个IGBT（7），电源输出控制卡（2）的I/O接口（6）与可控电源的IGBT（7）相连，由程序控制I/O接口（6）的电平，选择电源的档位；同时当该档位的IGBT（7）的栅极接收到电源输出控制卡（2）发出的触发脉冲时，该档位回路处于工作状态，进一步可由PCI信号采集卡（1）进行数据采集；该可控电源通过程序设计电源档位，调整二次侧电压值；

工作时，由电源输出控制卡（2）的I/O接口的高低电平选择电源档位，该档位的IGBT栅极通过接收电源输出控制卡（2）发出的触发脉冲，使交流电源接入互感器二次侧，同时电源输出控制卡（2）还提供一路触发脉冲，触发PCI信号采集卡（1）读入电流互感器二次侧电压电流信号，之后采集的数据被测试系统（4）接收。

2.采用如权利要求1所述一种便携式电流互感器误差曲线测试装置的误差曲线测试方法，其特征在于，所述电流误差曲线测试系统（4）编制的人机界面由测试前参数设置界面、系统测试结果界面和误差曲线绘制界面三部分组成；

所述的测试前参数设置界面，用于完成系统测试前的参数设置，包括测试装置、CT型号、相别、当前温度、额定电流变比、电流回路测试电阻；

所述系统测试结果界面，用于完成将软件测试后的结果统计显示；在参数设置完成后，点击开始按键，系统按照配置的参数“一键式”完成整个测试实验，并能够显示伏安励磁测试数据和校准阻抗；

所述的误差曲线绘制界面，主要用于根据伏安励磁测试数据，按照互感器5%和10%误差曲线定义，直接绘制其曲线。