CN112986889A - 一种配网用电流互感器校验系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种配网用电流互感器校验系统，包括被校验电流互感器、钳形电流传感器和配网用电流互感器校验仪，配网用电流互感器校验仪包括接口模块、数据处理模块和数据分析模块，钳形电流传感器与被校验电流互感器均和接口模块连接，数据处理模块与接口模块相连接，数据分析模块与数据处理模块连接。本发明还提供了一种配网用电流互感器校验方法，将钳形电流传感器和被校验电流互感器的输出信号传输至所述数据处理模块内，数据处理模块处理后送入数据分析模块进行分析计算，得到被校验电流互感器的测量误差并在人机界面模块进行展示。本发明提供的校验系统可在不停电的情况下工作，且提供了创新性A/D数据采集和处理方法，增加了校验的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及电流互感器检测技术领域，尤其是指一种配网用电流互感器校验系统和方法。
背景技术
近几年来，随着我国电力工业中城网及农网的改造，以及供电系统的自动化程度不断提高，电流互感器作为电力系统的一种重要电气设备，已被广泛地应用于继电保护、系统监测和电力系统分析之中。而电流互感器作为一次系统和二次系统间的联络元件，电流互感器的校验工作也显得越发重要。对电流互感器的校验工作是为了进一步的确保供电服务的质量，但在进行电流互感器的校验工作时，由于电力系统现场情况复杂，一般情况下都无法进行带电检测。且现在常见的电流互感器校验设备重量大，不易于运输，在进行电流互感器的校验时，需要采用吊车来配合施工，大大加长了电流互感器的校验检测时间。由于需要断电来进行电流互感器的校验，过长的检测时间会大大影响居民的生产生活，并影响到电力系统的可靠性。所以需要在满足电流互感器的校验检测精度的前提下提供一种可在带电情况下直接进行现场检测的电流互感器误差带电校验系统和方法，提高现场校验效率，降低停电检测带来的损失。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种配网用电流互感器校验系统和方法。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：
一种配网用电流互感器校验系统，包括被校验电流互感器、钳形电流传感器和配网用电流互感器校验仪，所述配网用电流互感器校验仪包括接口模块、数据处理模块和数据分析模块，所述钳形电流传感器和被校验电流互感器均通过所述接口模块与配网用电流互感器校验仪相连接，所述接口模块用于接收并传输钳形电流传感器和被校验电流互感器的输出信号，所述数据处理模块与接口模块相连接，所述数据处理模块用于对接口模块传输的钳形电流传感器和被校验电流互感器的输出信号进行转换和优化处理；所述数据分析模块与数据处理模块相连接，所述数据分析模块用于对处理过后的钳形电流传感器输出信号和被校验电流互感器输出信号进行分析计算；所述钳形电流传感器用于提供数据分析模块分析计算时使用到的比较电压和比较电流。
利用钳形电流传感器来作为与待检测的电流互感器进行误差计算的标准电流传感器，钳形电流传感器的精度高达0.05级，可以对高精度的电流互感器进行校验工作，且钳形电流传感器的重量轻，操作也更为便捷，无需过于复杂的接线。在钳形电流传感器提供的标准电压和标准电流的条件下，利用配网用电路互感器校验仪进行具体的误差值分析，且配网用电路互感器校验仪内采用了创新性的AD采集和数据处理方案，可提高采集精度与系统的测量动态范围。
进一步的，还包括人机界面模块，所述人机界面模块通过接口模块与数据分析模块连接，所述人机界面模块用于显示分析计算数据。
