CN105164543A - 用于测试互感器的方法和装置 - Google Patents

用于测试互感器的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105164543A
CN105164543A CN201480024682.8A CN201480024682A CN105164543A CN 105164543 A CN105164543 A CN 105164543A CN 201480024682 A CN201480024682 A CN 201480024682A CN 105164543 A CN105164543 A CN 105164543A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mutual inductor
voltage
electrical circuit
described mutual
equivalent electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480024682.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105164543B (zh
Inventor
马库斯·耶格尔
迈克尔·克吕格尔
德米特里·阿特拉斯
弗洛里安·普雷多
迈克尔·弗赖布格
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omicron Electronics GmbH
Original Assignee
Omicron Electronics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omicron Electronics GmbH filed Critical Omicron Electronics GmbH
Publication of CN105164543A publication Critical patent/CN105164543A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105164543B publication Critical patent/CN105164543B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/62—Testing of transformers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
    • G01R35/02—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass of auxiliary devices, e.g. of instrument transformers according to prescribed transformation ratio, phase angle, or wattage rating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

为了测试互感器(20)，通过等效电路(30)对互感器(20)进行模拟，并且通过对互感器(20)的测试响应进行评估来确定互感器(20)的与等效电路(30)相关的精确度，然后将该精确度自动地转换为互感器(20)的与工作条件相关的精确度。

