CN107346007B - 电流传感器测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电流传感器测试装置，包括电流源(1)、供电电源一(2)、供电电源二(3)、标准电流传感器(4)与电流表(5)，电流源用于对标准电流传感器与待测电流传感器(6)提供原边母线电流，电流母线在标准电流传感器磁芯与待测电流传感器磁芯上的缠绕或穿设方向相反，使得标准电流传感器与待测电流传感器的输出电流方向相反，电流表用于测量标准电流传感器与待测电流传感器输出电流部分或全部相抵后的电流和值，从而根据该电流和值判断待测电流传感器的精度。本发明的测试装置精度只受限于标准电流传感器的精度，电流源、电流表的精度、稳定性对测试系统影响小，极大降低了对电流源、电流表精度和稳定性的要求，成本大大降低。

Description

电流传感器测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及电流传感器校验技术，特别的，涉及一种电流传感器测试装置及测试方法。

背景技术

电流传感器被广泛应用于工业及电力等领域，电流传感器的精度对测试结果的准确性起着至关重要的作用，目前，电流传感器的精度检测方式一般采用源-表法：用标准电流源输出一个电流通过待测电流传感器的磁芯，将待测电流传感器的输出电流值和理论值相比较，可以得出待测电流传感器的精度，其中待测电流传感器的输出电流值通过在待测电流传感器输出端连接电流表测得，理论值的获得方式为：原边或母线电流值除以标准电流传感器的变比。由于电流表的精度可以比较高，这种方法的测量精度主要受限于标准电流源的精度，其精度水平决定了源-表法测试系统的精度水平。电流传感器量程比较大的情况下，大电流的标准电流源的输出精度受到内部发热的影响，精度、稳定性严重受限。电流源的输出，都是有一定误差的，并且电流源输出的稳定性一般不太好，会随着内部的发热等情况发生改变，这都是影响测量的不利因素。

随着电流传感器的不断发展，电流传感器的精度也在不断的提升，尤其是磁调制、磁通门类的高精度电流传感器，其精度可达到1ppm甚至更高，而大电流源一般只能做到1‰左右的精度，传感器的测量精度远远高于电流源能够达到的精度，使得上述源-表法测试方案已不可行。因此，现有技术中，需要一种新的电流传感器测试方案，在现有精度受限的电流源、电流表条件下，测试系统可达到很高的精度，不受源和表的精度限制。

发明内容

本发明目的在于提供一种电流传感器测试装置及测试方法，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种电流传感器测试装置，包括电流源1、供电电源一2、供电电源二3、标准电流传感器4与电流表5，所述电流源用于对标准电流传感器与待测电流传感器6提供原边母线电流，所述电流源的输出端连接有电流母线11，电流母线用于依次穿过或缠绕待测电流传感器的磁芯及所述标准电流传感器的磁芯(包括电流母线先穿过或缠绕待测电流传感器的磁芯，后穿过或缠绕标准电流传感器的磁芯的情况以及电流母线先穿过或缠绕标准电流传感器的磁芯，后穿过或缠绕待测电流传感器的磁芯两种情况)，所述供电电源一与标准电流传感器连接而对标准电流传感器提供工作电压，所述供电电源二用于与待测电流传感器连接而对待测电流传感器提供工作电压，标准电流传感器的副边输出端与待测电流传感器的副边输出端连接且两者的副边输出端均与所述电流表的输入端连接，所述电流母线在标准电流传感器磁芯与待测电流传感器磁芯上的缠绕或穿设方向相反，使得标准电流传感器与待测电流传感器的副边输出端的输出电流方向相反，所述电流表用于测量标准电流传感器与待测电流传感器输出电流部分或全部相抵后的电流和值，从而便于根据该电流和值判断待测电流传感器的精度。

优选的，所述标准电流传感器的变比(即电流传感器原边母线电流与副边输出电流之比)与待测电流传感器的变比相同或相近，使得所述电流和值始终接近于零。

进一步优选的，所述标准电流传感器采用可调变比的电流传感器。

优选的，所述电流源为输出电流(即所述原边母线电流)大小可调，输出电流(即所述原边母线电流)方向可更换的可控直流电流源。

根据所述电流传感器测试装置，本发明还提供了一种电流传感器测试方法，包括以下步骤：

1)将待测电流传感器接入到所述电流传感器测试装置所包括的线路中，使电流源依次输出若干个不同大小和/或不同方向的原边母线电流，若电流表所测得的电流和值一直接近于零，则表明待测电流传感器的工作状态是正常的，通过电流和值可计算得到待测电流传感器的测量精度；