人机界面模块将检测到的数据直接显示在显示屏上，检测人员可以直接获取检测结果，提高了检测效率。
进一步的，所述数据处理模块包括FPGA主板、A\D前端转换模块和多通道A\D模块，所述FPGA主板与多通道A\D模块相连接，所述A\D前端转换模块与多通道A\D模块相连接，所述A\D前端转换模块用于将钳形电流传感器和被校验电流互感器的输出信号转换为小电压信号，所述A\D前端转换模块还对转换后得到的小电压信号进行低通滤波和差分处理，所述多通道A\D模块对A\D前端转换模块处理得到的数据进行数模转换，所述多通道A\D模块还对数模转换后数据进行低通滤波和DFT运算处理。
A\D前端转换模块和多通道A\D模块组成了创新型的AD采集和数据处理方案，有效的减少了信号处理过程中的误差，提高了校验系统的准确度与稳定性。
进一步的，所述数据分析模块包括CPU主板，所述CPU主板通过串口与FPGA主板连接，所述CPU主板用于接收FPGA模块传输的数据，所述CPU主板还对接收的数据进行对比计算，得到被校验电流互感器的测量误差。
利用CPU主板对处理完成的数据进行分析计算，可以对数据进行批量处理，且CPU主板可以通过软件编程的方式来调整数据处理指令，以适应不同类型的被校验电流互感器。
一种配网用电流互感器校验方法，包括以下步骤：
步骤一：选择被校验电流传感器1，将钳形电流传感器和被校验电流传感器1通过接口模块接入配网用电流互感器校验仪内；
步骤二：所述钳形电流传感器和被校验电流传感器1的输出信号传输至所述数据处理模块内，所述数据处理模块首先对钳形电流传感器和被校验电流传感器1的输出信号进行小电压转换处理，再对转换处理后得到的小电压信号进行低通滤波和差分处理，然后对低通滤波和差分处理后数据进行模数转换，最后对模数转换后得到的数据进行低通滤波和DFT运算，所述数据处理模块处理后数据通过串口被送入所述数据分析模块内；
步骤三：数据分析模块对数据处理模块处理后信号进行对比计算，得到被校验电流互感器的测量误差；
步骤四：所述被校验电流互感器的测量误差计算结果数据传输至人机界面模块进行展示。
进一步的，步骤一中所述被校验电流互感器接入配网用电流互感器校验仪时，所述被校验电流互感器所在配网线路处于带电运行状态。
在执行校验步骤时，所述被校验电流传感器一直处于带电状态，解决了传统校验方式无法在带电状态下校验的问题。
进一步的，步骤一中所述钳形电流传感器接入配网用电流互感器校验仪时，所述钳形电流传感器通过阻抗调节阀对所述钳形电流传感器的比差和角差进行补偿。
通过阻抗调节阀调节阻抗，实现对所述标准钳形电流传感器比差和角差的补偿，从而进一步的提高钳形电流传感器的精度。
进一步的，所述钳形电流传感器的输出信号和被校验电流互感器的输出信号均包括电流信号和电压信号，所述钳形电流传感器的电压信号通过装置接口的标准电压数据采集通道采集，所述钳形电流传感器的电流信号通过装置接口的标准电流数据采集通道采集，所述被校验电流互感器的电压信号通过装置接口的被测电压数据采集通道采集，所述被校验电流互感器的电流信号通过装置接口的被测电流数据采集通道采集。
一般的电流互感器校验仪是比较式的，即将标准互感器和被检互感器的二次电流分别输入仪器，通过仪器内部的电阻元件转换为名义值相同的电压，再减出二者电压之相量差，折算为被检互感器相对于标准互感器的比值差和相位差，这种直接比较式校验仪，由于电阻元件参加转换，所得到的结果会产生误差，所以将钳形电流传感器和被校验电流互感器的电压和电流都直接输入至配网用电流互感器校验仪内，减小校验仪的测量误差，进一步提高校验系统的准确度和精度。
本发明的有益效果是：