Description

用于测试互感器的方法和装置
本发明涉及用于测试互感器的方法和装置。特别地，本发明涉及用于测试电压互感器精确度的方法和装置，但不限于该优选应用领域。
利用电磁感应或电容工作原理的电压互感器是高压技术的设备，并且是任何供电系统的组成部分。电磁感应工作原理主要是单相变压器的原理；电容工作原理是电容分压器、扼流线圈以及单相变压器的组合。电容式电压互感器用于例如具有几百kV范围内的非常高的电压的高压以及非常高压的系统中，电压互感器的电容式分压器因此用作降压器，其用于将高压转换到几kV的中压范围内并且利用该电压来供给互感器。
电压互感器一方面用于将工作电压变换为能够通过信息技术进一步处理的成比例的电压；另一方面，它们用于以电流方式分离高压和次级技术。
互感器的经变换电压还用于计费或保护目的。根据使用领域(计费或保护)，互感器必须符合特定的精确度等级。在标准DINEN60044-2中限定了用于电磁式互感器的精确度等级，而在标准DINEN60044-5中限定了电容式互感器精确度等级，这些标准现在正在被标准系列DINEN61869取代。
根据标准，电压互感器根据它们的期望用途被分为不同精确度等级。根据等级，变换的相位角以及振幅误差必须不超过特定值。互感器特别地被分为基于它们在额定电压和额定负载下的最大容许百分偏差(电压测量误差)的等级(等级的示例为0.1–0.2–0.5–1.0–3.0)。在用于测量目的的互感器的情况下，所述等级必须在工作频率(50Hz或60Hz)、具有例如0.8到1.0的感应性功率因数的额定负载(例如在25％到100％的范围内)、和例如额定电压的80％至120％的电压下。在用于保护目的的互感器的情况下，等级必须在工作频率、具有0.8的感应性功率因数的额定负载(25％到100％)、和额定电压的5％到190％(根据接地故障系数)的电压下。上述等级和极限值能够根据国家变化，并且客户也可以要求与其不同的值。
当考虑精确度等级时，会看出，电压互感器必须是高精确度测量仪器，其在电压传输系数方面以及在传输角度方面这两个方面对其进行了非常高的精确度要求。不精确性可能会导致由于在传输能量的测量中的误差而产生的高成本或者会危及安全工作。
为了测试互感器的精确度，目前它们根据需要被拆除，被替代互感器所替代并且被运输到高压实验室用于精确度测试。复杂的措施导致高成本、长的停机时间以及在测试和安装方面的高费用。为了补偿成本和费用，过去已经设计了测试解决方案，其允许在原位以额定电压进行测试并且由此使安装和运输方面的费用最少化。
然而，目前没有在不使用互感器的大致额定电压作为测试电压的情况下在原位测试互感器精确度的方法。设备的非线性不允许直接在低压下进行测试。
从电流互感器领域已知的方法不能完全移用到电压互感器，这是因为互感器的参数由于寄生影响及其内部结构而不能被容易地确定。此外，已知方法没有考虑电压互感器损耗的非线性频率依赖性特性。
因此，本发明的目的在于提供一种改进的方法和相应配置的装置，借助于其能够以低费用在原位测试互感器精确度，其中本发明特别适用于测试电压互感器。
根据本发明，通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求21的特征的装置实现了所述目的。从属权利要求限定了本发明的优选和有利实施例。
本发明提出了借助于等效电路对待测试互感器进行模拟并且通过评估由测试信号产生的互感器测试响应来自动确定互感器的与等效电路相关的精确度。与等效电路相关的精确度然后还自动地或利用计算机辅助地被转换为互感器的与工作条件相关的精确度。
本发明总体上确保了互感器精确度的独立测试，其中能够通过互感器在低测试电压下的传输特性来准确且可再现地概算互感器的工作状态。
本发明能够以便携式测试装置形式实施，使得能够在原位测试互感器。本发明特别适用于测试电磁式或电容式电压互感器，但是本发明能够一般性地用于测试互感器精确度。
根据本发明的一个实施例，测量和计算模型被用于根据在低测量电压下利用不同频率获得的测量结果得出与在工作条件下的特性相关的信息。作为其基础，使用被配置为用于该工作条件的等效电路，该等效电路的元件能够根据不同变量确定。如果等效电路的所有参数都是已知的，则可以基于等效电路，根据互感器的电压矢量图计算互感器在不同工作条件下的量和相位方面的特性及其精确度。
根据另一实施例，本发明能够利用在可变频率下互感器低压侧的低电压和利用相应的损耗解析和计算模型来确定互感器的所有必需参数、互感器的变比和频率依赖性线性或非线性铁损。
根据本发明的另一实施例，使用互感器的等效电路，在该等效电路中复杂且分散的初级内部电容被考虑作为集总元件，并且使用用于确定初级内部电容的新方法以及在此基础上的用于确定互感器的开路变换的方法。
根据本发明的一个优选实施例，考虑了绕组校正，其可以在制造互感器过程期间进行以符合精确度等级。
在本发明的其他实施例中，还能够独立地或组合地实施以下特征：
-在电容式电压互感器的情况下，还能够测试电压互感器的电容式分压器的精确度。
-能够使用互感器的频率依赖性和通量依赖性铁损的仿真模型，该模型通过通量密度依赖性而将常规的根据经验分析的损耗模型简化为Ptot＝C·fx·Ψy，其中C、fx和Ψx描述了依赖于互感器以及依赖于频率f和通量Ψ的分量。为了允许该简化，对于相同相关通量来说在每种情况下利用不同频率执行测量。最后，使用基于模型的方法，能够确定动态系数C和频率f的指数x以及通量Ψ的指数y。为了运行仿真模型，优选地在小于10V的低压和0到50Hz的可变频率下执行所述测量。
-等效电路的集总初级内部电容能够基于具有精确的已知参考电容的参考测量值来确定。为此，在次级侧上向电压互感器施加具有可变频率的低水平信号，以找出第一并联共振。借助于添加的参考电容，然后有意地解调该共振频率以在已知参考电容以及新调节的共振的情况下确定初级内部电容。仅在电磁式电压互感器的情况下执行该方法，这是因为在电容式电压互感器中使用的电磁式电压互感器的情况下的内部电容对于50Hz左右的频率范围是可忽略的。
