CN201514455U - 一种电力用ct/pt的综合试验测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电力用CT/PT的综合试验测试仪，连接如下：直流开关电源与逆变器相连，工控机分别与LCD显示屏、键盘、数字信号处理单元相连，数字信号处理单元分别与3路隔离的采样信号放大和AD转换电路、驱动控制与保护电路相连，直流开关电源和逆变器与驱动控制与保护电路相连，综合试验测试仪设有6个端子，①、②二个为电源输出端子，③、④二个为输出电压测量端子，⑤、⑥二个为感应电压测量端子，逆变器的二个输出端与端子①、②相连，三路隔离的采样信号放大和AD转换电路分别与逆变器的输出端、端子③④相连、端子⑤⑥相连。本实用新型集CT/PT特性试验于一体，测量速度快、精度高，可完成现场0.2S级CT的变比试验。

Description

一种电力用CT/PT的综合试验测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种供电管理部门使用的测试仪，具体涉及一种用低频法对CT进行伏安特性试验、用电压法测量CT变比、极性、比差和角差的测试仪，也是一种用低频法对PT进行伏安特性试验、用电压法测量PT变比、极性的测试仪，属于测试仪器技术领域。

背景技术

电力用电流、电压互感器(CT/PT)是电力系统继电保护、计量中很重要的一个环节，其性能质量的好坏会直接影响电力系统的安全稳定运行、继电保护装置的正确动作和计量计费的准确。电流互感器的主要测试项目为伏安特性、误差曲线、变比以及极性、比差和角差，电压互感器的主要测试项目为伏安特性、变比以及极性。

伏安特性是互感器一次侧开路时，二次侧励磁电流与所加电压的关系曲线，实际上就是铁芯的磁化曲线。试验的主要目的是检查互感器的铁芯质量，通过鉴别磁化曲线的饱和程度，以判断互感器的绕组有无匝间短路等缺陷。

传统CT主要分为保护类CT和计量类CT。保护类CT主要测试其伏安特性和变比、极性等；计量类CT主要测试其比差、角差以及在各种一次电流、各种二次负荷时的比差、角差等指标。

传统CT测试仪器一般是施加工频电压、电流进行测量。做伏安特性试验时一般要施加较高电压，有时高达数千伏，做变比、比差、角差试验时有时需施加数千安电流，故而需要大的升压、升流器，因此工频法须有大功率铁芯变压、变流部件，所以仪器往往笨重庞大，有时无法搬运，并且对较大电流和较高电压的CT根本无能为力。

由于工频法电压高、电流大，要求测量范围宽，测量精度做不高(一般达0.5％)，因此这类仪器一般只能用于保护类CT测试，对于计量类CT精度根本达不到要求。并且对于拐点电压很高的CT(如：暂态CT等)均无法达到所需的数千乃至上万伏电压要求，对于数千安培的大变比CT往往也无能为力，这些都是工频法测量的仪器所无法解决的难题，这类仪器局限性很大。

发明内容

本实用新型的目的为了克服上述存在的问题和缺点，而提供一种自动电力用CT/PT的综合试验测试仪。该测试仪具有自动化程度高、操作直观方便、使用安全性高特点。

为达到上述目的，本实用新型提供了如下设计方案：

一种电力用CT/PT的综合试验测试仪，主要包括：一个输出幅值可调的直流开关电源、一个单相逆变器、一个数字信号处理单元(DSP)、驱动控制与保护电路、3路隔离的采样信号放大和AD转换电路、一个按键操作控制器、一套含有ARM的工控机、LCD显示屏、一套辅助电源电路，辅助电源电路为变压器供电，一个输出幅值可调的直流开关电源与单相逆变器相连，含有ARM的工控机分别与LCD显示屏、按键操作控制器、数字信号处理单元相连，数字信号处理单元分别与3路隔离的采样信号放大和AD转换电路、驱动控制与保护电路相连，输出幅值可调的直流开关电源和单相逆变器与驱动控制与保护电路相连，综合试验测试仪设有6个端子，其中①、②二个为电源输出端子，③、④二个为输出电压测量端子，⑤、⑥二个为感应电压测量端子，单相逆变器的二个输出端与二个电源输出端子①、②相连，一路隔离的采样信号放大和AD转换电路与单相逆变器的一个输出端，另一路隔离的采样信号放大和AD转换电路与二个输出电压测量端子③、④相连，又一路隔离的采样信号放大和AD转换电路与二个感应电压测量端子⑤、⑥相连。测试时，含有ARM的工控机根据用户通过按键操作控制器输入的设置，发送指令给数字信号处理单元，数字信号处理单元调节开关电源到相应的值，并控制单相逆变器输出一个频率和幅值均可变的电源，并通过端子①、②输出到CT或PT，端子③、④测量端子①、②的输出电压，需要做CT或PT的变比试验时，端子⑤、⑥测量CT或PT另一侧的感应电压。端子①和②、⑤和⑥接收到的电压信号分别经隔离的采样信号放大和AD转换电路，被转换成数字信号，再输入到数字信号处理单元，经处理后送到含有ARM的工控机，由含有ARM的工控机进行进一步处理，包括参数计算和输出到LCD显示屏上显示，从而实现互感器特性测试过程的全数字化、自动化，避免人为因素对读数准确性的影响。

