CN115184854A - 一种高压介质损耗测试仪的校准方法 - Google Patents

一种高压介质损耗测试仪的校准方法 Download PDF

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张杰梁
林勇
赵斯衎
张煌辉
方杰
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姜立斌
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Abstract

一种高压介质损耗测试仪的校准方法，设计一校准装置，包括：电压及频率采样电路、实物负载、参考标准电容、电流采样电路、精密移相电路、电流功率放大调整电路；高压介质损耗测试仪的输出电压经电压频率采样电路分两路输出，一路加至实物负载上、另一路输出与参考标准电容相联；参考标准电容一路经电流采样电路输出、另一路经精密移相电路输出至电流功率放大调整电路输出；采用模拟电容的方式加移相电路方式来模拟不同的介质损耗值，改变传统采用改变多个电阻值方式来模拟不同介质损耗值的方法，实现了只要通过调整电流方式就可以模拟出不同的介质损耗值，具有灵活度高、可靠性强的优点。

Description

一种高压介质损耗测试仪的校准方法
技术领域
本发明属于电气设备介质检测仪的校准技术领域，具体涉及一种高压介质损耗测试仪的校准方法。
背景技术
高压介质损耗测试仪，是发电厂、变电站等现场或实验室测试各种高压电力设备介损正切值及电容量的高精度测试仪器。该仪器为一体化结构，内置介损测试电桥，可变频调压电源，升压变压器和SF6高稳定度标准电容器。测试高压源由仪器内部的逆变器产生，经变压器升压后用于被试品测试。频率可变，为45Hz或55Hz，55Hz或65Hz，采用数字陷波技术，避开了工频电场对测试的干扰，从根本上解决了强电场干扰下准确测量的难题。同时适用于全部停电后用发电机供电检测的场合。该仪器配以绝缘油杯可测试绝缘油介质损耗。
为了保证高压介质损耗测试仪的正常工作，需要定期对其进行检定校准，确保高压介质损耗测试仪量值溯源的准确与统一。国家已发布JJG1126-2016《高压介质损耗因数测试仪检定规程》，规程规定需要至少对5个电容值进行检定。国内外现有的介损标准都采用实物标准电容，同时采用串联模型产生标准的损耗值，但是对于10nf以上的电容，受限于制作标准电容的工艺，无法制作出大容量的标准电容，因而很难模拟出大电容的标准介质损耗值，只能模拟出小电容的介质损耗值，不能满足国家的检定规程。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种可靠性强、灵活度高的高压介质损耗测试仪的校准方法。
本发明是这样实现的：
一种高压介质损耗测试仪的校准方法，包括如下步骤：
步骤一：设计一校准装置，该校准装置包括：电压及频率采样电路、实物负载、参考标准电容、电流采样电路、精密移相电路、电流功率放大调整电路；
所述高压介质损耗测试仪的输出电压经所述电压频率采样电路分两路输出，一路加至所述实物负载上、另一路输出与所述参考标准电容相联；
所述参考标准电容一路经所述电流采样电路输出、另一路经所述精密移相电路输出；所述精密移相电路，包括：电阻R1、电容C1、变压器T1、电阻R2；所述变压器T1的原边与电阻R1、电容C1并联；所述电容C1和所述电阻R1串联；所述变压器的副边与电阻R2并联；
所述精密移相电路经所述电流功率放大调整电路输出；
所述实物负载和所述电流采样电路的另一路均接地；
步骤二：校准：
高压介质损耗测试仪输出电压U加在参考电容Cr时，经过电流采样电路采集得到流过参考电容的电流为Ir，则根据欧姆定律和电容的容抗的定义可以计算出电容Cr值为：
Figure BDA0003699941700000021
其中，f为电压频率采样电路测量的频率值，j为虚数，w为角频率；
设定要模拟的电容为Cm，流过模拟电容的电流为Im，根据公式(1)可知，参考电容Cm为：
Figure BDA0003699941700000022
Figure BDA0003699941700000031
高压介质损耗测试仪输出电压加在参考电容Cr时，电流采样电路采集得到流过参考电容的电流Ir与高压介质损耗测试仪输出电压U的相角为-90度；参考电容的电流Ir经精密移相电路的电容C1、变压器T1后得到的电流经电流功率调整放大电路输出为Im，此时Im电流与高压介质损耗测试仪输出电压U的相角为0度；
故参考电容的电流Ir经过移相和电流调整功率放大后，输出的电流Im与Ir的关系为：
Im＝k×Ir
(3)
k为参考电容的电流Ir的放大倍数；