-能够利用d.c.电压信号确定等效电路的绕组电阻。
-能够基于计算出的初级内部电容或基于所测量的短路电抗来确定等效电路的漏感之和。在具有一个绕组的互感器的情况下，漏感能够被认为根据由经验确定的值分离。在具有多个绕组的互感器的情况下，能够基于单独绕组的相互测量来确定与所关心的侧相关的漏感。
总之，本发明允许在没有获得和了解所使用的材料的情况下获得关于互感器精确度的完整信息，并且基于系列标准DINEN60044或目前的DINEN61869允许考虑具有不同功率因数和不同工作电压的的可变负载。
以下会借助于附图并且参照优选实施例来更详细地解释本发明。
图1示出了电容耦合式电压互感器形式的互感器的结构以及相应的等效电路。
图2示出了根据本发明一个实施例的、用于测试互感器的测试装置的简化示意框图。
图3示出了将测试装置耦合和连接到图1所示的电容耦合式电压互感器，以用于测试电压互感器、特别地用于测试电压互感器的总变比的示例。
图4示出了将测试装置连接到图1的电压互感器，以用于测试互感器的电磁式电压互感器部分的变比以及用于测试互感器的电容式分压器的示例。
图5示出了用于解释根据本发明一个实施例的用于测试互感器精确度的方法的执行的流程图。
图6示出了根据本发明一个实施例的、使用铁磁损耗模型来确定如图1所示的等效电路的主电感和损耗电阻的流程图。
图7示出了根据本发明另一实施例的、使用铁磁损耗模型来确定如图1所示的等效电路的主电感和损耗电阻的流程图。
下文会参照电容耦合式电压互感器解释本发明。然而，本发明不限于该用途，而是也能够被应用于电磁式电压互感器以及一般性的互感器。
图1示出了这种电容耦合式电压互感器20的结构，其中电压互感器20包括具有形成电容式分压器的耦合电容C1和C2的耦合部分21，和调节以适应电容C1和C2的扼流线圈L以及具有单相变压器的(电磁式)互感器部分22。电压互感器20在初级侧上的连接被表示为A或NHF，而在次级侧上的连接被表示为1a和1n。为了清楚起见，图1示出了具有仅一个次级绕组的电压互感器。
在本发明的上下文中，电压互感器由等效电路来模拟，等效电路可以与电压转换器的初级侧或次级侧关联。
这样的等效电路30也在图1中示例性示出，等效电路的部分31被分配给电压互感器20的耦合部分21，而等效电路的部分32对应于电压互感器20的互感器部分22。
图2示出了根据本发明一个实施例的测试装置10的框图，该测试装置基于这样的等效电路借助于自动工作来测试电压互感器的精确度，并且为此通过施加一些测试信号并且执行会在以下更详细地描述的不同的测量来确定等效电路的各个分量或参数，并且然后据此首先确定电压互感器的与等效电路相关的精确度，并且将与等效电路相关的精确度转换为与工作条件相关的精确度。
图2中示意性示出了测试装置10，其包括用于产生具有特定振幅和频率的测试或测量信号的信号源11，以及可控放大器12，通过该放大器将根据期望被放大的测试信号被发射到受测试对象。测试装置能够具有一方面用于低压测试和另一方面用于高压测试的分开的输出。信号源11和可控放大器12由控制单元14驱动，所述控制单元能够是微控制器或数字信号处理器的形式。然后出现于测试对象处的测试响应由测量或检测装置13来检测并且被馈送到控制单元14，所述控制单元对测试响应进行评估并且据此开始另外的动作。
控制单元14是测试装置10的中心器件，并且负责基本上自动执行下文参照优选实施例描述的测试方法。如图2中所示，测试装置10具有存储器15，所述存储器用于存储用于控制单元14的工作或控制程序或用于存储测试结果等。通过输入/输出部分16，命令或控制信息能够被馈送到测试装置10或者用于其他装置的测试结果或控制信息能够被输出。输入/输出部分能够包括例如键盘、显示器和各种类型的接口(USB、D-Sub9、闪卡槽等)。测试装置也能够具有等电位联结导体连接件。
测试装置10优选地是紧凑便携装置的形式，使得借助于该装置能够在原位以简单方式测试互感器。如以下会更详细解释的，为了进行一些测量，测试装置10能够与升压器耦合，所述升压器将由测试装置供给的测试电压放大至期望的高压值并且将其施加到测试对象。
测试装置10的控制单元14被配置为使得其借助于自动进行的多次测量来确定通过图1中示例性示出的等效电路的各个分量并且基于由此已知的等效电路来确定电压互感器的与等效电路相关的精确度。测试装置10到电压互感器20的连接能够根据四线测量法来实现，其中直接施加到测试对象的电压被返回测量以避免测量受端子处的转移电阻或线缆影响。
与等效电路相关的精确度然后被控制单元14转换为与工作条件相关的精确度，以允许电压互感器在振幅精确度方面和相位精确度方面被评估。
根据本发明的一个实施例，为了确定等效电路的分量，特别地执行将在以下更详细地讨论的如下测量：初级和次级短路阻抗的测量、电压互感器的次级绕组的电阻的测量、电压互感器的磁化特性的测量、电压互感器的变比的测量。
对于电压互感器20的每个次级绕组确定DC绕组的电阻，使得从电压互感器20(见图1)的测试响应得知与等效电路30的相应次级绕组电阻R2相关的信息。优选地从最高绕组到最低绕组依次执行测量，以降低布线方面的费用。等效电路30的经变换的初级绕组电阻R1"能够根据同样被测量的杂散损耗以及根据DC次级电阻值来计算。
能够由测试装置10在初级侧和次级侧两者上执行短路阻抗测量。
在初级侧上的短路阻抗测量的情况下，电压互感器20的输入端子A和NHF被短路并且被设定在接地电势，并且测试信号被施加到电压互感器，以便连续地检测每个次级绕组处的测试响应和以便基于电压互感器20的测试响应能够确定以上已提到的杂散损耗。如果存在多个次级绕组，则对于每个次级绕组单独地执行该测量。
仅对一个次级绕组执行次级侧上的短路阻抗测量，换言之，例如仅使电压互感器20的第二次级绕组2a-2n短路并且测量第一次级绕组1a-1n处的短路阻抗(如果电压互感器具有仅一个次级绕组，则不需要次级侧上的短路阻抗测量)。
