CN104820199B - 直流大电流测量装置纹波响应性能测试系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直流大电流测量装置纹波响应性能测试系统及方法,测试系统包括直流电流源、直流电流比例标准器、谐波电流发生器、交流电流比例标准、直流电压表、宽频交流电压表、交/直流电压表、3个标准电阻、交流电流传感器、相敏检波器及被测装置。系统可模拟产生直流大电流及所含的纹波电流,测试并确定被测装置在测量直流大电流的同时是否能如实反映直流大电流中的纹波电流。本发明解决了一个难题:不能同时测试被测装置对直流电流和纹波电流的响应性能。通过本发明公开的测试系统的实施,可以测试被测装置纹波电流响应性能,该方法对保证直流大电流的准确测量和控制及减小纹波电流,以提高直流系统质量具有重要的实际意义。

Description

直流大电流测量装置纹波响应性能测试系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种直流大电流测量装置纹波响应性能测试系统。本发明还涉及一种 采用所述系统进行直流大电流测量装置纹波响应性能测试的方法。 技术背景
[0002] 直流大电流测量装置在科学研究和工业生产中有广泛应用,据统计我国工业生产 中,直流用电量约占总用电量的30%以上,实际中应用了大量的直流电流测量装置。近年高 压直流输电在我国发展迅速,高压直流输电中直流电流测量装置也越来越多。面对大量的、 不同原理的直流大电流测量装置,如何对其进行性能测试是关键。直流大电流测量装置在 直流性能方面的测试方法及系统,目前已较为完善,然而对其纹波响应性能测试的方法和 实施手段匮乏。实际上,无论是高压直流输电还是工业生产直流用电,被测直流大电流中都 不可避免的含有纹波,直流大电流测量装置应能真实响应纹波。纹波不仅会影响直流电流 测量的准确度,纹波的检测对控制及减小纹波电流,提高直流系统质量还具有重要的实际 应用意义。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的第一个技术问题,就是提供一种直流大电流测量装置纹波响应 性能测试系统。
[0004] 本发明所要解决的第二个技术问题,就是提供一种采用上述系统进行直流大电流 测量装置纹波响应性能测试的方法。
[0005] 采用本发明的系统和方法,可确定电流测量装置在测量直流电流的同时是否能如 实的反映直流电流中的纹波电流。
[0006] 解决上述第一个技术问题,本发明采用的技术方案是:
[0007] -种直流大电流测量装置纹波响应性能测试系统,其特征是包括:
[0008] -由穿过被测装置感应区的的导线连接谐波电流发生器和交流电流比例标准装 置构成谐波电流回路,其中,所述的交流电流比例标准装置外接并联的第一标准电阻和宽 频交流电压表;
[0009] -由穿过被测装置感应区的导线连接直流电流源、直流电流比例标准装置、交流 电流传感器输入端构成直流电流回路,其中,所述的直流电流比例标准装置外接并联的第 二标准电阻和直流电压表;
[0010] 所述的被测装置输出端外接并联的第三标准电阻和交/直流两用电压表;
[0011] 所述的交流电流传感器输出端连接相敏检波器。
[0012] 所述谐波发生器由依次连接的谐波控制器、功率放大器和升流变组成,谐波发生 器为至少可产生1~50次、0~500A谐波电流,模拟不同纹波情况的谐波发生器。
[0013] 交流电流比例标准装置用于谐波回路谐波电流幅值的测量,并将其对应的电压信 号作为相敏检波器的参考信号,所述的交流电流比例标准装置的准确度应比被测装置准确 度至少高两个准确度等级。
[0014] 所述直流电流源应具有高稳定度,优选直流电流源能够产生0~5kA直流电流;直 流电流比例标准用于直流回路直流电流幅值的测量,直流电流比例标准准确度应比被测装 置准确度至少高两个准确度等级。
[0015] 所述直流电流回路和谐波电流回路共同作用于被测装置以模拟含纹波的直流大 电流。
[0016] 所述直流回路中谐波电流的测量时候,交流电流传感器优选霍尔电流传感器和空 芯线圈电流传感器,相敏检波器以交流电流比例标准输出的对应电压作为参考信号,以交 流电流传感器输出为输入,测量谐波电流。
[0017] 解决上述第二个技术问题,本发明采用的技术方案是:
[0018] -种采用上述系统进行直流大电流测量装置纹波响应性能测试的方法,其特征是 包括以下步骤:
[0019] (1)启动直流电流源,逐渐升流至选定的直流电流值;
[0020] (2)启动谐波电流发生器,选定所需频率,逐渐升流至选定的谐波电流值;
[0021] (3)通过直流回路中串接的直流电流比例标准输出,测量直流电流幅值;
[0022] (4)通过谐波回路中串接的交流电流比例标准输出,测量谐波电流的幅值;