利用钳形电流穿感器作为校验工作中使用的标准电流互感器，钳形电流传感器的精度达0.05级，支持高精度电流互感器的校验工作，且钳形电流传感器的重量轻，操作简便，为校验工作节省了准备时间。利用配网用电流互感器校验仪进行具体的计算校验工作，且所述配网用电流互感器校验仪针对直接测量法精度偏低的问题，采用了一种新型的AD采集和数据处理算法，有效地减少了信号处理过程中的误差，提高了校验系统的准确度与稳定性，并进一步的提高了校验系统的测量动态范围。所述校验系统全程在不停电情况下进行校验工作，降低了停电带来的损失，保证了用户的正常用电。
附图说明
图1是本发明实施例所述的一种配网用电流互感器校验系统整体框图；
图2是本发明实施例所述的一种配网用电流互感器校验系统装置外观示意图；
图3是本发明实施例所述的一种钳形电流传感器工作原理图；
图4是本发明实施例所述的一种配网用电流互感器校验仪内部结构图；
图5是本发明所述的一种流程示意图；
其中：1、被校验电流互感器，2、钳形电流传感器，3、配网用电流互感器校验仪，4、接口模块，5、数据处理模块，5-1、FPGA主板，5-2、A\D前端转换模块，5-3、多通道A\D模块，6、数据分析模块，6-1、CPU主板，7、人机界面模块，7-1、显示屏，7-2、配网用电流互感器校验仪外表面，8、检测/放大电路，9、阻抗调节电路，10、串口，11、时钟模块，12、其他外设，13、电源模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。
实施例：
一种配网用电流互感器校验系统，如图1所示，包括被校验电流互感器1、钳形电流传感器2和配网用电流互感器校验仪3，所述配网用电流互感器校验仪3包括接口模块4、数据处理模块5和数据分析模块6，所述钳形电流传感器2和被校验电流互感器1均通过所述接口模块4与配网用电流互感器校验仪3相连接，所述接口模块4用于接收并传输钳形电流传感器2和被校验电流互感器1的输出信号，所述数据处理模块5与接口模块4相连接，所述数据处理模块5用于对接口模块4传输的钳形电流传感器2和被校验电流互感器1的输出信号进行转换和优化处理；所述数据分析模块6与数据处理模块5相连接，所述数据分析模块6用于对处理过后的钳形电流传感器2输出信号和被校验电流互感器1输出信号进行分析计算；所述钳形电流传感器2用于提供数据分析模块6分析计算时使用到的比较电压和比较电流。
所述钳形电流传感器2主要包含两部分，开启式传感器和补偿电路盒，辅助部件为连接电缆。钳形电流传感器2为一种双绕组互感器，其工作原理如图3所示，铁心由两个半圆形的结构组成，剖面光滑，可减小铁心的气隙，降低电流传感器的开口对误差的影响，所述钳形电流传感器2还对比差和角差进行补偿，采用了阻抗调节阀进行补偿，通过增加一个检测绕组，检测铁心的磁密状态，其大小表征着一次电流大小。检测绕组上的电压通过检测/放大电路8、阻抗调节电路9后转化为小电流I’，并注入负载中，即钳形电流互感器的二次负载实际获得的电流为自身感应的二次电流I2和小电流I’之和，通过调节阻抗，可实现对所述钳形电流传感器2比差和角差的补偿。
还包括人机界面模块7，所述人机界面模块7通过接口模块4与数据分析模块6连接，所述人机界面模块7用于显示分析计算数据，包括被检验电流互感器的测量误差、采集到的信号数据和数据处理指令等。
如图2所示，接口模块4的数据采集通道4-1和人机界面模块7的显示屏7-1均设置在配网用电流互感器校验仪3外表面7-2上，以方便工作人员进行操作。