总之，这允许对图1所示等效电路的每个次级绕组单独地确定经变换的初级漏感X1"和次级漏感X2。
必须仅对于一个次级绕组本身、例如对于最靠内的次级绕组1a-1n执行电压互感器的磁化特性的测量，这是由于电压互感器的铁芯对于所有次级绕组来说是相同的，并且该次级绕组的杂散损耗是已知的，以便能够相应地计算EMF电压。但是，也可以执行多次这样的测量。
电压互感器20的变比的测量由测试装置10执行，以确定电压互感器20的实际线圈比或绕组比并且由此特别地考虑在制造过程期间执行的绕组校正。
基本上在电压互感器进入生产之前于开发过程中在制造厂处计算电压互感器。该计算基于待使用材料的“恒定”基值并且在大部分情况下还考虑了制造过程中的容差而进行。成品的精确度最终受所使用材料的容差以及制造过程的容差两者影响。因此，在制造过程期间，在应用线圈之后并且在绝缘之前经常执行控制测量，以确定电压互感器是否位于正常工作范围内。如果存在偏差，则通过改变绕组数来将电压互感器“调节”至期望的范围。由于该绕组校正，电压互感器的纯绕组变比则不再与额定电压变比一致。
如在以上已经讨论的，测试装置10通常检测待测试电压互感器20的损耗，以确定或计算其“精确度”。这些损耗必须还相应地包括在制造电压互感器20的过程期间进行的绕组校正，以便能够确定电压互感器20的绝对精确度。由于该原因，测试装置10被配置为执行电压互感器20的变比的测量，为此测试电压被施加到待测试电压互感器20的初级侧。
为了测量变换，重要的是这是利用与测试对象的初级额定电压相比不太低的电压执行的。已经发现额定电压的大约3％到80％的电压是合适的。
因为测试装置10在优选具有不超过10V或40V有效值的数量级的低压下工作以执行上述其他测量，并且测试装置10的电压源11因此被配置为用于较低电压，所以需要使用升压器形式的相应放大器装置来执行变比测量。这样的放大器装置还能够集成到测试装置10中，尽管这会相应地增加测试装置的重量和尺寸。出于由于出现高电压而致的安全原因，使用单独的放大器装置也会是有利的。如果需要不同的电压变量，则还会有利的是与不同器件一起工作。
图3中示出了测试装置10到升压器40和图1所示电压互感器20的连接的一个示例。
测试装置10的测试信号输出与升压器40的变压器41的次级侧耦合，而测试装置10的初级和次级测试响应测量输入通过分压器42与变压器41的次级侧和电压互感器20的初级侧耦合或者与电压互感器20的次级侧耦合。测试装置根据四线测量法连接到电压互感器，其中直接施加到测试对象的电压被返回测量以避免测量受端子处的转移电阻或线缆影响。
借助于图3所示的布置，能够测量电压互感器20的总变比。电压互感器20的端子NHF和N接地。由升压器40供给的高测试电压被施加在端子A和NHF之间并且由此在A和地之间。测试装置10的低压测量输入连接到电压互感器20的次级绕组1a-1n。
即使存在多个次级线圈，利用图3所示布置测量电压互感器20的总变比优选地对第一次级绕组1a-1n仅执行一次。此外，仅对于电容耦合式电压互感器执行总变比的测量，而在电磁式电压互感器情况下能够忽略该测试。由于该测量，确定了端子A和NHF处的电压与电压互感器20的次级绕组1a-1n处的电压的比值形式的总变比。
利用图4中所示的稍微修改的测试布置，能够确定电压互感器20的电磁式电压互感器部分的变换。该测量的目的在于特别地能够在电容式变比和电磁式变比之间进行区分。
如图4所示，端子NHF为此连接到电压互感器20的高压端子A，测试电压被施加在这两个端子和地之间。另外，连接与图3所示的测试布置相似。施加到电压互感器初级侧的电压优选地被调节为使得次级绕组1a-1n处的电压对应于利用图3的测量布置测量的电压。由于该测量，电磁式电压互感器(即没有电容式分压器C1、C2)的变换被确定为电磁式互感器初级侧上的电压与次级端子1a-1n处的电压的比值的形式。
该测量也优选地对第一次级绕组1a-1n仅执行一次。如果对于电磁式电压互感器执行该测量，则测量结果会直接对应于电磁式电压互感器在开路条件下的变比。
最后，通过用由图3的测量而获得的、电压互感器20的端子A和NHF之间的电压除以由图4的测量而获得的、具有短路端子A-NHF的互感器初级侧上的电压，还可以由根据图3和图4获得的测量结果来计算电压互感器20的电容式分压器C1、C2的变比。
上述测量由测试装置10执行，以基于这样获得信息最终能够确定所测试电压互感器20的精确度。
图5以流程图的形式示出了根据本发明一个实施例的、用于确定电磁式电压互感器的精确等级的方法的可能顺序，该方法在控制单元14的控制下在测试装置10中自动执行。在下文中会单独地讨论在该方法被应用到电容耦合式电压互感器时另外考虑的事情。
该方法基于已描述的互感器等效电路(ESB)，该等效电路能够与待测试电压互感器的次级侧关联(步骤100)。次级侧上的测量由此确保了与等效电路的直接对应。集成在等效电路中的集总电容表示对于最高达到在此相关的50Hz或60Hz的频率应考虑的内部电容(在一些类型的互感器中，内部电容是可以忽略的)。该方法的另一特征在于由主电感Xm和损耗电阻Rc构成的横向元件最初能够被认为是未知的。
为了确定等效电路的元件，执行上述开路和短路测试(步骤101)以将这样获得的信息提供给等效电路(步骤102)。
借助于连接有参考电容的频率扫描(步骤103)，然后能够确定初级内部电容Cp的值(步骤104)。用于确定初级内部电容Cp的步骤103和104优选地仅在初级内部电容较高并且因此必须考虑初级内部电容的影响时才执行。
如果获得的值不可信(步骤105)，则因此重复步骤101到105。
如果相反，值是可信的，则能够从次级侧测量电压互感器的磁化特性。为此，对于工作周期的每个可设想的工作条件，以时间分解方式测量电流i(t)和电压u(t)两者(步骤106)，优选地仅使用达到10V的电压。通过改变具有相同幅值的频率，能够根据规格调节通量。
