一种电流互感器误差测量装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种电流互感器误差测量装置，包括电源发生器(1)、参考标准器(2)和误差测试仪(3)，所述电源发生器(1)产生大电流交直流合成信号或正弦半波信号，并将产生的信号分别施加给被测电流互感器(4)和参考标准器(2)；所述参考标准器(2)能够将被测大电流信号中的交流和直流成分准确的转换成小电流或小电压信号，小电流或小电压信号作为参考信号输入至误差测试仪(3)；误差测试仪(3)对参考标准器(2)输出的参考信号和被测电流互感器(4)输出的被测信号进行同步采样、转换和计算后得到测量结果。
【专利说明】
一种电流互感器误差测量装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及电测领域，尤其涉及一种电流互感器误差测量装置。【背景技术】
[0002]电流互感器是电力生产和电能计量、保护的关键设备。在电力生产过程中，发电、 变电等环节使用大量的电流互感器进行高压大电流电能的测量和安全保护。若电网中一次电流存在直流分量，电能计量装置中的电流互感器的铁芯将被磁化，磁化电流越大，剩磁越大。未退磁情况下，剩磁可以一直保持到下一次充磁过程。剩磁对电流互感器误差的影响在磁化电流磁化曲线上可以反映出来。对于标准硅钢片和铁镍合金试样，弱剩磁多半使互感器误差向正方向变化，强剩磁必然使互感器误差向负方向变化。
[0003]由于下述原因使电网产生直流分量:(1)太阳风暴引起的地磁电流。地磁场的变化将在地球表面诱发电位梯度，地面电导率较小的地区，低频且持续一段时间的电场作用于输电系统中性点接地的电力变压器时，地表的电位梯度将在其绕组诱发频率为0.0001Hz? 0.01 Hz的地磁感应电流(GIC)，，与50Hz的交流系统比，可看作近似的直流。(2)直流输电单极大地回路运行产生的地中直流。我国已经投运了多条500kV、800kV高压直流输电线路。在单级大地回路运行方式或双极不平衡运行方式下，作为直流输电回路的大地流通的电流为直流输电系统的运行电流，在换流站周围一定区域内会产生地表电位，使周边中性点接地变压器在中性点产生直流分量。(3)不对称负载产生的直流分量。交流网络中存在电压电流关系曲线不对称的负载。如相控交流负载、相控整流器、单波整流器、线路换向逆变器都会产生直流分量。此外，在控制不对称的直流输电系统以及某些变频器系统中，变压器绕组均含有直流分量。
[0004]—般用互感器校验仪测量电流互感器误差。一般的互感器校验仪采用差动平衡比较原理，这种校验仪的优点是准确度高，其分辨力可达IX 10-8,可用于校验0.0001级及以下的互感器，不足之处是这种校验仪需要人工手动调节，检零平衡困难，使用不便。另一类常用的互感器校验仪采用微机技术和非平衡差动原理，测定互感器二次回路与标准互感器二次回路的差动信号和标准互感器二次回路工作信号，并根据误差定义公式计算互感器的误差。虽然后者的工作效率较传统电工式校验仪有所提高，但电路复杂、调试难度大，当差动信号较小时测量准确度和稳定性不佳，重复性差，且一般仅适用于检验〇.〇1级以下的互感器。
[0005]现有的互感器校验仪仅在50/60HZ下校准溯源，受制于其元器件和工作原理限制， 均不能在谐波或直流分量较高的条件下工作，无法用于测量电流互感器受直流和谐波影响时的误差特性，因此需要提供一种新型的测量装置和测量方法。【实用新型内容】
[0006]针对现有技术的不足，本实用新型提出一种电流互感器误差测量装置，应用数据采集技术和数字信号处理技术直接测量电流互感器的二次信号，计算其有效值误差、基波幅值误差、基波相位误差，作为评价电流互感器谐波和抗直流性能的评价依据。
[0007]一种电流互感器误差测量装置，包括电源发生器(1)、参考标准器(2)和误差测试仪(3);所述电源发生器(1)分别与参考标准器(2)和被测互感器(4)连接，所述误差测试仪 (3)与参考标准器(2)连接，并设有与被测互感器(4)连接的连接端，所述参考标准器(2)设有与被测互感器(4)连接的连接端，所述测量装置采用交直流合成信号或正弦半波信号两种模式。