2)将步骤1得到的若干个电流和值进行线性拟合，根据各电流和值之间的线性度来判断待测电流传感器的线性度；

3)断开供电电源二与待测电流传感器的连接，使待测电流传感器处于断电状态，将母线电流调至满量程(即正向最大值)，接通供电电源二与待测电流传感器的连接，使待测电流传感器得电，读取电流和值，关闭电流源，使母线电流为零，关闭供电电源二，使待测电流传感器再次断电，开启电流源，对母线提供反向满量程(即反向最大值)电流，再开启供电电源二，再次读取电流和值，两次读取的电流和值都通过，才算通过此项测试。

进一步的，所述电流传感器测试方法还包括设置在步骤1之前的步骤a，步骤a具体为：测量供电电源二的输出电压与输出电流，通过供电电源二的输出电压与输出电流计算待测传感器的功耗，通过功耗来判断待测电流传感器是否有故障。

进一步的，所述电流传感器测试方法还包括设置在步骤a与步骤1之间的步骤b，步骤b具体为：关闭电流源，测试待测电流传感器在没有母线电流输入的情况下的副边输出电流，进而测试待测电流传感器的零位是事正常。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明的电流传感器测试装置使用标准电流传感器作为参考基准，测量精度只受限于标准电流传感器的精度，而电流源、电流表的精度、稳定性对测试系统影响较小。这就避开了测试系统中的薄弱环节，而标准电流传感器的精度可以很高，这就大幅度提升了待测电流传感器的测量精度，同时也使得本发明的测试装置可采用低精度的电流源对高精度的电流传感器进行测试，极大降低了对电流源、电流表精度和稳定性的要求，大幅降低了电流源、电流表的成本，而电流源是整套装置中成本的大头，因此，整套测试装置的成本大大降低。

本发明的电流传感器测试装置中，标准电流传感器的变比与待测电流传感器的变比相同或相近，标准电流传感器与待测电流传感器的电流输出之和为一个小电流，动态范围小，较易测量，且对测量的精度要求不高，电流表成本下降，进一步降低整套装置的成本。

本发明的电流传感器测试方法，可获得非常高的系统精度；并且可使用低精度部件进行高精度测量，大大降低了系统成本。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的电流传感器测试装置接线原理图；

图2是本发明优选实施例的电流传感器测试方法步骤图。

图中：1-电流源，11-电流母线，2-供电电源一，3-供电电源二，4-标准电流传感器，41-磁芯B，5-电流表，6-待测电流传感器，61-磁芯A，7-控制器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1的电流传感器测试装置，包括电流源1、供电电源一2、供电电源二3、标准电流传感器4与电流表5，电流源用于对标准电流传感器与待测电流传感器6提供原边母线电流，电流源的两个输出端之间连接有电流母线11，电流母线用于依次穿过待测电流传感器的磁芯A61及所述标准电流传感器的磁芯B41(包括电流母线先穿过或缠绕磁芯A，后穿过或缠绕磁芯B的情况及电流母线先穿过或缠绕磁芯B，后穿过或缠绕磁芯A的情况)，供电电源一与标准电流传感器的连接而对标准电流传感器提供工作电压，供电电源二用于与待测电流传感器连接而对待测电流传感器提供工作电压，标准电流传感器的副边输出端与待测电流传感器的副边输出端连接且两者的副边输出端均与所述电流表的输入端连接，所述电流母线在标准电流传感器磁芯与待测电流传感器磁芯上的穿设方向相反，使得标准电流传感器与待测电流传感器的接收的磁场方向相反，进而使得标准电流传感器与待测电流传感器的副边输出端的输出电流方向相反，电流表用于测量标准电流传感器与待测电流传感器输出电流部分或全部相抵后的电流和值，根据该电流和值判断待测电流传感器的精度。本实施例中，标准电流传感器采用可调变比的电流传感器，在测试前，将标准电流传感器的变比与待测电流传感器的变比调至相同或相近，使得所述电流和值始终接近于零。

