CN105403851A - 互感器负荷箱的校准方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种互感器负荷箱的校准方法及装置,其包括如下步骤:a、将互感器负荷箱与负荷箱校准电源连接;b、确定负荷箱的校准点,调节负荷箱校准电源,以使得互感器负荷箱工作在与校准点相对应的工作状态;c、利用测量得到的校准电流值、校准电压值以及校准相位角,确定互感器负荷箱在相应校准点时的校准有功功率、校准无功功率以及校准功率因数;d、根据校准有功功率与标称有功功率间的差值、标称无功功率与标准无功功率之间的差值对所述互感器负荷箱进行校准。本发明步骤简便,能实现对互感器负荷箱的有效准确校准,提高互感器负荷箱的校准精度,适应范围广,安全可靠。

Description

互感器负荷箱的校准方法及装置
技术领域
本发明涉及一种校准方法及装置,尤其是一种互感器负荷箱的校准方法及装置,属于互感器负荷箱校准的技术领域。
背景技术
现有JJF1264-2010互感器负荷箱校准规范把对负荷的要求改变为对电抗的要求,虽然它们之间具有数学上的关系但仍和负荷的定义相悖。把有功分量、无功分量理解为电阻和感抗,这就需要一个预先的数学计算,并且所计算出的电阻和电抗值是个等效值,并不是负荷箱中的具体元件数值,其意义也只有计算的作用,没有任何实物的对应,难以实现对互感器负荷箱的有效校准。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种互感器负荷箱的校准方法及装置,其步骤简便,能实现对互感器负荷箱的有效准确校准,提高互感器负荷箱的校准精度,适应范围广,安全可靠。
按照本发明提供的技术方案,一种互感器负荷箱的校准方法,所述校准方法包括如下步骤:
a、提供待校准的互感器负荷箱,并将所述互感器负荷箱与负荷箱校准电源连接,且在互感器负荷箱上连接用于测量校准电流值的数字式电流表、用于测量校准电压值的数字式电压表以及用于测量相位角的数字式示波器;
b、根据上述待校准互感器负荷箱的额定参数确定负荷箱的校准点,调节负荷箱校准电源,以使得互感器负荷箱工作在与校准点相对应的工作状态;且在互感器负荷箱工作在校准点相对应的工作状态时,利用数字式电流表测量得到互感器负荷箱的校准电流值、利用数字式电压表测量得到互感器负荷箱的校准电压值,利用数字式示波器得到互感器负荷箱的校准相位角;
c、利用上述测量得到的校准电流值、校准电压值以及校准相位角,确定互感器负荷箱在相应校准点时的校准有功功率、校准无功功率以及校准功率因数;
d、将上述得到的校准有功功率、校准无功功率与互感器负荷箱在校准点的标称有功功率、标称无功功率进行比较,根据校准有功功率与标称有功功率间的差值、标称无功功率与标准无功功率之间的差值对所述互感器负荷箱进行校准。
所述负荷箱校准电源包括用于对工频电压进行稳压的稳压电压,所述稳压电源的输出端与调压变压器的输入端连接,调压变压器的输出端与隔离变压器的输入端连接,隔离变压器的输出端与互感器负荷箱、数字式电压表以及数字式电流表相应的输入端连接,且隔离变压器的输出端与数字式示波器的电压探头、电流探头对应连接。
所述待校准的互感器负荷箱为电流互感器负荷箱或电压互感器负荷箱。
一种互感器负荷箱的校准装置,包括互感器负荷箱校准用的负荷箱校准电源,所述负荷箱校准电源与互感器负荷箱的输入端连接,在互感器负荷箱上连接用于测量校准电流值的数字式电流表、用于测量校准电压值的数字式电压表以及用于测量相位角的数字式示波器。
所述负荷箱校准电源包括用于对工频电压进行稳压的稳压电压,所述稳压电源的输出端与调压变压器的输入端连接,调压变压器的输出端与隔离变压器的输入端连接,隔离变压器的输出端与互感器负荷箱、数字式电压表以及数字式电流表相应的输入端连接,且隔离变压器的输出端与数字式示波器的电压探头、电流探头对应连接。
所述待校准的互感器负荷箱为电流互感器负荷箱或电压互感器负荷箱。