还包括一个U盘数据存储系统，U盘数据存储系统通过USB口与含有ARM的工控机相连，进行U盘数据存储；还包括一个鼠标，鼠标通过USB口与含有ARM的工控机相连，鼠标通过USB口对测试仪进行操作。

与现有技术相比，本实用新型具有以下明显优点：1、集电力用CT/PT特性试验于一体。2、既可对电力用CT进行伏安特性试验、拐点计算、误差曲线、变比极性试验、角差试验、二次绕组直阻测量、二次侧回路负载测试、CT退磁功能。也可对电力用PT进行伏安特性试验、拐点计算、变比极性试验、二次绕组直阻测量、PT退磁功能。3、伏安特性试验可自由选择升压速度以便增加曲线的测试点数，变比试验可一次性完成不同负荷、不同额定电流/电压百分比下的变比值和角差值。4、测试范围宽，可完成几乎所有电力用CT和PT的试验，不受变比、电压等级的限制，尤其是可以完成暂态CT的试验。5、测试记录存储高达1万条，也可直接存储到U盘，做到现场测试记录无限量保存。6、可一次完成CT的二次绕组直阻、伏安特性和变比试验。7、测量速度快、精度高，可完成现场0.2S级CT的变比试验。8、仅需输出较小电压和功率，因而体积小、重量轻、轻小便携、安全。9、采用高亮TFT LCD显示，人性化界面，操作非常简单、方便、快捷。

附图说明

图1为测试仪原理图。

图2为CT二次绕组直阻、伏安特性、变比试验原理图。

图3为PT伏安特性试验原理图。

图4为PT变比极性试验原理图。

图5为CT二次负载测试原理图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示，本实用新型主要包括：一个输出幅值可调的直流开关电源、一个单相逆变器、一个数字信号处理单元(DSP)、驱动控制与保护电路、3路隔离的采样信号放大和AD转换电路、键盘、U盘数据存储系统、鼠标、一套含有ARM的工控机、640×480点阵高亮LCD显示屏、一套辅助电源电路，辅助电源电路为变压器供电，一个输出幅值可调的直流开关电源与单相逆变器相连，含有ARM的工控机分别与640×480点阵高亮LCD显示屏、键盘、U盘数据存储系统、鼠标、数字信号处理单元相连，数字信号处理单元分别与3路隔离的采样信号放大和AD转换电路、驱动控制与保护电路相连，输出幅值可调的直流开关电源和单相逆变器与驱动控制与保护电路相连，综合试验测试仪设有6个端子，其中①、②二个为电源输出端子，③、④二个为输出电压测量端子，⑤、⑥二个为感应电压测量端子，单相逆变器的二个输出端与二个电源输出端子①、②相连，一路隔离的采样信号放大和AD转换电路与单相逆变器的一个输出端，另一路隔离的采样信号放大和AD转换电路与二个输出电压测量端子③、④相连，又一路隔离的采样信号放大和AD转换电路与二个感应电压测量端子⑤、⑥相连。U盘数据存储系统进行U盘数据存储；鼠标通过USB口对测试仪进行操作。测试时，含有ARM的工控机根据用户通过键盘输入的设置，发送指令给数字信号处理单元，数字信号处理单元调节开关电源到相应的值，并控制单相逆变器输出一个频率和幅值均可变的电源，并通过端子①、②输出到CT或PT，端子③、④测量端子①、②的输出电压，需要做CT或PT的变比试验时，端子⑤、⑥测量CT或PT另一侧的感应电压。端子①和②、⑤和⑥接收到的电压信号分别经隔离的采样信号放大和AD转换电路，被转换成数字信号，再输入到数字信号处理单元，经处理后送到含有ARM的工控机，由含有ARM的工控机进行进一步处理，包括参数计算和输出到640×480点阵高亮LCD显示屏上显示，从而实现互感器特性测试过程的全数字化、自动化，避免人为因素对读数准确性的影响。

输出幅值可调的直流开关电源、单相逆变器、数字信号处理单元、驱动控制与保护电路、隔离的采样信号放大和AD转换电路、键盘、U盘数据存储系统、鼠标、含有ARM的工控机、辅助电源电路都可以从市场购买得到。

测试仪的基本连接方式描述如下：交流220V电源经电源开关、保险管、EMI滤波器接至开关电源的输入端，开关电源的输出端接至单相逆变器，同时被测量，单相逆变器的输出经保险管、电流测量接至端子①和②，端子③、④和，⑤、⑥用于电压测量，三路隔离的采样信号放大和AD转换电路测量结果送到数字信号处理单元(DSP)，同时DSP对开关电源和单相逆变器进行驱动和控制，DSP根据含有ARM的工控机的指令执行相应的测量、驱动和控制工作，并把数据传递给含有ARM的工控机，含有ARM的工控机把数据显示到640×480点阵高亮LCD显示屏上，同时接收来自键盘、鼠标的指令，并通过USB转存接口实现数据的转存。