[0008]所述装置采用交直流合成信号模式时，所述电源发生器(1)包括交流电流源(5)和直流电流源(6)，所述交流电流源(5)包括调压器和升流器，所述升流器的一端与电容C连接，电容C的另一端与电感L连接，电感L的另一端与直流电流源(6)的一端连接，所述升流器的另一端与所述直流电流源(6)的另一端连接。
[0009]所述装置采用正弦半波信号模式时，所述电源发生器(1)包括交流电流源(5)和整流二极管，所述交流电流源(5)包括调压器和升流器，所述升流器的一端与电阻R连接，电阻 R的另一端分别与第一二极管的阳极和第二二极管的阴极连接，所述升流器的另一端与电阻Rb的一端连接，所述电阻Rb的另一端与第二二极管阳极连接。
[0010]所述参考标准器(2)采用精密分流器、零磁通传感器等交直流通用测量设备，其直流、交流的幅值误差小于0.05%，工频交流相位误差小于2分。
[0011]所述误差测试仪(3)包括采样电阻、双通道数据采集卡和数据处理模块。
[0012]所述采样电阻额定电流为1A或5A，误差小于0.01%，将电流信号转换成电压信号。
[0013]所述双通道数据采集卡的分辨率不低于24bit，对参考信号和被测信号进行同步米样。
[0014]与最接近的现有技术比，本实用新型提供的技术方案具有如下优异效果
[0015](1)—次大电流回路中的直流含量既可以任意调节，又可以产生交流半波，能够模拟多种不同的现场运行工况；
[0016](2)以能够同时测量交流、直流信号的分流器或零磁通传感器作为参考标准器，可以准确监视一次电流中直流含量的大小，提高试验结果的一致性；
[0017](3)误差测试仪采用数字化直接测量技术，克服了传统校验仪不能在谐波和直流影响下工作、需要标准器和被测互感器变比相同的缺点，而且可以根据需要测试除有效值、 幅值、相位以外的其它参数，同时其较高的自动化程度提高了测量效率。【附图说明】
[0018]图1为本实用新型一种电流互感器直流和谐波影响测量装置的结构框图；
[0019]图2为本实用新型中电源发生器产生交直流合成信号时的原理图；
[0020]图3为本实用新型中电源发生器产生正弦半波信号时的原理图。【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型作进一步详细的说明。
[0022]如附图1所示，为本实用新型一种电流互感器直流和谐波影响测量装置的结构框图，由电源发生器1、参考标准器2和误差测试仪3组成，所述电源发生器1分别与参考标准器 2和被测互感器4连接，参考标准器2和被测互感器4连接且分别与误差测试仪3连接。
[0023]所述电源发生器1能够产生大电流交直流合成信号或正弦半波信号，并将生产的信号施加给被测电流互感器4和参考标准器2;
[0024]所述参考标准器2能够将被测大电流信号中的交流和直流成分准确的转换成小电流或小电压信号，作为参考信号输入至误差测试仪3;
[0025]所述误差测试仪3对参考标准器2输出的参考信号和被测电流互感器4输出的被测信号进行同步采样，转换成两组数字信号，运用数字信号处理技术计算得到最终测量结果。 [〇〇26] 如上所述的电流互感器直流和偶次谐波影响测量装置，所述电源发生器产生交直流合成信号时，其原理如附图2所示，包括一台用于输出交流大电流的交流电流源5和一台用于输出直流电流的直流电流源6,在两者共同连接的支路上形成交直流合成信号。在附图 2中，电容C具有隔直流通交流的特性，可以防止升流器发生饱和，减小一次电流畸变。电感L 的作用是利用电感通直流阻交流的特性，增加直流源支路的阻抗，从而达到防止烧毁直流源的目的。[〇〇27]如上所述的电流互感器直流和偶次谐波影响测量装置，所述电源发生器产生正弦半波信号时，其原理如附图3所示，包括交流电流源5、二极管、电阻等，交流电流经半波整流以后，形成只含直流和偶次谐波的半波正弦信号。附图3中两只整流二极管的型号应相同，R 为镇流电阻，其作用是减小整流二极管电压降对回路电流的影响，Rb为平衡电阻，其阻值近似等于参考标准与被测互感器一次阻抗之和。