本发明的优点:利用调压变压器能得到使得互感器负荷箱工作在确定的校准点,利用数字式电流表测量得到互感器负荷箱的校准电流值、利用数字式电压表测量得到互感器负荷箱的校准电压值,利用数字式示波器得到互感器负荷箱的校准相位角;将得到的校准有功功率、校准无功功率与互感器负荷箱在校准点的标称有功功率、标称无功功率进行比较,根据校准有功功率与标称有功功率间的差值、标称无功功率与标准无功功率之间的差值对所述互感器负荷箱进行校准;数字式电压表、数字式电流表以及数字式示波器能满足电流互感器负荷箱、电压互感器负荷箱的极限参数的约束条件,步骤简便,能实现对互感器负荷箱的有效准确校准,提高互感器负荷箱的校准精度,适应范围广,安全可靠。
附图说明
图1为本发明对互感器负荷箱进行校准时的电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示:为了能实现对互感器负荷箱的有效准确校准,提高对互感器负荷箱的校准精度,本发明的校准方法包括如下步骤:
a、提供待校准的互感器负荷箱,并将所述互感器负荷箱与负荷箱校准电源连接,且在互感器负荷箱上连接用于测量校准电流值的数字式电流表、用于测量校准电压值的数字式电压表以及用于测量相位角的数字式示波器;
本发明实施例中,所述待校准的互感器负荷箱为电流互感器负荷箱或电压互感器负荷箱。所述负荷箱校准电源包括用于对工频电压进行稳压的稳压电压,所述稳压电源的输出端与调压变压器的输入端连接,调压变压器的输出端与隔离变压器的输入端连接,隔离变压器的输出端与互感器负荷箱、数字式电压表以及数字式电流表相应的输入端连接,且隔离变压器的输出端与数字式示波器的电压探头、电流探头对应连接。
综上可得互感器负荷箱的校准装置,即所述校准装置包括互感器负荷箱校准用的负荷箱校准电源,所述负荷箱校准电源与互感器负荷箱的输入端连接,在互感器负荷箱上连接用于测量校准电流值的数字式电流表、用于测量校准电压值的数字式电压表以及用于测量相位角的数字式示波器。
具体使用时,电流互感器负荷箱与电压互感器负荷箱均有相对应的极限参数,相对应的极限参数是对校准的仪器仪表的约束要求,表1为电流互感器负荷箱、电压互感器负荷箱相对应的一些极限参数。
名称 电流互感器负荷箱 电压互感器负荷箱
额定容量(VA) 2.5 2.5
额定值 5A 100V
对应额定的电流电压 0.5V 25mA
负荷箱电抗(Ω) 0.1 4k
量限下端 50mA 20V
量限下端电压电流 5mV 5mA
为了满足电流互感器负荷箱以及电压互感器负荷箱的极限参数约束条件,即满足对电流互感器负荷箱、电压互感器负荷箱在低电流、低电压状态下的高精度的测量要求,本发明采用容量为200VA的隔离变压器,数字式示波器采用Tektronix公司TDS数字示波器,电压量程:(1mV/div~10V/div),精度为±2.0%;时间量程为:(1ns/div~10s/div),精度为±1.0%。。数字式电流表、数字式电压表均采用Agilent公司数字式多用表,交流量程:(10mV~750V)、(1mA~10A),精度为±0.06%。当然,在具体实施时,数字式示波器、数字式电流表以及数字式电压表还可以采用其他的型号,只要能满足电流互感器负荷箱、电压互感器负荷箱的极限参数约束条件即可,具体不再赘述。
b、根据上述待校准互感器负荷箱的额定参数确定负荷箱的校准点,调节负荷箱校准电源,以使得互感器负荷箱工作在与校准点相对应的工作状态;且在互感器负荷箱工作在校准点相对应的工作状态时,利用数字式电流表测量得到互感器负荷箱的校准电流值、利用数字式电压表测量得到互感器负荷箱的校准电压值,利用数字式示波器得到互感器负荷箱的校准相位角;
本发明实施例中,对于一个确定的待校准互感器负荷箱,所述互感器负荷箱的额定参数为确定已知的,根据校准规范,能得到负荷箱的校准点,根据校准规范得到负荷箱校准点的过程为本技术领域人员所熟知,此处不再赘述。在得到互感器负荷箱的校准点后,通过调节负荷箱校准电源中的调压变压器能使得互感器负荷箱工作在与校准点相对应的工作状态,通过调压变压器使得互感器负荷箱工作在与校准点相对应的工作状态的过程为本技术领域人员所熟知,此处不再赘述。
当互感器负荷箱工作在与校准点相对应的工作状态后,利用数字式电流表测量得到互感器负荷箱的校准电流值、利用数字式电压表测量得到互感器负荷箱的校准电压值,利用数字式示波器得到互感器负荷箱的校准相位角。
