CN108761375B - 一种低功耗程控式电流互感器现场检定装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种低功耗程控式电流互感器现场检定装置法，属于互感器检测技术领域，主要解决电流互感器现场检定时功耗高、一次大电流导线连接困难、全电流升流困难的问题。包括程控式电子功率源、升流器、标准电流互感器、电流负荷箱、前置信号切换控制单元和程控式互感器校验仪。所述程控电子功率源输出端连接升流器输入端，升流器输出端为标准电流互感器和被检电流互感器提供一次电流，二者的二次电流或电压信号输入前置信号切换与控制单元完成信号转换，转换后的信号经程控式互感器校验仪处理，进行误差测量和二次励磁电流测量。所需一次导线重量大为减轻，易连接，检定过程电源输出和测量点误差数据采集为程控式，保证测量准确度，提高了效率。

Description

一种低功耗程控式电流互感器现场检定装置

技术领域

本发明属于互感器检测技术领域，具体涉及一种低功耗程控式电流互感器现场检定装置。

背景技术

根据JJG313-2010《测量用电流互感器》和JJG1021-2007《电力互感器》检定规程的规定：电力互感器的测量点为1％、5％、20％、100％、120％额定电流点，对于大电流和高压互感器宜在至少一次全量程升降之后读取检定数据。现场检定电流互感器时由于一次电流回路阻抗大、回路压降大，所需电源容量从几千伏安到上百千伏安，测量功耗远超现场电源条件，另外测量时所需一次大电流导线长度长、重量重、连接困难，导致测试时升流困难，很难在全电流下对被检互感器进行试验。

发明内容

本发明主要解决电流互感器现场检定时功耗高、一次大电流导线连接困难、全电流升流困难的问题，提供一种低功耗程控式电流互感器现场检定装置。

本发明提供了一种低功耗程控式电流互感器现场检定装置。解决了电流互感器现场检定时功耗高、一次大电流导线连接困难、全电流升流困难的技术问题，实现了利用本申请中的装置低功耗、程控式自动测量、效率高、准确度高的技术效果。充分利用既有装置，采用专用的程控功率源和程控式互感器校验仪，既有效利用了测量器具，又能解决现场测试的技术难题，达到了节省开支，高效安全检测的管理能效。

为了解决电流互感器现场检定时要求保证测量准确度，功耗低的问题，本申请提供了一种低功耗程控式电流互感器现场检定装置，装置最大输出400A一次电流，并在此电流下测量1％、5％、20％额定电流点在上限负荷和下限负荷下误差，然后在400A一次电流测量点开始直接测一次励磁电流并折算至二次励磁电流，计算此励磁电流相应于额定二次电流无补偿的误差，推算出20％、100％、120％额定电流点误差。由于一次电流最大输出为400A，测量回路所需功耗降为原来所需功耗的20％，一次回路通过电流小，所需一次导线重量大为减轻，容易连接，整个检定过程电源输出和测量点误差数据采集为程控式，保证了测量准确度，同时提高了效率。

本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案是：

一种低功耗程控式电流互感器现场检定装置，包括程控式电子功率源、升流器、标准电流互感器、电流负荷箱、前置信号切换控制单元和程控式互感器校验仪。所述程控电子功率源输出端连接升流器输入端，升流器输出端为标准电流互感器和被检电流互感器提供一次电流，二者的二次电流或电压信号输入前置信号切换与控制单元完成信号转换，转换后的信号经程控式互感器校验仪处理，进行误差测量和二次励磁电流测量。

进一步地，程控式电子功率源包括功率放大器和控制单元。所述功率放大器输入电压为AC220V，输出电压为AC 0～250V，调节细度0.1V，输出功率1～5kVA，功率放大器既保证了测试回路的功率输出，又保证了小电流测量点1％、5％、20％额定电流点的准确测量，以及小电压信号的精细调节；所述控制单元实现了程控式逻辑控制，根据互感器校验仪的测量点输出信号控制功率放大器电压升降，实现测量过程程控自动的目的。

进一步地，升流器输入电压为0～250V，输出电压为2.5V～10V，最大输出电流2000A，在测试回路负荷大，压降大的情况下保证400A电流输出，所述升流器主要为标准电流互感器和被检电流互感器提供一次电流。

进一步地，标准电流互感器电流比为5～2000/5A、1A准确级为0.02S级，标准电流互感器用作检定标准器，与被检电流互感器进行比较，其准确级比被检电流互感器至少高2个准确度级别，用以保证测量准确性，其准确度等级符合检定规程要求。