本实施例中，电流源为输出电流(即所述原边母线电流)大小可调，输出电流(即所述原边母线电流)方向可更换的可控直流电流源。

本实施例的电流传感器测试装置还包括控制器7，电流源由控制器电连接控制，控制器用于控制电流源输出的原边母线电流大小与方向，电流表的输出端与控制器连接，控制器还用于读取电流表所测得的电流和值，用于计算待测电流传感器的输出电流值。

本实施例的电流传感器测试装置的测试过程及工作原理大致如下：

测试开始之前，首先将标准电流传感器的变比调节至与待测电流传感器基本一致，标准电流传感器和待测电流传感器反串在同一电流母线上，本实施例中，标准电流传感器的电流正方向与母线电流的正方向相同，待测电流传感器正方向与母线电流的正方向相反。此种连接状态下，标准和待测电流传感器的输入(即原边母线电流)总是电流大小相同、方向相反，两者的输出(即副边输出电流)也是大小基本相同、方向相反，两者输出的电流之和，即总电流在很大程度上是抵消的，仅剩余一个小量，这个小量通过电流表来测量。

现在，假设原边母线电流为I，标准电流传感器某次测量状态下的输出变比为M，待测电流传感器的匝数(即变比)在校正之前为M+Δ，则两个电流传感器的输出之和，也即输入电流表的电流值为

式1中，I₀为输入电流表的电流和值，I为原边母线电流，M为标准电流传感器的输出变比，Δ为待测电流传感器变比与理论变比的差值，一般此值很小，I₁为标准电流传感器副边输出电流值，I₂为待测电流传感器副边输出电流值，I₀₁为标准电流传感器零位电流，I₀₂为待测电流传感器的零位电流；

令总的零位电流I_0T＝I₀₁+I₀₂ (式2)

正常情况下，Δ很小而M很大，条件Δ＜＜M(Δ远远小于M)总是满足的，该条件下，由式1可得出式3

当被测的匝数正确的情况下，Δ＝0，I_o基本为恒定值I_0T。

当Δ不为0但值较小的情况下，忽略掉零位的影响，根据式3和式1，可得式4：

即I_o要远远小于I₁或I₂。

如果电流源的输出不够精确或不够稳定，实际输出电流为I'＝I+ΔI，其相对输出精度为ΔI/I，电流源输出变化ΔI对待测传感器的输出变化ΔI₂的影响(测试过程，认为标准传感器输出I₁是不变的，即ΔI₁＝0)

ΔI₂＝Δ(I_o-I₁)＝ΔI_o

对测量精度的影响(忽略掉零位的影响)

即电流源的变化导致的测试精度下降，在测试系统中减小了倍，也即此测试方法极大降低了对电流源精度和稳定性的要求。

对电流表端，情况是一样的，误差同样减小倍。

在匝数正确的情况下，即Δ＝0，此时可以得出，无论源或表的变化，均不会影响测试系统的误差。

另外，电流传感器的变比，基本等于一二次侧线圈的匝比，由于绕线过程中，二次侧的匝数可能会出现误差，多几匝或少几匝，对高精度电流传感器来说，这是最大的误差来源，测试系统首先测量被测传感器的匝数，根据测量结果对匝数校正以后，再进行复测。

本实施例采用变比可调节的标准传感器的，只需要一只标准传感器就可以。变比的调节，即匝数的调节，可通过二次侧绕组引出多组抽头来实现，每组抽头可实现一种变比，切换不同的抽头形式，即可切换变比。

根据所述电流传感器测试装置设置的电流传感器测试方法，包括以下步骤：

1)小量程测试及大量程测试：将待测电流传感器接入到所述电流传感器测试装置所包括的线路中，使电流源依次输出若干个不同大小和/或不同方向的原边母线电流，若电流表所测得的电流和值一直接近于零，则表明待测电流传感器的工作状态是正常的，通过电流和值可计算得到待测电流传感器的测量精度；

2)将步骤1得到的电流和值进行线性拟合，根据各电流和值之间的线性度来判断待测电流传感器的线性度；

3)满量程自恢复测试：断开供电电源二与待测电流传感器的连接，使待测电流传感器处于断电状态，将母线电流调至满量程(即正向最大值)，接通供电电源二与待测电流传感器的连接，使待测电流传感器得电，读取电流和值，关闭电流源，使母线电流为零，关闭供电电源二，使待测电流传感器再次断电，开启电流源，对母线提供反向满量程电流，再开启供电电源二，再次读取电流和值，两次读取的电流和值都在正常范围内，才算通过此项测试。