[0023] (5)被测直流电流测量装置输出端接入标准电阻和交直流两用电压表,通过电压 表直流档测量被测装置的直流输出幅值,通过电压表交流档测量被测装置的谐波输出幅 值;
[0024] (6)谐波回路电流和直流回路电流共同作用被测装置,会导致直流电流回路和谐 波电流回路之间的耦合,所以直流电流回路中接入交流电流传感器和相敏检波器测量谐波 电流;
[0025] (7)被测直流电流测量装置的变比为Kx,接入的标准电阻为R,输出侧交流电压读 数£>2值折算到输入侧电流值^为:
Figure CN104820199BD00041
:直流回路中接入的交流电流传感器变比为 Kh(A/V),相敏检波器的电压和相位读数UH2和折算到直流回路的谐波电流值为:
Figure CN104820199BD00042
与谐波回路电流相比较可以得出被测直流电流测 量装置对纹波响应的传输比及其误差。
[0026] 有益效果:本发明的系统和方法,可确定电流测量装置在测量直流电流的同时、是 否能如实的反映直流电流中的纹波电流。
[0027] 试验中,本发明模拟测试直流电流测量装置对含纹波直流电流的响应性能,实施 实例结果表明被测直流大电流测量装置能够以同样的变比传输直流和纹波电流信号,纹波 电流的测量误差为1.17%。
附图说明
[0028] 图1为本发明的直流电流测量装置纹波响应性能测试系统的接线原理图。
具体实施方式
[0029] 下面结合实施实例对本发明做更进一步说明。
[0030] 如图1所示进行接线,对5000A: 5A被测直流电流测量装置进行纹波响应性能测试。
[0031] 本发明的直流大电流测量装置纹波响应性能测试系统,包括:
[0032] -由穿过被测装置感应区的导线连接谐波电流发生器和交流电流比例标准装置 构成谐波电流回路,其中,所述的交流电流比例标准装置外接并联的第一标准电阻和宽频 交流电压表;
[0033] -由穿过被测装置感应区的导线连接直流电流源、直流电流比例标准装置、交流 电流传感器输入端构成直流电流回路,其中,所述的直流电流比例标准装置外接并联的第 二标准电阻和直流电压表;
[0034] 所述的被测装置输出端外接并联的第三标准电阻和交/直流两用电压表;
[0035] 所述的交流电流传感器输出端连接相敏检波器。
[0036] 所述谐波发生器由依次连接的谐波控制器、功率放大器和升流变组成,谐波发生 器为可产生1~50次、0~500A谐波电流,模拟不同纹波情况的谐波发生器。
[0037] 交流电流比例标准用于谐波回路谐波电流幅值的测量,并将其对应的电压信号作 为相敏检波器的参考信号,所述的交流电流比例标准准确度应比被测装置准确度至少高两 个准确度等级。
[0038] 所述直流电流源应具有高稳定度,优选直流电流源能够产生0~5kA直流电流;直 流电流比例标准用于直流回路直流电流幅值的测量,直流电流比例标准准确度应比被测装 置准确度至少高两个准确度等级。
[0039] 所述直流电流回路和谐波电流回路共同作用于被测装置以模拟含纹波的直流大 电流。
[0040] 所述直流回路中谐波电流的测量,交流电流传感器优选霍尔电流传感器和空芯线 圈电流传感器,相敏检波器以交流电流比例标准输出对应的电压作为参考信号,以交流电 流传感器输出为输入,测量谐波电流。
[0041] 采用上述系统进行直流大电流测量装置纹波响应性能测试的方法,其特征是包括 以下步骤:
[0042] (1)启动直流电流源,逐渐升流至选定的直流电流值;
[0043] (2)启动谐波电流发生器,选定所需频率,逐渐升流至选定的谐波电流值;
[0044] (3)通过直流回路中串接的直流电流比例标准输出,测量直流电流幅值;
[0045] (4)通过谐波回路中串接的交流电流比例标准输出,测量谐波电流的幅值;
[0046] (5)被测直流电流测量装置输出端接入标准电阻和交/直流两用电压表,通过电压 表直流档测量被测装置的直流输出幅值,通过电压表交流档测量被测装置的谐波输出幅 值;
[0047] (6)谐波回路电流和直流回路电流共同作用被测装置,会导致直流电流回路和谐 波电流回路之间的耦合,所以直流电流回路中接入交流电流传感器和相敏检波器测量谐波 电流;
[0048] (7)被测直流电流测量装置的变比为Kx,接入的标准电阻为R,输出侧交流电压读 数汝2值折算到输入侧电流值六为
Figure CN104820199BD00051
直流回路中接入的交流电流传感器变比为 Kh(A/V),相敏检波器的电压和相位读数此2和-2折算到直流回路的谐波电流值/fe 2为:
Figure CN104820199BD00061
与谐波回路电流相比较可以得出被测直流电流测 量装置对纹波响应的传输比及其误差。