进一步地，电流负荷箱工作电流为5A或1A，负荷范围为2.5～80VA，精度为±3％，用来模拟被检电流互感器的工作负荷，其性能指标符合检定规程要求。

进一步地，前置信号切换与控制单元包括标准二次信号采样，差值电流及励磁电流采样，感应电动势采样及工作状态逻辑控制和信号切换，所述前置信号切换对应于校验仪误差测试工作状态和励磁电流测试工作状态，所述控制单元用以控制程控式电子功率源电压输出升降和信号切换的逻辑控制。

进一步地，程控式互感器校验仪包括输入信号采样，信号处理，A/D转换，数据分析计算及数据显示存储，所述程控式互感器校验仪主要用来读取被检互感器的误差数据及参数的读取。

进一步地，装置工作流程如下：

1)将程控电子功率源、升流器、标准电流互感器、电流负荷箱、程控式互感器校验仪及被检电流互感器，按照JJG313-2010《测量用电流互感器》和JJG1021-2007《电力互感器》检定规程中电流互感器比较法检定线路接线。

2)装置输入被测电流互感器的额定一次电流，额定二次电流，上限负荷，下限负荷，准确等级等相关参数。

3)装置启动测试1％、5％、20％额定电流点误差并自动记录。

4)装置输出电压退回零位后，启动励磁电流测试并记录20％、100％、120％额定电流相应感应电势下三点励磁电流，直接显示20％、100％、120％三点误差。

5)改变被检电流互感器二次负荷为下限负荷，重复以上1)、2)、3)、4)步骤，测得被检电流互感器下限负荷下误差。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有以下技术效果或优点：

本发明在检定现场电流互感器时按照JJG313-2010《测量用电流互感器》和JJG1021-2007《电力互感器》检定规程中电流互感器比较法检定线路接线，实测被检电流互感器在1％、5％、20％点误差，误差数据真实可靠；实测励磁电流计算误差时，无须换线，装置自动对前置信号进行切换，简单快捷，易于操作；一次电流只须升到400A，测试回路功耗大大降低，连接导线重量大为减轻；程控式测试可保证精确采样，提高了测试准确度；彻底解决了现场升流困难的技术难题。

附图说明

图1是本发明原理图；

图2是本发明所述程控式互感器校验仪原理框图。

图中：101—程控式电子功率源，102—升流器，103—标准电流互感器，104—被检电流互感器，105—电流负荷箱，106—前置信号切换控制单元，107—程控式互感器校验仪；201—标准电流转换器，202—电压信号转换器，203—小电流采样器；301—数据处理与分析比较器，302—数据显示器；L—市电火线接线端，N—市电零线接线端；A—程控式电子功率源的输入高压端，X—程控式电子功率源的输入低压端，a—程控式电子功率源的输出高压端，x—程控式电子功率源的输出低压端；250V—升流器输入高压端，±—升流器输入低压端，La—升流器的输出极性端，Lb—升流器的输出非极性端；L1—标准电流互感器的一次极性端：L2—标准电流互感器的一次非极性端，K1—标准电流互感器的二次极性端；K2—标准电流互感器的二次非极性端；P1—被检电流互感器的一次极性端；P2—被检电流互感器的一次非极性端，S1—被检电流互感器的二次极性端；S2—被检电流互感器的二次非极性端；T0—标准电流输入极性端，Tx—标准电流接地端，K—差值电流和感应电压输入极性端，D—差值电流和感应电压接地端；CT1—标准电流转换器,CT2—小电流采样器,PT—电压信号转换器；R—标准电流转换器的取样电阻；R1—小电流采样器的取样电阻；U—电压信号转换器的电压信号；ΔU—小电流采样器的小电压信号；J1—一号继电器；J2—二号继电器；J3—三号继电器。