结合公式(1)(2)可以计算出模拟电容的大小为：
Cm＝k×Cr
(4)
k为参考电容的电流Ir的放大倍数；
根据公式(4)可知，只要准确将参考电容的电流进行放大，就能模拟出不同的标准电容；
同时对参考电容的电流Ir进行移相，并且经移相电流放大后得到的电流Im是与高压介质损耗测试仪输出电压U同相的，通过将参考电容的电流进行放大而模拟出不同的介质标准损耗值。
本发明的优点在于：本发明采用模拟的方式产生标准的大电容来替代实物标准电容，能够有效解决当前工艺手段无法制作出大容量标准电容的问题。本发明采用模拟电容的方式加移相电路方式来模拟不同的介质损耗值，改变传统采用改变多个电阻值方式来模拟不同介质损耗值的方法，实现了只要通过调整电流方式就可以模拟出不同的介质损耗值，具有灵活度高、可靠性强的优点。本发明构思新颖独特，实现方案具体实用。通过对参考电容的电流进行放大，同时对参考电容的电流进行移相，就可以模拟不同的标准电容和标准损耗值，电容值、介质损耗值均连可调，整体电路结构简单，具有较好的使用价值。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。
图1是本发明的校准装置的电路原理示意图。
图2是本发明的校准装置中精密移相电路的一具体实施例电路图。
图3是本发明中的具体实施例相关参量向量图。
具体实施方式
一种高压介质损耗测试仪的校准方法，包括如下步骤：
步骤一：设计一校准装置，如图1所示，该校准装置，包括：电压及频率采样电路、实物负载R、参考标准电容Cr、电流采样电路、精密移相电路、电流功率放大调整电路，
高压介质损耗测试仪输出电压经电压频率采样电路分两路输出，一路加至实物负载R上、高压介质损耗测试仪输出电压另一路输出与参考标准电容相联、所述参考标准电容一路经电流采样电路输出、另一路经精密移相电路输出、所述精密移相电路经电流功率放大调整电路输出。
所述精密移相电路经所述电流功率放大调整电路输出；
所述实物负载R和所述电流采样电路的另一路均接地。
图2为本实施例的精密移相电路具体实施例电路原理图，精密移相电路，包括：电阻R1、电容C1、变压器T1、电阻R2；所述变压器T1的原边与电阻R1、电容C1并联；所述电容C1和所述电阻R1串联；所述变压器的副边与电阻R2并联。
步骤二：校准：
高压介质损耗测试仪输出电压U加在参考电容Cr时，经过电流采样电路采集得到流过参考电容的电流为Ir，则根据欧姆定律和电容的容抗的定义可以计算出电容Cr值为：
Figure BDA0003699941700000041
Figure BDA0003699941700000051
其中，f为电压频率采样电路测量的频率值，j为虚数，w为角频率；
设定要模拟的电容为Cm，流过模拟电容的电流为Im，根据公式(1)可知，参考电容Cm为：
Figure BDA0003699941700000052
高压介质损耗测试仪输出电压加在参考电容Cr时，电流采样电路采集得到流过参考电容的电流Ir与高压介质损耗测试仪输出电压U的相角为-90度；参考电容的电流Ir经精密移相电路的电容C1、变压器T1后得到的电流经电流功率调整放大电路输出为Im，此时Im电流与高压介质损耗测试仪输出电压U的相角为0度；高压介质损耗测试仪输出电压U、参考电容的电流Ir、Im三个参量的相位向量关系图如图3所示。
故参考电容的电流Ir经过移相和电流调整功率放大后，输出的电流Im与Ir的关系为：
Im＝k×Ir
(3)
k为参考电容的电流Ir的放大倍数；
结合公式(1)(2)可以计算出模拟电容的大小为：
Cm＝k×Cr
(4)
k为参考电容的电流Ir的放大倍数；
根据公式(4)可知，只要准确将参考电容的电流进行放大，就可以模拟出不同的标准电容；
同时对参考电容的电流Ir进行移相，并且经移相电流放大后得到的电流Im是与高压介质损耗测试仪输出电压U同相的，通过将参考电容的电流进行放大而模拟出不同的介质标准损耗值。
本发明采用模拟的方式产生标准的大电容来替代实物标准电容，能够有效解决当前工艺手段无法制作出大容量标准电容的问题。本发明采用模拟电容的方式加移相电路方式来模拟不同的介质损耗值，改变传统采用改变多个电阻值方式来模拟不同介质损耗值的方法，实现了只要通过调整电流方式就可以模拟出不同的介质损耗值，具有灵活度高、可靠性强的优点。本发明构思新颖独特，实现方案具体实用。通过对参考电容的电流进行放大，同时对参考电容的电流进行移相，就可以模拟不同的标准电容和标准损耗值，电容值、介质损耗值均连可调，整体电路结构简单，具有较好的使用价值。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (1)