测试仪的基本工作原理描述如下：含有ARM的工控机作为的测试仪人机接口和数据管理核心，DSP作为测试仪的控制核心，ARM根据用户输入给DSP发相应的指令，DSP根据指令控制开关电源和单相逆变器输出试验电压，输出电压可以用于做CT/PT的二次绕组直阻、伏安特性、变比极性、CT二次侧回路负载等试验。各种试验中的试验电压、电流由传感器转变成小信号，由DSP通过模数转换器进行采样并送到含有ARM的工控机，ARM把数据、曲线、以及根据数据对被测CT/PT进行分析的结果等均直接在LCD上显示。测试仪的操作输入由键盘或鼠标进行，操作过程的光标指示及操作提示均在LCD显示屏上显示。具体几种测量方式的工作过程描述如下：

用测试仪做CT二次绕组直阻、伏安特性、变比极性试验：

CT二次绕组直阻、伏安特性、变比极性试验原理图如图2所示，

测试仪接交流220V，输出端子①、②接被测CT二次侧，输入端子③、④分别在被测CT二次侧与输出端子①、②短接，实现四端法测量，输入端子⑤、⑥接被测CT一次侧。测试仪输出合适的直流电流并测量直流电压，通过计算得到CT二次绕组电阻。测试仪输出合适的交流电压并测量电流，得到被测CT的多组电压、电流数据，绘制CT励磁特性曲线，并自动计算出拐点、及CT的5％和10％误差曲线。测试仪在输出交流电压给被测CT二次侧的同时，测量被测CT一次侧的感应电压，根据输出电压与感应电压的相角差可以得到被测CT的极性，输出电压与感应电压的有效值之比即为被测CT的匝比，再根据励磁特性数据可以计算被测CT的变比、比差、角差。

用测试仪做PT二次绕组直阻、伏安特性试验：

PT二次绕组直阻、伏安特性试验原理图如图3所示，

测试仪接交流220V，输出端子①、②接被测PT二次侧，输入端子③、④分别在被测PT二次侧与输出端子①、②短接，实现四端法测量，输入端子和被测PT一次侧不能相连，必须悬空。测试仪输出合适的直流电流并测量直流电压，通过计算得到PT二次绕组电阻。测试仪输出合适的交流电压并测量电流，得到被测PT的多组电压、电流数据，绘制PT励磁特性曲线，并自动计算出拐点。

用测试仪做PT变比极性试验：

PT变比极性试验原理示意图如图4所示。

测试仪接交流220V，输出端子①、②接被测PT一次侧，输入端子③、④与输出端子①、②短接，输入端子⑤、⑥接被测PT二次侧。测试仪输出合适的交流电压，同时测量被测PT二次侧的感应电压，根据输出电压与感应电压的相角差可以得到被测PT的极性，输出电压与感应电压的有效值之比即为被测PT的变比。

用测试仪做CT二次回路负荷试验：

CT二次回路负荷试验原理示意图如图5所示。

测试仪供电电源为交流220V，输出端子①、②接被测CT二次侧的负荷两端，输入端子③、④分别在被测CT二次侧的负荷两端与输出端子①、②短接，实现四端法测量，输入端子⑤、⑥悬空。测试仪输出合适的交流电流并测量交流电压，通过计算得到CT二次负荷。

Claims (3)

1.一种电力用CT/PT的综合试验测试仪，主要包括：一个输出幅值可调的直流开关电源、一个单相逆变器、一个数字信号处理单元、驱动控制与保护电路、3路隔离的采样信号放大和AD转换电路、一个按键操作控制器、一套含有ARM的工控机、LCD显示屏、一套辅助电源电路，辅助电源电路为变压器供电，其特征在于：一个输出幅值可调的直流开关电源与单相逆变器相连，含有ARM的工控机分别与LCD显示屏、按键操作控制器、数字信号处理单元相连，数字信号处理单元分别与3路隔离的采样信号放大和AD转换电路、驱动控制与保护电路相连，输出幅值可调的直流开关电源和单相逆变器与驱动控制与保护电路相连，综合试验测试仪设有6个端子，其中①、②二个为电源输出端子，③、④二个为输出电压测量端子，⑤、⑥二个为感应电压测量端子，单相逆变器的二个输出端与二个电源输出端子①、②相连，一路隔离的采样信号放大和AD转换电路与单相逆变器的一个输出端，另一路隔离的采样信号放大和AD转换电路与二个输出电压测量端子③、④相连，又一路隔离的采样信号放大和AD转换电路与二个感应电压测量端子⑤、⑥相连。

2.根据权利要求1所述测试议，其特征在于：还包括一个U盘数据存储系统，U盘数据存储系统通过USB口与含有ARM的工控机相连。

3.根据权利要求1所述测试议，其特征在于：还包括一个鼠标，鼠标通过USB口与含有ARM的工控机相连。

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