具体实施方式

如图1所示，装置包括程控式电子功率源101、升流器102、标准电流互感器103，被检电流互感器104、电流负荷箱105，前置信号切换控制单元106，程控式互感器校验仪107；其特点是：程控式电子功率源的输入高压端A和程控式电子功率源的输入低压端X间接入AC220V电源的市电火线接线端L和市电零线接线端N端，程控式电子功率源的输出高压端a和程控式电子功率源的输出低压端x接升流器102的升流器输入高压端250V和升流器输入低压端±，升流器的输出极性端La和升流器的输出非极性端Lb分别接标准电流互感器的一次非极性端L2和被检电流互感器的一次非极性端P2，标准电流互感器的一次极性端L1和被检电流互感器的一次极性端P1短接，标准电流互感器的二次非极性端K2和被检电流互感器的二次非极性端S2分别接前置信号切换控制单元106的标准电流输入极性端T0和电流负荷箱105的一端，标准电流互感器的二次极性端K1和被检电流互感器的二次极性端S1短接，其中标准电流互感器的二次极性端K1接前置信号切换控制单元106的差值电流和感应电压输入极性端K，电流负荷箱105的另一端接前置信号切换控制单元106的标准电流接地端Tx端，前置信号切换控制单元106的差值电流和感应电压接地端D接地。所述程控式互感器校验仪107包括前置信号转换与控制单元106，数据处理与分析比较器301，数据显示器302，所述前置信号转换与控制单元106包括一号继电器J1、二号继电器J2、三号继电器J3和标准电流转换器201，电压信号转换器202，小电流采样器203。所述一号继电器J1、二号继电器J2、三号继电器J3用于切换标准电流输入极性端To、标准电流接地端Tx和差值电流和感应电压输入极性端K、差值电流和感应电压接地端D的输入信号，只有在测二次励磁电流时，一号继电器J1、二号继电器J2、三号继电器J3动作，标准电流转换器201用于将标准电流互感器二次信号转换为有效值为2V的电压信号U，R为取样电阻，R＝100Ω，电压信号转换器202用于将被检电流互感器二次感应电势转换为有效值为4V的电压信号U，小电流采样器203用于将比较法检定线路中差值电流或被检互感器二次励磁电流ΔI2转换为小电压信号ΔU，R1为取样电阻，R1＝1kΩ，所述数据处理与分析比较器301用于对输入的信号U和小电压信号ΔU进行放大、滤波、分析比较，分解为同相分量f和正交分量δ，数据显示器302用于实时显示误差数据结果。

一种低功耗程控式电流互感器现场检定测试方法，其特点是：包括如下步骤：

1)装置在上限负荷、下限负荷、空载情况下测试额定电流百分数1％、5％点误差分别为εn1、εn5、εx1、εx5、εo1、εo5误差并记录。

误差表达式为：

式(1)中为电流百分数i点误差，f_i为电流百分数i点比差值，δ_i为电流百分数i点相位差，所以测量得到被检电流互感器在1％、5％电流点上限负荷、下限负荷、空载情况下的误差分别为：

2)装置继续自动升电流至一次电流400A，相应于电流百分数为其中I1n为额定一次电流，测定此时上限负荷εm和空载误差εmo，并记录，则

又

式(10)中Z₂为被检互感器二次绕组内阻抗，Ym为励磁导纳，εb为补偿值，常数。

对式(10)取导数，则

dε_m＝Z₂dY_m (11)

故测得dε_m和dY_m可得

3)降电压至零，计算被检互感器在电流百分数m％、20％、100％和120％点感应电势Em、E₁₀₀、E₁₂₀。

其中

式(13)、(14)、(15)、(16)中分别为m％、20％、100％、120％点二次电流，Z为被检电流互感器二次负荷，由被检互感器铭牌直读。

4)在m％、20％、100％、120％额定电流点对应的二次感应电势Em、E₂₀、E₁₀₀、E₁₂₀下直接测一次励磁电流并折算到二次励磁电流电流互感器误差由励磁电流引起，由电流互感器误差定义可知：

其中为二次励磁电流，/>为电流互感器无补偿误差，那么：

由(18)、(19)、(20)、(21)可知，

由(22)、(23)、(24)可知，直接测定二次感应电势Em、E₂₀、E₁₀₀、E₁₂₀下励磁电流即可得到电流互感器在额定负荷下20％、100％、120％三点误差，同理Z为下限负荷时可测得被检互感器下限负荷下误差为εx20、εx100、εx120。

本发明在检定现场电流互感器时按照JJG313-2010《测量用电流互感器》和JJG1021-2007《电力互感器》检定规程中电流互感器比较法检定线路接线，实测被检电流互感器在1％、5％、20％点误差，误差数据真实可靠；实测励磁电流计算误差时，无须换线，装置自动对前置信号进行切换，简单快捷，易于操作；一次电流只须升到400A，测试回路功耗大大降低，连接导线重量大为减轻；程控式测试可保证精确采样，提高了测试准确度；彻底解决了现场升流困难的技术难题。

Claims (6)