在测量磁化特性后，考虑已计算的初级内部电容的影响(步骤107)。从端子电流中减去了电容性电流，使得仅进一步考虑负责芯磁化的电流分量i0(t)和被施加到芯的电压ucore(t)。
由于使用了与工作频率不相等的频率进行测量，但是互感器芯表现出强的频率依赖性的特性，因此测量值u(t)和i(t)被转换成与工作条件相关的值。为了该目的，使用综合铁磁损耗解析和损耗计算模型，下文中会参照图6单独描述该模型。根据损耗分析模型，电流和电压值最后被变换成网络元素。返回的是在工作频率下的磁化曲线(电流-电压特性曲线)的仿真值以及在不同电压下的角度信息。对于任何期望的负载和工作电压，然后能够基于电压向量图表来计算互感器的相关电压偏差和相位移或相误差。
如描述的，为了根据电压互感器的该等效电路“相关精确度”来计算工作条件下的实际精确度，会非常精确地测量电压互感器的开路变换。这通常与标称变换不同，这是由于一方面必须考虑到在电压互感器的次级阻抗上的依赖于负载的电压降以及在生产期间执行的任何绕组调节。对绕组调节的考虑在此被称为“绕组校正”。根据电压互感器的物理设计，绕组校正能够由两个不同的变量进行(步骤109)。一方面，能够如所述地将高电压施加到电压互感器初级侧(步骤111)。次级侧上的测量随后允许为了确切电压而测量绕组校正。用于考虑该绕组校正的第二和通用解决方案由在次级侧上的共振测量(步骤110)结合之前已计算的内部电容以及漏感的值来提供。图5中给出的电压值仅用作示例。
通过考虑绕组校正，在不知道电压互感器的实际变换的情况下最初计算出(步骤112)的测量偏差则能够被校正(步骤113)，使得最终输出与工作条件相关的、在总值和相位方面的测量偏差的误差曲线(步骤114)。
下文中会描述根据本发明一个实施例的、用于使用已提及的铁磁损耗模型来确定等效电路的主电感和损耗电阻的方法(见图5中的步骤108)。
由于使用的芯材料，电压互感器具有显著的频率依赖性和极化依赖性损耗特性。根据芯板的调制，该特性是大致非线性的。根据感应率和感应振幅，建立了磁畴结构的依赖于场强的布置并且由此建立了依赖于场强的极化或通量密度，这伴随着焦耳热形式的非线性耗散损失。因此，如果使用具有与工作频率不同的频率的测量信号，则推荐借助于模型来补偿依赖于频率的损耗。
为此，能够使用互感器的频率依赖性和通量依赖性铁损的仿真模型，通过通量密度依赖性，该模型将常规的经验分析损耗模型简化为Ptot＝C.fx.Ψy，其中C、fx和Ψx描述了依赖于互感器以及依赖于频率f和通量Ψ的分量。为了允许该简化，对于相同的关联通量在每个情况下利用不同频率执行测量。最终，使用基于模型的方法，能够确定动态系数C以及频率f的指数x以及通量Ψ的指数y。为了运行仿真模型，优选地在小于10V的低压以及0到50Hz的可变频率下执行测量。
图6示出了根据本发明一个实施例的、用于使用这样的铁磁损耗模型或仿真模型来确定图1所示等效电路的主电感和损耗电阻的流程图。
在方法开始(步骤200)时，将已经由初级线圈电容通过电容性电流校正的电流值i0(t)，和相关联的电压值ucore(t)传送到损耗模型(步骤201)。然后是在常规用于运行的通量密度下进行低频功率测量。低测量频率与小的电压振幅需求相关联。
使用损耗分离方法将在功率测量的情况下发生的损耗Ptot分离成静态损耗Pstat和动态损耗Pdyn。静态损耗Pstat随着频率线性地增大(步骤203)。能够直接根据静态分量计算用于网络模型的静态损耗电阻Rstat(步骤204)。
然后解析耗散损失随着频率的动态特性(步骤206)。根据互感器的类型，这随着频率的变化能够是恒定的、线性的或非线性的。对于前两种情况中的一种情况，能够直接计算动态损耗电阻Rdyn。因为在非线性情况下，耗散损失遵循等式Pdyn＝Cdyn .fx，所以在这种情况下，系数Cdyn和幂函数的指数x必须首先通过特定方法来确定(步骤208)。因此，在由于物理原因的非线性耗散的情况下，动态损耗电阻Rdyn还能够被转换为网络元件(步骤209和210)。实验室中的损耗综合测量形成该方法的基础。
主电感随着时间的演变(滞后曲线)能够根据总磁化电流和欧姆电流之间的差通过计算出的电阻Rdyn和Rstat来确定(步骤211)。
最后，在不同芯电压下磁化电流/电压特性曲线以及与主阻抗的相位角相关的信息通过模型被转换为在工作频率或工作条件下的相应信息(步骤212)，并且作为数据被传送以通过图5所示方法被进一步处理。
图7示出了根据本发明另一实施例的、使用铁磁损耗模型或仿真模型的、图5和图6的替代方法的流程图，其中在该实施例中，初级内部电容Cp未被确定。在图7中，与图5和图6所示的步骤对应的步骤已经被给予相同的附图标记，使得在这一点上能够参照那些步骤的前面描述。
图7所示的方法与图5和图6所示的方法不同之处基本在于，一方面省略了与确定和考虑初级内部电容Cp相关的步骤，并且另一方面在于铁磁损耗模型108的替代配置或公式。
在步骤206之后，在功率测量情况下发生的损耗Ptot再次通过损耗分离方法被分离成静态损耗Pstat和动态损耗Pdyn，以据此确定等效电路的元件。在步骤211中，根据i0(t)、ucore(t)和动态电阻Rdyn(也被称为Reddy)来计算互感。
如图7中所示，步骤111中的变换测量优选地利用受测试对象额定电压的3％到80％范围内的电压执行。
以上参照图6和图7描述的损耗解析模型仅作为示例，也可以使用其他模型。由于联系图5描述的测量优选地使用显著低于待测试电压互感器的相应额定值的电压和频率来执行，因此使用的模型主要用作将偏离额定值的测量数据转换为与额定值相关的数据。一方面，会对电压互感器的磁化曲线进行检测，其中电压互感器的芯优选地通过施加低于额定频率的合适电压而从次级侧被迫进入饱和。另一方面，会对电压互感器的频率依赖性损耗进行检测，使得它们能够再次使用校正因子被转换为额定值。怎么测量和转换相关参数取决于在特定情况下使用的模型。
一些互感器类型具有连接的阻尼单元。在确定互感器精确度时也能考虑该阻尼单元，以便提高测试互感器精确度的意义。