如图4所示，所述配网用电流互感器校验仪3内部主要包括两块主板，分别是CPU主板6-1和FPGA主板5-1。所述数据处理模块5包括FPGA主板5-1、A\D前端转换模块5-2和多通道A\D模块5-3，所述多通道A\D模块5-3具体为AD7608数模转换器，所述FPGA主板5-1与多通道A\D模块5-3相连接，所述A\D前端转换模块5-2与多通道A\D模块5-3相连接，所述A\D前端转换模块5-2用于将钳形电流传感器2和被校验电流互感器1的输出信号转换为小电压信号，所述A\D前端转换模块5-2还对转换后得到的小电压信号进行低通滤波和差分处理，所述多通道A\D模块5-3对A\D前端转换模块5-2处理得到的数据进行数模转换，所述多通道A\D模块5-3还对数模转换后数据进行低通滤波和DFT运算处理。所述数据分析模块6包括CPU主板6-1，所述CPU主板6-1通过串口10与FPGA主板5-1连接，所述CPU主板6-1用于接收FPGA模块传输的数据，所述CPU主板6-1还对接收的数据进行对比计算，得到被校验电流互感器1的测量误差。
人机界面模块7则连接在CPU主板6-1上，所述支持配网用电流互感器校验仪3正常工作的电源模块13连接在CPU主板6-1上，电源模块13采用高稳定、低噪声的电源，为所述所有模块提供匹配的电源，而时钟模块11则连接在FPGA主板5-1上，一些系统所需的其他外设12则均连接在FPGA主板5-1上。
一种配网用电流互感器校验方法，如图5所示，包括以下步骤：
步骤一：选择被校验电流传感器1，将钳形电流传感器2和被校验电流传感器1通过接口模块4接入配网用电流互感器校验仪3内；
步骤二：所述钳形电流传感器2和被校验电流传感器1的输出信号传输至所述数据处理模块5内，所述数据处理模块5首先对钳形电流传感器2和被校验电流传感器1的输出信号进行小电压转换处理，再对转换处理后得到的小电压信号进行低通滤波和差分处理，然后对低通滤波和差分处理后数据进行模数转换，最后对模数转换后得到的数据进行低通滤波和DFT运算，所述数据处理模块5处理后数据通过串口10被送入所述数据分析模块6内；
步骤三：数据分析模块6对数据处理模块5处理后信号进行对比计算，得到被校验电流互感器1的测量误差；
步骤四：所述被校验电流互感器1的测量误差计算结果数据传输至人机界面模块7进行展示。
步骤一中所述被校验电流互感器1接入配网用电流互感器校验仪3时，所述被校验电流互感器1所在配网线路处于带电运行状态。
步骤一中所述钳形电流传感器2接入配网用电流互感器校验仪3时，所述钳形电流传感器2通过阻抗调节阀对所述钳形电流传感器2的比差和角差进行补偿。
所述钳形电流传感器2的输出信号和被校验电流传感器1的输出信号均包括电流信号和电压信号，所述钳形电流传感器2的电压信号通过装置接口的标准电压数据采集通道采集，所述钳形电流传感器2的电流信号通过装置接口的标准电流数据采集通道采集，所述被校验电流互感器1的电压信号通过装置接口的被测电压数据采集通道采集，所述被校验电流互感器1的电流信号通过装置接口的被测电流数据采集通道采集。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (8)
1.一种配网用电流互感器校验系统，其特征在于，包括被校验电流互感器(1)、钳形电流传感器(2)和配网用电流互感器校验仪(3)，所述配网用电流互感器校验仪(3)包括接口模块(4)、数据处理模块(5)和数据分析模块(6)，所述钳形电流传感器(2)和被校验电流互感器(1)均通过所述接口模块(4)与配网用电流互感器校验仪(3)相连接，所述接口模块(4)用于接收并传输钳形电流传感器(2)和被校验电流互感器(1)的输出信号，所述数据处理模块(5)与接口模块(4)相连接，所述数据处理模块(5)用于对接口模块(4)传输的钳形电流传感器(2)和被校验电流互感器(1)的输出信号进行转换和优化处理；所述数据分析模块(6)与数据处理模块(5)相连接，所述数据分析模块(6)用于对处理过后的钳形电流传感器(2)输出信号和被校验电流互感器(1)输出信号进行分析计算；所述钳形电流传感器(2)用于提供数据分析模块(6)分析计算时使用到的比较电压和比较电流。