c、利用上述测量得到的校准电流值、校准电压值以及校准相位角,确定互感器负荷箱在相应校准点时的校准有功功率、校准无功功率以及校准功率因数;
本发明实施例中,利用上述测量得到的校准电流值、校准电压值以及校准相位角,确定互感器负荷箱在相应校准点时的校准有功功率、校准无功功率以及校准功率因数的过程为本技术领域人员所熟知,具体不再赘述。
d、将上述得到的校准有功功率、校准无功功率与互感器负荷箱在校准点的标称有功功率、标称无功功率进行比较,根据校准有功功率与标称有功功率间的差值、标称无功功率与标准无功功率之间的差值对所述互感器负荷箱进行校准。
本发明实施例中,在确定待校准的互感器负荷箱的额定参数后,能进一步确定互感器负荷箱的标称有功功率以及标称无功功率,具体确定标称有功功率、标称无功功率的过程为本技术领域人员所熟知,此处不再赘述。
下面以校准5VA的电流互感器负荷箱以及校准5VA的电压互感器负荷箱为例对本发明的校准过程做进一步的说明。
对于5VA的电流互感器负荷箱,由于电流互感器负荷箱的输入电流均为5A,则相应的标称负载阻抗为:
U=5VA/5A=1V;Z=U/I=1V/5A=0.2Ω
根据校准规范,电流互感器负荷箱的校准点为额定值5A的1%、5%、100%、120%,即得到响应校准点对应的电流为0.05A、0.25A、5A、6A,对应的电压为0.01V、0.05V、1V、1.2V;对应的负荷标称值为0.5mVA、12.5mVA、5VA、7.2VA。
校准有功功率、校准点无功功率利用上述测量得到的校准电流值、校准电压值以及校准相位角计算得到,调节调压变压器使隔离变压器输出到电流互感器负荷箱额定值5A的1%、5%、100%、120%校准点,利用数字式电流表能测量获得上述校准点时的校准电流值,利用数字式电压表能测量得到上述校准点的校准电压值,用数字式示波器能得到上述校准点的相位角。一般地,校准时,需要对互感器负荷箱的功率因数为1以及功率因数为0.8时有相应的校准点,功率因数为其他时的校准点可以忽略。
当功率因数时,上述校准电流值、校准电压值间的乘积就是校准有功功率。残余的校准无功功率不超过额定负荷的±3%,即 为数字式示波器测量获得的相位角,即在数字式示波器上校准电流值、校准电压值在时间坐标上起始点相差95.5μs。
当互感器负荷箱为感性负荷且功率因数时,对应的标准有功功率、标准无功功率为校准电流值、校准电压值和功率因数的乘积。此时,校准电流值、校准电压值间的相位角由数字式示波器测出,电流电压在时间坐标上起始点相差2048μs。当功率因数时,电流互感器负荷箱在校准点1%、5%、100%、120%对应的校准有功功率为0.4mW、10mW、4W、5.76W,对应的校准无功功率为0.3mVar、7.5mVar、3Var、4.32Var。
通过上述对调压变压器的调节以及利用数字式电流表、数字式电压表与数字式示波器的测量,电流互感器负荷箱负荷示值校准记录格式如表2所示:
同理,以校准5VA的电压互感器负荷箱为例的操作步骤如下:
由于电压互感器负荷箱的输入电压均为100V,则相应的负载阻抗为:
I=5VA/100V=0.05A;Z=U/I=100V/0.05A=2kΩ
根据校准规范,电压互感器负荷箱的校准点为额定电压值100V的20%、100%、120%,则对应的电压为20V、100V、120V,对应的电流为0.01A、0.05A、0.06A,对应的负荷标称值为0.2VA、5VA、7.2VA。当功率因数时,电压互感器负荷箱在校准点20%、100%、120%对应的校准有功功率为0.16W、4W、5.76W,对应的校准无功功率为0.12Var、3Var、4.32Var。
校准有功功率、校准点无功功率利用上述测量得到的校准电流值、校准电压值以及校准相位角计算得到,调节调压变压器使隔离变压器输出到电流互感器负荷箱额定值5A的1%、5%、100%、120%校准点,利用数字式电流表能测量获得上述校准点时的校准电流值,利用数字式电压表能测量得到上述校准点的校准电压值,用数字式示波器能得到上述校准点的相位角。
当功率因数时,上述校准电流值、校准电压值间的乘积就是校准有功功率。残余的校准无功功率不超过额定负荷的±3%,即 为数字式示波器测量获得的相位角,即在数字式示波器上校准电流值、校准电压值在时间坐标上起始点相差95.5μs。
当互感器负荷箱为感性负荷且功率因数时,对应的标准有功功率、标准无功功率为校准电流值、校准电压值和功率因数的乘积。此时,校准电流值、校准电压值间的相位角由数字式示波器测出,电流电压在时间坐标上起始点相差2048μs。
通过上述对调压变压器的调节以及利用数字式电流表、数字式电压表与数字式示波器的测量,电压互感器负荷箱负荷示值校准记录格式如表3所示:
对于的互感器负荷箱的校准,可以参照上述对5VA电流互感器负荷箱以及5VA电压互感器负荷箱的校准过程,具体不再赘述。
本发明利用调压变压器能得到使得互感器负荷箱工作在确定的校准点,利用数字式电流表测量得到互感器负荷箱的校准电流值、利用数字式电压表测量得到互感器负荷箱的校准电压值,利用数字式示波器得到互感器负荷箱的校准相位角;将得到的校准有功功率、校准无功功率与互感器负荷箱在校准点的标称有功功率、标称无功功率进行比较,根据校准有功功率与标称有功功率间的差值、标称无功功率与标准无功功率之间的差值对所述互感器负荷箱进行校准;数字式电压表、数字式电流表以及数字式示波器能满足电流互感器负荷箱、电压互感器负荷箱的极限参数的约束条件,步骤简便,能实现对互感器负荷箱的有效准确校准,提高互感器负荷箱的校准精度,适应范围广,安全可靠。

Claims (6)

1.一种互感器负荷箱的校准方法,其特征是,所述校准方法包括如下步骤:
(a)、提供待校准的互感器负荷箱,并将所述互感器负荷箱与负荷箱校准电源连接,且在互感器负荷箱上连接用于测量校准电流值的数字式电流表、用于测量校准电压值的数字式电压表以及用于测量相位角的数字式示波器;
(b)、根据上述待校准互感器负荷箱的额定参数确定负荷箱的校准点,调节负荷箱校准电源,以使得互感器负荷箱工作在与校准点相对应的工作状态;且在互感器负荷箱工作在校准点相对应的工作状态时,利用数字式电流表测量得到互感器负荷箱的校准电流值、利用数字式电压表测量得到互感器负荷箱的校准电压值,利用数字式示波器得到互感器负荷箱的校准相位角;
(c)、利用上述测量得到的校准电流值、校准电压值以及校准相位角,确定互感器负荷箱在相应校准点时的校准有功功率、校准无功功率以及校准功率因数;
(d)、将上述得到的校准有功功率、校准无功功率与互感器负荷箱在校准点的标称有功功率、标称无功功率进行比较,根据校准有功功率与标称有功功率间的差值、标称无功功率与标准无功功率之间的差值对所述互感器负荷箱进行校准。
2.根据权利要求1所述的互感器负荷箱的校准方法,其特征是:所述负荷箱校准电源包括用于对工频电压进行稳压的稳压电压,所述稳压电源的输出端与调压变压器的输入端连接,调压变压器的输出端与隔离变压器的输入端连接,隔离变压器的输出端与互感器负荷箱、数字式电压表以及数字式电流表相应的输入端连接,且隔离变压器的输出端与数字式示波器的电压探头、电流探头对应连接。
3.根据权利要求1所述的互感器负荷箱的校准方法,其特征是:所述待校准的互感器负荷箱为电流互感器负荷箱或电压互感器负荷箱。
4.一种互感器负荷箱的校准装置,其特征是:包括互感器负荷箱校准用的负荷箱校准电源,所述负荷箱校准电源与互感器负荷箱的输入端连接,在互感器负荷箱上连接用于测量校准电流值的数字式电流表、用于测量校准电压值的数字式电压表以及用于测量相位角的数字式示波器。
5.根据权利要求4所述的互感器负荷箱的校准装置,其特征是:所述负荷箱校准电源包括用于对工频电压进行稳压的稳压电压,所述稳压电源的输出端与调压变压器的输入端连接,调压变压器的输出端与隔离变压器的输入端连接,隔离变压器的输出端与互感器负荷箱、数字式电压表以及数字式电流表相应的输入端连接,且隔离变压器的输出端与数字式示波器的电压探头、电流探头对应连接。
6.根据权利要求4所述的互感器负荷箱的校准装置,其特征是:所述待校准的互感器负荷箱为电流互感器负荷箱或电压互感器负荷箱。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160316

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