Claims (24)

1.一种用于测试互感器(20)的方法，其包括以下步骤：
a)借助于等效电路(30)模拟所述互感器(20)，
b)向所述互感器(20)施加测试信号，
c)检测所述互感器(20)的依赖于所述测试信号的测试响应，
d)基于所述测试响应，自动确定所述互感器(20)的与所述等效电路(30)相关的精确度，和
e)根据所述与所述等效电路(30)相关的精确度，自动确定所述互感器(20)的与工作条件相关的精确度。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在步骤c)和d)中，根据所述互感器(20)的测试响应自动确定所述等效电路(30)的分量，以基于由此具有所述分量的特定值的等效电路(30)确定所述互感器(20)的与所述等效电路(30)相关的精确度。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在步骤d)中，对于所述互感器(20)的不同负载、工作电压和/或工作频率，确定所述互感器(20)的与所述等效电路(30)相关的电压偏差和/或与所述等效电路(30)相关的相位移，并且在步骤e)中将所述电压偏差和/或所述相位移转换成用于所述互感器(20)的相应工作条件的相应电压偏差或相应相位移。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在步骤e)中，使用所述互感器(20)的仿真模型将所述互感器(20)的与所述等效电路(30)相关的精确度转换成所述互感器(20)的与所述工作条件相关的精确度，其中所述仿真模型考虑了所述互感器(20)的频率依赖性和通量依赖性铁损。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
为了确定所述互感器(20)的与所述等效电路(30)相关的精确度，施加具有不超过10V的电压和/或不超过10Hz的频率的测试信号。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
为了确定所述互感器(20)的与所述等效电路(30)相关的精确度，施加具有小于所述互感器(20)的额定电压的电压和小于所述互感器(20)的额定频率的频率的测试信号。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在步骤b)到d)中，借助于在所述互感器(20)上的电阻测量确定所述等效电路(30)的初级绕组电阻和次级绕组电阻。
8.根据权利要求7所述的方法，
其特征在于，
在所述互感器(20)的每个次级绕组处执行电阻测量，以便为每个次级绕组确定相应的次级绕组电阻，其中根据所确定的次级绕组电阻以及根据所测量的互感器(20)杂散损耗来自动确定所述等效电路(30)的经变换的初级绕组电阻。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在步骤b)到d)中，通过短路阻抗测量来自动确定所述互感器(20)的杂散损耗。
10.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，
为了确定所述互感器(20)的杂散损耗，将初级侧短路，并且连续地将测试信号施加到所述互感器(20)的每个次级绕组。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在步骤b)到d)中，通过在所述初级侧和在次级侧上的短路阻抗测量来自动确定所述互感器(20)的等效电路(30)的漏感。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在步骤b)到d)中，通过施加具有不同电压和频率的测试信号来执行所述互感器(20)的磁化特性的测量。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在步骤b)到d)中，确定所述互感器(20)的变比。
14.根据权利要求13所述的方法，
其特征在于，
为了确定所述变比，在所述初级侧上对所述互感器(20)施加具有在所述互感器(20)的额定电压的3％到80％范围内的电压的测试信号。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的方法，
其特征在于，
执行所述互感器(20)的总变比的测量、所述互感器(20)的电磁式电压互感器的变比的测量以及所述互感器(20)的电容式分压器的变比的测量。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在确定所述互感器(20)的精确度时，自动考虑了在所述互感器(20)的制造期间执行的绕组调节。
17.根据权利要求13到15中任一项和权利要求16所述的方法，
其特征在于，
在确定所述互感器(20)的变比时考虑所述绕组调节。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
使用四线测量法检测所述测试响应。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
对于电磁式电压互感器形式的互感器(20)或对于电容式电压互感器形式的互感器(20)执行所述方法。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
借助于便携式测试装置(10)在所述互感器(20)的安装地点处执行所述方法。
21.一种用于测试互感器(20)的装置(10)，包括：
测试信号源(11)，其用于产生待施加到所述互感器(20)的测试信号，
测试响应检测装置(13)，其用于检测所述互感器(20)的依赖于所述测试信号的测试响应，
评估装置(14)，其被配置为通过等效电路(30)模拟所述互感器，并且基于所述测试响应来自动确定所述互感器的与所述等效电路(30)相关的精确度并将该精确度转换成所述互感器(20)的与工作条件相关的精确度。
22.根据权利请求21所述的装置，
其特征在于，
所述装置(10)为用于执行所述互感器(20)的原位测试的便携式测试装置的形式。
23.根据权利要求21或权利要求22所述的装置，
其特征在于，
所述装置(10)被配置为用于测试电压互感器形式的互感器(20)。
24.根据权利要求21到23中任一项所述的装置，
其特征在于，
所述装置被配置为用于执行根据权利要求1到20中任一项所述的方法。
CN201480024682.8A 2013-04-05 2014-02-04 用于测试互感器的方法和装置 Active CN105164543B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13162478.5 2013-04-05
EP13162478.5A EP2787357B1 (de) 2013-04-05 2013-04-05 Verfahren und Vorrichtung zum Testen eines Transformators
PCT/EP2014/052127 WO2014161681A1 (de) 2013-04-05 2014-02-04 Verfahren und vorrichtung zum testen eines transformators