2.根据权利要求1所述的一种配网用电流互感器校验系统，其特征在于，还包括人机界面模块(7)，所述人机界面模块(7)通过接口模块(4)与数据分析模块(6)连接，所述人机界面模块(7)用于显示分析计算数据。
3.根据权利要求1所述的一种配网用电流互感器校验系统，其特征在于，所述数据处理模块(5)包括FPGA主板(5-1)、A\D前端转换模块(5-2)和多通道A\D模块(5-3)，所述FPGA主板(5-1)与多通道A\D模块(5-3)相连接，所述A\D前端转换模块(5-2)与多通道A\D模块(5-3)相连接，所述A\D前端转换模块(5-2)用于将钳形电流传感器(2)和被校验电流互感器(1)的输出信号转换为小电压信号，所述A\D前端转换模块(5-2)还对转换后得到的小电压信号进行低通滤波和差分处理，所述多通道A\D模块(5-3)对A\D前端转换模块(5-2)处理得到的数据进行数模转换，所述多通道A\D模块(5-3)还对数模转换后数据进行低通滤波和DFT运算处理。
4.根据权利要求1所述的一种配网用电流互感器校验系统，其特征在于，所述数据分析模块(6)包括CPU主板(6-1)，所述CPU主板(6-1)通过串口(10)与FPGA主板(5-1)连接，所述CPU主板(6-1)用于接收FPGA主板(5-1)传输的数据，所述CPU主板(6-1)还对接收的数据进行对比计算，得到被校验电流互感器(1)的测量误差。
5.一种配网用电流互感器校验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：选择被校验电流互感器(1)，将钳形电流传感器(2)和被校验电流互感器(1)通过接口模块(4)接入配网用电流互感器校验仪(3)内；
步骤二：所述钳形电流传感器(2)和被校验电流互感器(1)的输出信号传输至所述数据处理模块(5)内，所述数据处理模块(5)首先对钳形电流传感器(2)和被校验电流互感器(1)的输出信号进行小电压转换处理，再对转换处理后得到的小电压信号进行低通滤波和差分处理，然后对低通滤波和差分处理后数据进行模数转换，最后对模数转换后得到的数据进行低通滤波和DFT运算，所述数据处理模块(5)处理后数据通过串口被送入所述数据分析模块(6)内；
步骤三：数据分析模块(6)对数据处理模块(5)处理后信号进行对比计算，得到被校验电流互感器(1)的测量误差；
步骤四：所述被校验电流互感器(1)的测量误差计算结果数据传输至人机界面模块(7)进行展示。
6.根据权利要求5所述的一种配网用电流互感器校验方法，其特征在于，步骤一中所述被校验电流互感器(1)接入配网用电流互感器校验仪(3)时，所述被校验电流互感器(1)所在配网线路处于带电运行状态。
7.根据权利要求5所述的一种配网用电流互感器校验方法，其特征在于，步骤一中所述钳形电流传感器(2)接入配网用电流互感器校验仪(3)时，所述钳形电流传感器(2)通过阻抗调节阀对所述钳形电流传感器(2)的比差和角差进行补偿。
8.根据权利要求5所述的一种配网用电流互感器校验方法，其特征在于，所述钳形电流传感器(2)的输出信号和被校验电流互感器的输出信号均包括电流信号和电压信号，所述钳形电流传感器(2)的电压信号通过接口模块(4)的标准电压数据采集通道采集，所述钳形电流传感器(2)的电流信号通过接口模块(4)的标准电流数据采集通道采集，所述被校验电流互感器(1)的电压信号通过接口模块(4)的被测电压数据采集通道采集，所述被校验电流互感器(1)的电流信号通过接口模块(4)的被测电流数据采集通道采集。
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