1.一种高压介质损耗测试仪的校准方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：设计一校准装置，该校准装置包括：电压及频率采样电路、实物负载、参考标准电容、电流采样电路、精密移相电路、电流功率放大调整电路；
所述高压介质损耗测试仪的输出电压经所述电压频率采样电路分两路输出，一路加至所述实物负载上、另一路输出与所述参考标准电容相联；
所述参考标准电容一路经所述电流采样电路输出、另一路经所述精密移相电路输出；所述精密移相电路，包括：电阻R1、电容C1、变压器T1、电阻R2；所述变压器T1的原边与电阻R1、电容C1并联；所述电容C1和所述电阻R1串联；所述变压器的副边与电阻R2并联；
所述精密移相电路经所述电流功率放大调整电路输出；
所述实物负载和所述电流采样电路的另一路均接地；
步骤二：校准：
高压介质损耗测试仪输出电压U加在参考电容Cr时，经过电流采样电路采集得到流过参考电容的电流为Ir，则根据欧姆定律和电容的容抗的定义可以计算出电容Cr值为：
Figure FDA0003699941690000011
其中，f为电压频率采样电路测量的频率值，j为虚数，w为角频率；
设定要模拟的电容为Cm，流过模拟电容的电流为Im，根据公式(1)可知，参考电容Cm为：
Figure FDA0003699941690000012
Figure FDA0003699941690000021
高压介质损耗测试仪输出电压加在参考电容Cr时，电流采样电路采集得到流过参考电容的电流Ir与高压介质损耗测试仪输出电压U的相角为-90度；参考电容的电流Ir经精密移相电路的电容C1、变压器T1后得到的电流经电流功率调整放大电路输出为Im，此时Im电流与高压介质损耗测试仪输出电压U的相角为0度；
故参考电容的电流Ir经过移相和电流调整功率放大后，输出的电流Im与Ir的关系为：
Im＝k×Ir
(3)
k为参考电容的电流Ir的放大倍数；
结合公式(1)(2)可以计算出模拟电容的大小为：
Cm＝k×Cr
(4)
k为参考电容的电流Ir的放大倍数；
根据公式(4)可知，只要准确将参考电容的电流进行放大，就能模拟出不同的标准电容；
同时对参考电容的电流Ir进行移相，并且经移相电流放大后得到的电流Im是与高压介质损耗测试仪输出电压U同相的，通过将参考电容的电流进行放大而模拟出不同的介质标准损耗值。
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