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105164543A true CN105164543A (zh) 2015-12-16
CN105164543B CN105164543B (zh) 2018-04-10

Family

ID=48082931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480024682.8A Active CN105164543B (zh) 2013-04-05 2014-02-04 用于测试互感器的方法和装置

Country Status (12)

Country Link
US (1) US9817053B2 (zh)
EP (1) EP2787357B1 (zh)
KR (1) KR101794429B1 (zh)
CN (1) CN105164543B (zh)
AU (1) AU2014247351B2 (zh)
BR (1) BR112015025407B1 (zh)
CA (1) CA2908579C (zh)
ES (1) ES2749449T3 (zh)
MX (1) MX363552B (zh)
RU (1) RU2633155C2 (zh)
WO (1) WO2014161681A1 (zh)
ZA (1) ZA201507629B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108020805A (zh) * 2018-01-09 2018-05-11 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种配电网电压互感器的铁磁谐振判断方法及系统
CN113075473A (zh) * 2021-03-23 2021-07-06 广东电网有限责任公司电力科学研究院 电容式电压互感器电容元件击穿的检测方法及装置

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2016214660B2 (en) * 2015-02-06 2019-08-22 Omicron Electronics Gmbh Device and method for determining a parameter of a transformer
RU2686447C1 (ru) 2015-06-15 2019-04-25 Омикрон Электроникс Гмбх Коммутационное устройство, испытательное устройство и способ эксплуатации коммутационного устройства для измерительного устройства для трансформатора
AT517620B1 (de) * 2015-07-07 2017-03-15 Omicron Electronics Gmbh Verfahren und Prüfvorrichtung zum Prüfen einer Verdrahtung von Wandlern
AT517687B1 (de) * 2015-09-23 2017-04-15 Omicron Electronics Gmbh Prüfvorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Prüfvorrichtung
EP3391063B1 (de) 2015-12-18 2022-04-20 Omicron electronics GmbH Mobile transformatorprüfvorrichtung und verfahren zum prüfen eines leistungstransformators
CN105467348B (zh) * 2015-12-22 2018-04-17 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种光纤电流互感器的数据采集及虚拟校验系统和方法
IT201600080682A1 (it) * 2016-08-01 2018-02-01 I S A Altanova Group S R L Metodo per la misurazione dei parametri e degli errori di rapporto e fase di un cvt
CN107356828B (zh) * 2017-06-16 2023-10-27 国家电网公司 变压器变比模拟实训装置
KR102245440B1 (ko) * 2017-08-17 2021-04-29 한국전력공사 보호계전기의 고장 시험 장치 및 방법
CN107884670B (zh) * 2017-12-28 2023-11-03 扬州华鼎电器有限公司 一种单相电力变压器的测试方法及其测试系统
CN109490813A (zh) * 2018-12-06 2019-03-19 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种电流互感器特性评估方法及系统
RU196111U1 (ru) * 2019-01-24 2020-02-18 Николай Михайлович Александров Устройство оценки механического состояния обмоток силовых трансформаторов
RU2710778C1 (ru) * 2019-02-19 2020-01-13 Илья Николаевич Джус Установка для испытаний трансформаторов (варианты)
DE102019129992A1 (de) * 2019-11-07 2021-05-12 Mathias Peter Verfahren zur Messung von elektrischen Strömen und Spannungen sowie Energiezähler
CN111044782B (zh) * 2019-12-12 2022-05-13 中国电力科学研究院有限公司 一种测量电容分压器频率特性的系统和方法
CN115803638A (zh) * 2020-07-13 2023-03-14 欧米克朗电子仪器有限公司 用于确定电容式电压互感器的状态的方法和装置
CN112433105B (zh) * 2020-10-27 2024-02-09 吴江变压器有限公司 变压器半成品变比测量方法
CN113253039B (zh) * 2021-07-01 2021-09-14 广东电网有限责任公司东莞供电局 一种用于气体绝缘变压器的试验装置
CN113933558A (zh) * 2021-10-13 2022-01-14 江苏斯菲尔电气股份有限公司 一种可自动识别电流互感器规格并设置变比的仪表

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1398644A1 (de) * 2002-09-11 2004-03-17 Omicron electronics GmbH Verfahren zum Testen eines Transformators und entsprechende Testvorrichtung
US7106083B2 (en) * 2004-12-29 2006-09-12 United Microelectronics Corp. Testing system and testing method for DUTs
CN102654571A (zh) * 2011-03-02 2012-09-05 深圳市凯弦电气自动化有限公司 电流互感器综合测试仪
CN202471950U (zh) * 2011-12-23 2012-10-03 河南瑞特电气有限公司 一种高效便捷式电流互感器误差检测台
CN102841285A (zh) * 2011-06-23 2012-12-26 苏州合欣美电子科技有限公司 一种交流互感器检测电路