[0028]所述参考标准器采用精密分流器、零磁通传感器等交直流通用测量设备。被测电流互感器的准确度最高为〇.2S级，因此参考标准需满足直流、交流的幅值误差小于0.05 %， 工频交流相位误差小于2分的要求。通过比较现有的电流测量原理，具备交直流通用功能， 且准确度较高的有精密分流器和零磁通电流传感器两种。本案例选择FLUKE A40B型精密分流器和LEM ITZ型零磁通传感器作为参考标准。A40B型分流器的电流范围从0.1mA到100A， 带宽从DC到100kHz，额定输出电压0.8V，准确度可以达到0.001级。ITZ型零磁通传感器的额定电流最高可达24000A，直流测量准确度2 X 10-6，交流测量准确度0.02%。
[0029]所述误差测试仪包括采样电阻、双通道数据采集卡和数据处理模块。本案例以额定电流1A和5A的A40B型分流器作为采样电阻，将被测电流互感器和参考标准(选择零磁通传感器作为参考标准时)输出的电流信号转换成电压信号。本案例以NI 5922型数字化仪作为双通道同步数据采集卡，其分辨率为24bit，采样速率500k/s，可以对参考信号和被测信号进行同步采样。本案例以LabView程序作为软件，其对NI 5922进行初始化设置，并将采集到的数据应用FFT函数进行傅里叶变换，得到有效值、直流含量、基波幅值、基波相位等信息，通过比较参考标准通道和被测互感器通道两者测量值之间的差异，即可求得需要的有效值误差、基波幅值误差、基波相位误差等信息。
[0030]最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的【具体实施方式】进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种电流互感器误差测量装置，其特征在于:所述装置包括电源发生器(1)、参考标 准器(2)和误差测试仪(3);所述电源发生器(1)分别与参考标准器(2)和被测互感器(4)连 接，所述误差测试仪(3)与参考标准器(2)连接，并设有与被测互感器(4)连接的连接端，所 述参考标准器(2)设有与被测互感器(4)连接的连接端，所述测量装置采用交直流合成信号 或正弦半波信号两种模式。2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述装置采用交直流合成信号模式 时，所述电源发生器(1)包括交流电流源(5)和直流电流源(6)，所述交流电流源(5)包括调 压器和升流器，所述升流器的一端与电容C连接，所述电容C的另一端与电感L连接，所述电 感L的另一端与直流电流源(6)的一端连接，所述升流器的另一端与所述直流电流源(6)的另一端连接。3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述装置采用正弦半波信号模式时， 所述电源发生器(1)包括交流电流源(5)和整流二极管，所述交流电流源(5)包括调压器和 升流器，所述升流器的一端与电阻R连接，所述电阻R的另一端分别与第一二极管的阳极和 第二二极管的阴极连接，所述升流器的另一端与电阻Rb的一端连接，所述电阻Rb的另一端与 第二二极管阳极连接。4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述参考标准器(2)直流、交流的幅值 误差小于0.05%，工频交流相位误差小于2分。5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述误差测试仪(3)包括采样电阻、双 通道数据采集卡和数据处理模块。6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述采样电阻额定电流为1A或5A，误 差小于0.01 %。7.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述双通道数据采集卡的分辨率不低 于24bit。
【文档编号】G01R31/00GK205594091SQ201620233464
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】岳长喜, 雷民, 项琼, 王欢, 章述汉, 朱凯, 王雪
【申请人】中国电力科学研究院, 国家电网公司, 国网山西省电力公司