本实施例的电流传感器测试方法还包括设置在步骤1之前的步骤a(功耗测试)，步骤a具体为：测量供电电源二的输出电压与输出电流，通过供电电源二的输出电压与输出电流计算待测传感器的功耗，通过功耗来判断待测电流传感器是否有故障。如果功耗明显偏离了正常范围，则判断为故障。

本实施例的电流传感器测试方法还包括在步骤a与步骤1之间的步骤b(零位测试)，步骤b具体为：关闭电流源，开启供电电源二，测试待测电流传感器在没有母线电流输入的情况下的副边输出电流，进而测试待测电流传感器的零位是否正常。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电流传感器测试装置，其特征在于，包括电流源(1)、供电电源一(2)、供电电源二(3)、标准电流传感器(4)与电流表(5)，所述电流源用于对标准电流传感器与待测电流传感器(6)提供原边母线电流，所述电流源的输出端连接有电流母线(11)，电流母线用于依次穿过或缠绕待测电流传感器的磁芯及所述标准电流传感器的磁芯，所述供电电源一与标准电流传感器连接而对标准电流传感器提供工作电压，所述供电电源二用于与待测电流传感器连接而对待测电流传感器提供工作电压，标准电流传感器的副边输出端与待测电流传感器的副边输出端连接且两者的副边输出端均与所述电流表的输入端连接，所述电流母线在标准电流传感器磁芯与待测电流传感器磁芯上的缠绕或穿设方向相反，使得标准电流传感器与待测电流传感器的副边输出端的输出电流方向相反，所述电流表用于测量标准电流传感器与待测电流传感器输出电流部分或全部相抵后的电流和值，从而便于根据该电流和值判断待测电流传感器的精度；

所述电流传感器测试装置还用于实现满量程自恢复测试，具体是：断开供电电源二与待测电流传感器的连接，使待测电流传感器处于断电状态，将母线电流调至满量程，接通供电电源二与待测电流传感器的连接，使待测电流传感器得电，读取电流和值，关闭电流源，使母线电流为零，关闭供电电源二，使待测电流传感器再次断电，开启电流源，对母线提供反向满量程电流，再开启供电电源二，再次读取电流和值，两次读取的电流和值都在正常范围内，通过此项测试。

2.根据权利要求1所述的一种电流传感器测试装置，其特征在于，所述标准电流传感器的变比与待测电流传感器的变比相同或相近，使得所述电流和值始终接近于零。

3.根据权利要求2所述的一种电流传感器测试装置，其特征在于，所述标准电流传感器采用可调变比的电流传感器。

4.根据权利要求1所述的一种电流传感器测试装置，其特征在于，所述电流源为输出电流大小可调、输出电流方向可更换的可控直流电流源。

5.根据权利要求1~4中任意一项所述的电流传感器测试装置设置的一种电流传感器测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将待测电流传感器接入到所述电流传感器测试装置所包括的线路中，使电流源依次输出若干个不同大小和/或不同方向的原边母线电流，若电流表所测得的电流和值一直接近于零，则表明待测电流传感器的工作状态是正常的，通过电流和值可计算得到待测电流传感器的测量精度；

2）将步骤1得到的若干个电流和值进行线性拟合，根据各电流和值之间的线性度来判断待测电流传感器的线性度；

3）断开供电电源二与待测电流传感器的连接，使待测电流传感器处于断电状态，将母线电流调至满量程，接通供电电源二与待测电流传感器的连接，使待测电流传感器得电，读取电流和值，关闭电流源，使母线电流为零，关闭供电电源二，使待测电流传感器再次断电，开启电流源，对母线提供反向满量程电流，再开启供电电源二，再次读取电流和值，两次读取的电流和值都通过，才算通过此项测试。

6.根据权利要求5所述的一种电流传感器测试方法，其特征在于，所述电流传感器测试方法还包括设置在步骤1之前的步骤a，步骤a具体为：测量供电电源二的输出电压与输出电流，通过供电电源二的输出电压与输出电流计算待测电流传感器的功耗，通过功耗来判断待测电流传感器是否有故障。

7.根据权利要求6所述的一种电流传感器测试方法，其特征在于，所述电流传感器测试方法还包括设置在步骤1之前的步骤b，步骤a与步骤b任意先后，步骤b具体为：关闭电流源，测试待测电流传感器在没有母线电流输入的情况下的副边输出电流，进而测试待测电流传感器的零位是否正常。