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5231355A (en) * 1990-06-18 1993-07-27 The Charles Machine Works, Inc. Locator transmitter having an automatically tuned antenna
US5635841A (en) * 1995-03-31 1997-06-03 Innova Electronic Corporation Electronic ignition control module test system
JPH10201226A (ja) * 1996-12-30 1998-07-31 Murata Mfg Co Ltd 高電圧発生回路
JPH11178333A (ja) * 1997-12-15 1999-07-02 Sansha Electric Mfg Co Ltd 直流電源装置
JP3240470B2 (ja) * 1998-04-16 2001-12-17 春日電機株式会社 静電気測定装置
JP3050203B2 (ja) * 1998-04-27 2000-06-12 株式会社村田製作所 圧電トランスインバータ
RU2248002C2 (ru) * 2003-05-05 2005-03-10 Пензенский государственный университет Устройство для поверки измерительных трансформаторов напряжения
DE502004005845D1 (de) * 2004-10-26 2008-02-14 Omicron Electronics Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von nominellen Transformatorkenndaten
US8044672B2 (en) 2006-04-07 2011-10-25 Michael Lamar Williams Method for measuring D-Q impedance of polyphase power grid components
CN101460856B (zh) * 2006-06-07 2011-11-09 Abb技术有限公司 用于确定变压器、发电机或电动机的线性电响应的方法
ES2439279T3 (es) * 2010-12-17 2014-01-22 Abb Research Ltd. Método y aparato para diagnóstico de transformador
US9829028B2 (en) 2012-11-15 2017-11-28 Bal Seal Engineering, Inc. Connectors with a pin, a housing, and one or more springs

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1398644A1 (de) * 2002-09-11 2004-03-17 Omicron electronics GmbH Verfahren zum Testen eines Transformators und entsprechende Testvorrichtung
US7106083B2 (en) * 2004-12-29 2006-09-12 United Microelectronics Corp. Testing system and testing method for DUTs
CN102654571A (zh) * 2011-03-02 2012-09-05 深圳市凯弦电气自动化有限公司 电流互感器综合测试仪
CN102841285A (zh) * 2011-06-23 2012-12-26 苏州合欣美电子科技有限公司 一种交流互感器检测电路
CN202471950U (zh) * 2011-12-23 2012-10-03 河南瑞特电气有限公司 一种高效便捷式电流互感器误差检测台

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108020805A (zh) * 2018-01-09 2018-05-11 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种配电网电压互感器的铁磁谐振判断方法及系统
CN113075473A (zh) * 2021-03-23 2021-07-06 广东电网有限责任公司电力科学研究院 电容式电压互感器电容元件击穿的检测方法及装置
CN113075473B (zh) * 2021-03-23 2022-03-04 广东电网有限责任公司电力科学研究院 电容式电压互感器电容元件击穿的检测方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150139922A (ko) 2015-12-14
RU2633155C2 (ru) 2017-10-11
MX363552B (es) 2019-03-27
BR112015025407B1 (pt) 2021-11-16
EP2787357A1 (de) 2014-10-08
CA2908579A1 (en) 2014-10-09
ZA201507629B (en) 2017-02-22
KR101794429B1 (ko) 2017-12-01
CA2908579C (en) 2018-08-21
MX2015013975A (es) 2016-07-19
AU2014247351B2 (en) 2017-03-30
WO2014161681A1 (de) 2014-10-09
ES2749449T3 (es) 2020-03-20
BR112015025407A2 (pt) 2017-07-18
EP2787357B1 (de) 2019-08-07
US9817053B2 (en) 2017-11-14
AU2014247351A1 (en) 2015-11-12
RU2015147246A (ru) 2017-05-15
CN105164543B (zh) 2018-04-10
US20160025797A1 (en) 2016-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105164543A (zh) 用于测试互感器的方法和装置
US20040130329A1 (en) Method for testing a transformer and corresponding test device
CN105740569B (zh) 基于暂态大电流测试技术的电流互感器工程模型建立方法
US11538628B2 (en) Self calibration by signal injection
CA2975007C (en) Device and method for determining a parameter of a transformer
Moradi et al. Technique for inrush current modelling of power transformers based on core saturation analysis
Kaczmarek et al. Application of the inductive high current testing transformer for supplying of the measuring circuit with distorted current
CN104136931A (zh) 用于对高压技术仪器进行测试的测试系统和方法
CN101460856B (zh) 用于确定变压器、发电机或电动机的线性电响应的方法
Kaczmarek Measurement error of non‐sinusoidal electrical power and energy caused by instrument transformers
Johns et al. Designing a Qi-compliant receiver coil for wireless power systems, Part
Li et al. Electronic transformer performance evaluation and its impact on PMU
Thanh et al. Investigation and study of mode splitting in near field inductive communication systems
Shafieipour et al. Application of duality-based equivalent circuits for modeling multilimb transformers using alternative input parameters
Ballal et al. Measurement current transformer error compensation by ANN methodology
CN102680761A (zh) 井下仪器电测方法和系统
Malekpour et al. Core loss studies using FEM of a three phase isolation transformer under harmonic conditions
CN108318783B (zh) 一种电流互感器行波传变模型及其构建方法
Zucca et al. A voltage calibration chain for meters used in measurements of EV inductive power charging
Vermeulen et al. Estimation of capacitive voltage transformer parameters from secondary terminal measurements
Budiyanto et al. 1 X 1000 kVA Transformer Measurement Analysis using Dyn-11 Vector Group and Off Load Tap Changer
Januário et al. Modelling of the impedance frequency response of transformers at no load and under nominal conditions
Albert et al. Comparing two topology transformer hysteresis models derived from DC hysteresis measurements
Giordano et al. Stray Parameter Evaluation of Voltage Transformers for PQ Measurement in MV Applications
Mishra Frequency Response Analysis of Power Transformers

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant