CN106405469A - 一种可自校准的多变比磁势比较型互感器校验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自校准的多变比磁势比较型互感器校验系统，所述系统包括磁势比较单元、取样调节单元；所述磁势比较单元包括标准输入绕组W₀、被检输入绕组Wx、磁势平衡铁芯T；所述磁势比较单元用于输入电流至标准电流互感器T₀和被检电流互感器T_X，分别产生二次电流I₂₀和I_2X，所述二次电流I₂₀输入标准输入绕组W₀，所述二次电流I_2X输入被检输入绕组Wx，用于在所述磁势平衡铁芯T上产生磁通；所述取样调节单元包括检测绕组W_J、同相补偿绕组W_F及正交补偿绕组W_D、调节电导G、调节电容C、放大控制电路D1、D2；所述取样调节单元用于检测所述磁势平衡铁芯T上的不平衡磁通，并通过放大控制电路D1、D2输出的补偿电流I_D、I_F使铁芯T上磁通平衡。

Description

一种可自校准的多变比磁势比较型互感器校验系统

技术领域

本发明涉及互感器校验领域，更具体地，涉及一种可自校准的多变比磁势比较型互感器校验系统。

背景技术

互感器又被称为变压器，是电流互感器和电压互感器的统称，能将高电压/大电流转变成低电压/小电流，以便应用于测量仪表、保护设备以及自动控制设备。由于电流或电压互感器会存在一定的误差，因此需要采用互感器校验仪对现场应用的或者在实验室应用的电流或电压互感器进行技术性能的检定。现在使用广泛的互感器校验仪是测差型校验仪，测差型的原理是将同变比的标准互感器与被检互感器的二次电流接入到互感器校验仪的差流电路，然后由差流环节再送入到测量环节并与互感器的标准二次电流进行比较，而给出被检互感器相对于标准互感器的比值差和相位差。由于这种互感器校验仪只用来测互感器的差值电流，因而互感器校验仪的误差作用的只是被检互感器误差的误差，故其对测量结果的影响要小得多。测差型互感器校验仪的缺点是：要求标准互感器与被检互感器的变比必须相同，为此就要求制造一系列各种变比的标准互感器，以适应检定工作的需要，导致检定成本和工作量大大提升。

早期的直接比较型互感器校验仪是将标准互感器和被检互感器的二次电流分别送入互感器校验仪，通过电阻分压器和磁势比较仪等测量电路得到两者的差流，通过调节补偿电流使磁势平衡得到被检互感器的比值差和相位差。这种互感器校验仪的优点是：标准互感器与被检互感器的变比可以不必相等，因此有很广泛的应用范围。其缺点是：这种互感器校验仪的自身误差直接叠加到标准互感器的误差之中，这样即使采用更高准确度等级的标准互感器，也只能检定很低等级的互感器，因而互感器校验仪的误差限制了可检互感器的准确度等级，从而限制了其应用。同时这种互感器校验仪的自身误差需要依赖外界标准器进行检定，带来一定工作量。

因此，设计一种磁势比较型互感器校验仪，实现单一变比标准互感器能检定不同变比被检互感器，同时其各个变比还有自校准能力的装置，成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决单一变比标准互感器能检定不同变比被检互感器，同时各个变化还有自校准能力，本发明提出了一种可自校准的多变比磁势比较型互感器检验系统。

为了解决上述问题，本发明提供了一种方法，一种可自校准的多变比磁势比较型互感器校验系统，所述系统包括磁势比较单元、取样调节单元；

所述磁势比较单元包括标准输入绕组W₀、被检输入绕组Wx、磁势平衡铁芯T；所述磁势比较单元用于输入电流至标准电流互感器T₀和被检电流互感器T_X，分别产生二次电流I₂₀和I_2X，所述二次电流I₂₀输入标准输入绕组W₀，所述二次电流I_2X输入被检输入绕组Wx，用于在所述磁势平衡铁芯T上产生磁通；

所述取样调节单元包括检测绕组W_J、同相补偿绕组W_F及正交补偿绕组W_D、调节电导G、调节电容C、放大控制电路D1、D2；所这取样调节单元用于检测所述磁势平衡铁芯T上的不平衡磁通并通过放大控制电路D1、D2输出的补偿电流I_D、I_F使平衡铁芯T上产生磁通；

所述系统包括滑动开关K₁和K₂。

优选地，所述标准输入绕组W₀与标准电流互感器T₀的二次相连接，所述被检输入绕组W_X与被检电流互感器T_X的二次相连接。

优选地，所述被检输入绕组Wx包括10段匝数相等的绕组，所述10段绕组依次连接，所述10段绕组引出0至10个抽头作为连接端。

优选地，所述滑动开关K₁和K₂的第一端与所述被检电流互感器T_X的二次相连接，所述滑动开关K₁和K₂的第二端能够与所述10段绕组引出0至10个抽头相连接。

优选地，所述标准输入绕组W₀、所述被检输入绕组Wx、所述检测绕组W_J、所述同相补偿绕组W_F、所述正交补偿绕组W_D依次绕制在所述磁势平衡铁芯T。

优选地，所述检测绕组W_J通过高倍率放大控制电路D1与所述调节电导G和所述同相补偿绕组W_F相连接。

优选地，所述检测绕组W_J通过高倍率放大控制电路D2与所述调节电容C和所述正交补偿绕组W_D相连接。

优选地，所述标准输入绕组W₀的匝数为所述被检输入绕组Wx匝数的十分之一。

优选地，所述被检输入绕组Wx采用同轴电缆绕制。

本发明的有效效果如下：

1、本发明所提供的技术方案，通过自动调节误差电流，降低了调零和接线的工作量和所需标准器变比的数量，同时可以减少量值传递过程的各操作环节引起的误差不确定度。

2、本发明所提供的技术方案，由于二次回路不用接入取样电阻或者只需要很小阻值的取样电阻，避免了附加阻抗对误差测量的影响，使其适用于高准确度等级标准器量值传递。

3、本发明所提供的技术方案，通过相应的自校准方法，该校验仪可以不依赖外界标准器完成多变比的自校准，能便捷的用于自平衡电流比较仪自校准系统的溯源。

4、本发明所提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明一种实施方式的一种可自校准的多变比磁势比较型互感器检验系统结构图；以及

图2为根据本发明一种实施方式的一种可自校准的多变比磁势比较型互感器检验系统1:1自校准原理图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明一种实施方式的一种可自校准的多变比磁势比较型互感器检验系统结构图。由图1所示，本发明提出的实施方式一种可自校准的多变比磁势比较型互感器校验系统，系统包括磁势比较单元、取样调节单元；磁势比较单元包括标准输入绕组W₀、被检输入绕组Wx、磁势平衡铁芯T；磁势比较单元用于输入电流至标准电流互感器T₀和被检电流互感器T_X，分别产生二次电流I₂₀和I_2X，二次电流I₂₀输入标准输入绕组W₀，二次电流I_2X输入被检输入绕组Wx，用于在磁势平衡铁芯T上产生磁通；取样调节单元包括检测绕组W_J、同相补偿绕组W_F及正交补偿绕组W_D、调节电导G、调节电容C、放大控制电路D1、D2；所这取样调节单元用于检测磁势平衡铁芯T上的不平衡磁通并通过放大控制电路D1、D2输出的补偿电流I_D、I_F使平衡铁芯T上产生磁通；系统包括滑动开关K₁和K₂。

优选地，标准输入绕组W₀与标准电流互感器T₀的二次相连接，被检输入绕组W_X与被检电流互感器T_X的二次相连接。

优选地，被检输入绕组Wx包括10段匝数相等的绕组，10段绕组依次连接，10段绕组引出0至10个抽头作为连接端。

优选地，滑动开关K₁和K₂的第一端与被检电流互感器T_X的二次相连接，滑动开关K₁和K₂的第二端能够与10段绕组引出0至10个抽头相连接。

优选地，标准输入绕组W₀、被检输入绕组Wx、检测绕组W_J、同相补偿绕组W_F、正交补偿绕组W_D依次绕制在磁势平衡铁芯T。

优选地，检测绕组W_J通过高倍率放大控制电路D1与调节电导G和同相补偿绕组W_F相连接。

优选地，检测绕组W_J通过高倍率放大控制电路D2与调节电容C和正交补偿绕组W_D相连接。

优选地，标准输入绕组W₀的匝数为被检输入绕组Wx匝数的十分之一。

优选地，被检输入绕组Wx采用同轴电缆绕制。

根据本发明的实施方式，标准电流互感器T₀的次级电流I₂₀和被检电流互感器T_X的次级电流I_2X，分别由绕组W₀和W_X耦合到校验仪，因而本发明的实施方式属于直接比较式测量。当I₂₀W₀和I_2XW_X不能完全平衡时，检测绕组W_J产生感应电势，感应电势通过高倍率的放大控制电路D1的电压信号输出到调节电导G,从而产生补偿电流I_F。W_J产生的感应电势通过高倍率的放大控制电路D2的电压信号输出到调节电容C，从而产生补偿电流I_D。补偿电流I_F输入正交补偿绕组W_D，补偿电流I_D输入同相补偿绕组W_J。本申请的实施方式中，放大控制采用的负反馈的反馈深度足以使最后检测绕组W_J的端电压降低到可以忽略的程度，最终使平衡铁芯T处于零磁通状态。此时反馈系统中的同相分量就是所需的比值差。通过公式(1)得到磁势平衡方程：

I_2XW_X-I₂₀W₀＝I_FW_F+I_DW_D (1)

根据互感器误差定义，代入公式(1)，可以得到：

其中，f_x、δ_x分别为被测互感器的比值差、相位差；f₀、δ₀为标准互感器的比值差、相位差；W₀、W_F、W_D为相应绕组的匝数；I_F为同相补偿电流，I_D为正交补偿电流。

由本发明的实施方式可知，只要参数选择合适，就可以直接测得标准电流互感器T₀和被检电流互感器T_X误差之差，然后加上标准电流互感器T₀的自身误差就可以求得被检电流互感器T_X的误差。采用这种原理的互感器校验仪，如果令Wx与W₀不相等，就可以检定不同变比的电流互感器。

图2为根据本发明一种实施方式的一种可自校准的多变比磁势比较型互感器检验系统1:1自校准原理图。由于被检输入绕组Wx为十段匝数相等的轴电缆绕制后串联，每段为W_Xi(i＝1、2……10)，且W_X＝10W₀，滑动开关K₁、K₂分别置于0和1的位置，使得通入电流的取样绕组W_x1＝W₀，将W_X与W₀两个绕组同名端相接串联起来，通入一个测量电流，放大控制电路向同相补偿绕组W_F和正交补偿绕组W_D中注入同相补偿电流I_F和正交补偿电流I_D以抵消铁芯内部的残余磁通。当I₁×W₀+I₂×W_Xi+I_D×W_D+I_F×W_F＝0时，其中I₁为标准电流互感器T₀二次电流，I₂为被检电流互感器T_X二次电流，校验仪处于平衡状态。则这时仪器上示值就是W_x1相对与W₀在1:1时自校准的误差λ₁。拨动K₁、K₂联动开关，依次测得十段W_xi相对于W₀自校准的误差λ_i。

优选地，由上述方法得到被检输入绕组Wx各段的比率误差λ₁至λ_i(i＝1、2……10)。本发明的实施方式，被检输入绕组Wx采用了屏蔽定向引流结构，当拨动开关K₁、K₂到任意组合使用时，由匝间容性泄漏引起的附加误差可忽略，通过公式(3)计算可得到本发明提出的一种可自校准的多变磁势比较型互感器检验仪从2:1至10:1的自身的比率误差，

式(3)中，n为被检输入绕组Wx拨动位置，δ_n为检验仪比率为n:1时的误差，λ_i被检输入绕组Wx第i段的比率误差。通过计算得到校验仪自身的误差后，通过读取两个标准互感器和检测绕组W_J的误差之差，即可计算得到检测绕组W_J的误差。采用这种原理的互感器校验仪，因为标准输入绕组W₀和被检输入绕组Wx不相等，通过本发明的实施方式，可以检测不同变比的电流互感器和自平衡电流校验仪，同时本发明提出的校验仪具有自校准能力，具有广泛的应用空间。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (9)

1.一种可自校准的多变比磁势比较型互感器校验系统，所述系统包括磁势比较单元、取样调节单元；

所述磁势比较单元包括标准输入绕组W₀、被检输入绕组Wx、磁势平衡铁芯T；所述磁势比较单元用于输入电流至标准电流互感器T₀和被检电流互感器T_X，分别产生二次电流I₂₀和I_2X，所述二次电流I₂₀输入标准输入绕组W₀，所述二次电流I_2X输入被检输入绕组Wx，用于在所述磁势平衡铁芯T上产生磁通；

所述取样调节单元包括检测绕组W_J、同相补偿绕组W_F及正交补偿绕组W_D、调节电导G、调节电容C、放大控制电路D1、D2；所这取样调节单元用于检测所述磁势平衡铁芯T上的不平衡磁通并通过放大控制电路D1、D2输出的补偿电流I_D、I_F使平衡铁芯T上产生磁通；

所述系统包括滑动开关K₁和K₂。

2.根据权利要求1所述的系统，所述标准输入绕组W₀与标准电流互感器T₀的二次相连接，所述被检输入绕组W_X与被检电流互感器T_X的二次相连接。

3.根据权利要求1所述的系统，所述被检输入绕组Wx包括10段匝数相等的绕组，所述10段绕组依次连接，所述10段绕组引出0至10个抽头作为连接端。

4.根据权利要求3所述的系统，所述滑动开关K₁和K₂的第一端与所述被检电流互感器T_X的二次相连接，所述滑动开关K₁和K₂的第二端能够与所述10段绕组引出0至10个抽头相连接。

5.根据权利要求1所述的系统，所述标准输入绕组W₀、所述被检输入绕组Wx、所述检测绕组W_J、所述同相补偿绕组W_F、所述正交补偿绕组W_D依次绕制在所述磁势平衡铁芯T。

6.根据权利要求1所述的系统，所述检测绕组W_J通过高倍率放大控制电路D1与所述调节电导G和所述同相补偿绕组W_F相连接。

7.根据权利要求1所述的系统，所述检测绕组W_J通过高倍率放大控制电路D2与所述调节电容C和所述正交补偿绕组W_D相连接。

8.根据权利要求1所述的系统，所述标准输入绕组W₀的匝数为所述被检输入绕组Wx匝数的十分之一。

9.根据权利要求1所述的系统，所述被检输入绕组Wx采用同轴电缆绕制。