1.一种低功耗程控式电流互感器现场检定装置，包括程控式电子功率源(101)、升流器(102)、标准电流互感器(103)、电流负荷箱(105)、前置信号切换控制单元(106)和程控式互感器校验仪(107)；其特征在于，所述程控式电子功率源(101)输出端连接升流器(102)输入端，升流器(102)输出端为标准电流互感器(103)和被检电流互感器(104)提供一次电流，二者的二次电流或电压信号输入前置信号切换与控制单元(106)完成信号转换，转换后的信号经程控式互感器校验仪(107)处理，进行误差测量和二次励磁电流测量；

所述前置信号切换与控制单元(106)包括标准二次信号采样，差值电流及励磁电流采样，感应电动势采样及工作状态逻辑控制和信号切换，所述前置信号切换对应于校验仪误差测试工作状态和励磁电流测试工作状态，所述控制单元用以控制程控式电子功率源电压输出升降和信号切换的逻辑控制；

所述程控式互感器校验仪(107)包括输入信号采样，信号处理，A/D转换(301)，数据分析计算及数据显示存储(302)，所述程控式互感器校验仪(107)主要用来读取被检互感器的误差数据及参数的读取。

2.根据权利要求1所述的低功耗程控式电流互感器现场检定装置，其特征在于：所述程控式电子功率源(101)包括功率放大器和控制单元；所述功率放大器输入电压为AC220V，输出电压为AC0～250V，调节细度0.1V，输出功率1～5kVA，功率放大器既保证了测试回路的功率输出，又保证了小电流测量点1％、5％、20％额定电流点的准确测量，以及小电压信号的精细调节；所述控制单元实现了程控式逻辑控制，根据互感器校验仪的测量点输出信号控制功率放大器电压升降，实现测量过程程控自动的目的。

3.根据权利要求1所述的低功耗程控式电流互感器现场检定装置，其特征在于，所述升流器(102)输入电压为0～250V，输出电压为2.5V～10V，最大输出电流2000A，在测试回路负荷大，压降大的情况下保证400A电流输出，所述升流器(102)主要为标准电流互感器(103)和被检电流互感器(104)提供一次电流。

4.根据权利要求1所述的低功耗程控式电流互感器现场检定装置，其特征在于，所述标准电流互感器(103)电流比为5～2000/5A、1A准确级为0.02S级，标准电流互感器(103)用作检定标准器，与被检电流互感器(104)进行比较，其准确级比被检电流互感器至少高2个准确度级别，用以保证测量准确性，其准确度等级符合检定规程要求。

5.根据权利要求1所述的低功耗程控式电流互感器现场检定装置，其特征在于：所述电流负荷箱(105)工作电流为5A或1A，负荷范围为2.5～80VA，精度为±3％，用来模拟被检电流互感器的工作负荷，其性能指标符合检定规程要求。

6.一种低功耗程控式电流互感器现场检定测试方法，其特点是：包括如下步骤：

1)装置在上限负荷、下限负荷、空载情况下测试额定电流百分数1％、5％点误差分别为εn1、εn5、εx1、εx5、εo1、εo5误差并记录；

误差表达式为：

式(1)中为电流百分数i点误差，f_i为电流百分数i点比差值，δ_i为电流百分数i点相位差，所以测量得到被检电流互感器在1％、5％电流点上限负荷、下限负荷、空载情况下的误差分别为：

2)装置继续自动升电流至一次电流400A，相应于电流百分数为其中I1n为额定一次电流，测定此时上限负荷εm和空载误差εmo，并记录，则

又

式(10)中Z2为被检互感器二次绕组内阻抗，Ym为励磁导纳，εb为补偿值，常数；

对式(10)取导数，则

dε_m＝Z₂dY_m....(11)

故测得dε_m和dY_m可得

3)降电压至零，计算被检互感器在电流百分数m％、20％、100％和120％点感应电势Em、E₁₀₀、E₁₂₀；

其中

式(13)、(14)、(15)、(16)中分别为m％、20％、100％、120％点二次电流，Z为被检电流互感器二次负荷，由被检互感器铭牌直读；

4)在m％、20％、100％、120％额定电流点对应的二次感应电势Em、E₁₀、E₁₀₀、E₁₂₀下直接测一次励磁电流并折算到二次励磁电流电流互感器误差由励磁电流引起，由电流互感器误差定义可知：

其中为二次励磁电流，/>为电流互感器无补偿误差，那么：

由(18)、(19)、(20)、(21)可知，

由(22)、(23)、(24)可知，直接测定二次感应电势Em、E₂₀、E₁₀₀、E₁₂₀下励磁电流即可得到电流互感器在额定负荷下20％、100％、120％三点误差，同理Z为下限负荷时可测得被检互感器下限负荷下误差为εx20、εx100、εx120。