[0049] 对于本例,具体选用5kA直流电流源,启动直流电流源,逐渐升流,直流电流通过被 测试的直流大电流装置,回路中串接5000A: 5A直流电流比例标准,其准确度为1.0 X ΚΓ6,标 准电阻为〇 . 2 Ω,直流电压表准确度为1. 〇 X 10-5,当升流至5000A时,直流电压表读数为 1.0000V,计算得出直流电流标准值为5000Α。
[0050]接着启动谐波电流源,选定频率为650Hz,逐渐增大谐波电流,谐波电流通过被测 直流电流装置,回路中串接1000A: 1A交流电流比例标准,其准确度为1.0 X 1 0-5,标准电阻为 〇. 2 Ω,宽频交流电压表准确度为〇. 5级,当谐波电流至100A时,交流电压表读数为20.0 mV, 计算得出谐波电流标准值为100A。
[0051] 被测装置输出端通过0.2 Ω标准电阻测量电压,采用交/直流两用电压表,其直流 准确度为1. 〇 X ΠΓ5,交流准确度为〇. 5级。在前述条件下,直流档读数为1.000IV,交流档读 数为19. lmV,计算可得出被测直流电流测量装置实测直流电流值为5000.5A,谐波电流实测 值为95.5A。
[0052] 采用霍尔交流电流传感器测直流回路的谐波,变比
Figure CN104820199BD00062
准确度为1级, 在上述条件下,相敏检波器的输出幅值读数UH2为170mV,相位读数供为8°,计算可得出直 流回路的谐波电流为5.6A。
[0053]由以上测试可知,被测直流电流测量装置输入的实际谐波电流为100A-5.6A = 94.4A,对650Hz谐波电流的测量误差为1.17%。
[0054]实施实例中测量误差为1.17%,考虑霍尔交流电流传感器的误差为1级,电力系统 对650Hz(13次)谐波电流的误差要求为8%,被测直流电流测量装置纹波响应性能能满足电 力谐波测量要求。
[0055]本发明方法可以模拟测试直流电流测量装置对含纹波直流电流的响应性能,实施 实例结果表明被测直流大电流测量装置能够以同样的变比传输直流和纹波电流信号,纹波 电流的测量误差为1.17%。

Claims (5)

1. 一种直流大电流测量装置纹波响应性能测试系统,其特征是包括: 一由穿过被测装置感应区导线连接谐波电流发生器和交流电流比例标准装置构成的 谐波电流回路;其中,所述的交流电流比例标准装置外接并联的第一标准电阻和宽频交流 电压表; 一由穿过被测装置感应区导线连接直流电流源、直流电流比例标准装置、交流电流传 感器输入端构成的直流电流回路;其中,所述的直流电流比例标准装置外接并联的第二标 准电阻和直流电压表; 所述的被测装置输出端外接并联的第=标准电阻和交/直流两用电压表; 所述的交流电流传感器输出端连接相敏检波器。
2. 根据权利要求1所述的直流大电流测量装置纹波响应性能测试系统,其特征是:所述 谐波发生器由依次连接的谐波控制器、功率放大器和升流变组成,谐波发生器为至少可产 生1~50次、O~500A谐波电流,模拟不同纹波情况的谐波发生器。
3. 根据权利要求2所述的直流大电流测量装置纹波响应性能测试系统,其特征是:所述 的交流电流比例标准装置的准确度比被测装置准确度至少高两个准确度等级。
4. 根据权利要求3所述的直流大电流测量装置纹波响应性能测试系统,其特征是:所述 直流电流源为能够产生0~5kA直流电流、具有高稳定度的直流电流源,直流电流比例标准 准确度应比被测装置准确度至少高两个准确度等级。
5. -种采用如权利要求4所述系统进行直流大电流测量装置纹波响应性能测试的方 法,其特征是包括W下步骤: (1) 启动直流电流源,逐渐升流至选定的直流电流值; (2) 启动谐波电流发生器,选定所需频率,逐渐升流至选定的谐波电流值; (3) 通过直流回路中串接的直流电流比例标准输出,测量直流电流幅值; (4) 通过谐波回路中串接的交流电流比例标准输出,测量谐波电流的幅值; (5) 被测直流电流测量装置输出端接入标准电阻和交直流两用电压表,通过电压表直 流档测量被测装置的直流输出幅值,通过电压表交流档测量被测装置的谐波输出幅值; (6) 谐波回路电流和直流回路电流共同作用被测装置,会导致直流电流回路和谐波电 流回路之间的禪合,所W直流电流回路中接入交流电流传感器和相敏检波器测量谐波电 流; (7) 被测直流电流测量装置的变比为Kx,接入的标准电阻为R,输出侧交流电压读数技; 值折算到输入侧电流值Jv为:
Figure CN104820199BC00021
:,直流回路中接入的交流电流传感器变比为Kh( A/ V),相敏检波器的电压和相位读数Uh2和轉口折算到直流回路的谐波电流值/'^2为: 沁2二防妨2COS 口W2 ;如+少'巧2与谐波回路电流相比较可W得出被测直流电流测量 装置对纹波响应的传输比及其误差。
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