专利名称：高性能电流互感器智能分析仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高性能电流互感器智能分析仪，用于暂态电流互
感器饱和特性的测试、套管电流互感器及GIS内电流互感器的直接测 试，所有常规互感器的全部参数测试，属于电流互感器测试仪器技术 领域。
背景技术：
电流互感器主要测试项目是电流互感器伏安特性和电流互感器变 比测试，为满足上述测试项目的技术要求，现有测试仪器主要由单片 机控制部分、电压放大器、电流放大器、升压器、升流器、测量回路、 人机对话和打印机组成。单片机控制部分负责控制输出电压电流和模 拟量的测量计算工作；放大器输出0—100V交流电压和0—5A交流电 流；升压器将0—100V交流电压升压至500V或800V;升流器将0_ 5A交流电流升流至500A或800A。根据互感器的不同，在伏安特性测 试时，通过升压器升压后，最大输出电压可达2000V;在变比测试时， 通过升流器升流后，最大输出电流1500A。现有的测试方法及设备存 在以下不足
1、 设备本身内置升压器和升流器设备笨重。
2、 在伏安特性试验时，这种测试方式存在很大的局限性随着系 统电压等级的升高，互感器的饱和电压越来越高，测试时还需要外接 升压变压器，所需测试设备就更加笨重，整个测试仪器重量大于60KG。 而对于暂态电流互感器，很多暂态互感器的饱和电压高达15KV，平均 饱和电压8KV左右，这种测试方法根本无法输出这么高的电压，而且互感器本身绝缘耐压最高不超过4KV，即使有输出15KV的升压变压器 (这种变压器重200KG以上)，用这样的测试方法来进行测试会击穿电 流互感器的绝缘耐压，给互感器带来致命的损坏。常规的测试产品只 能应用于220KV以下部分电流互感器(饱和电压小于2000V)的测试。
3、 在变比试验时，对于变比较大的互感器无法进行测试，如目 前国内的60丽VA的发电机组的出口互感器变比为25000/5,按常规测 试，需要输入25000A的电流，根本没有测试设备能够输出如此大的电 流，常规测试仪的输出一般为500A-800A,外接升流器后可达1500A, 根本达不到测试要求，即使是常规普通的电流互感器也有很多变比大 于1500/5(总数量的40%左右)，对于这些电流互感器也无法进行测试， 对于小变比的电流互感器测试，需要外接升流器，这些升流器非常笨 重，仅仅测试线重达数十公斤，不适应于现场测试，也不适合运输和 携带。
4、 在变比试验时，由于套管互感器和GIS内互感器一次侧只有一 个接线端子，另一个端子在变压器内部和GIS内部，因此这种方法无 法对套管互感器和GIS内互感器进行直接测试测试。在对这些互感器 进行测试时需要将变压器油抽空，将套管电流互感器吊出，然后进行 测试，测试完毕后还要在进行重新安装， 一个套管电流互感器的测试 过程可能要持续一天的时间，工作效率极其地下，加长了停电的时间。
发明内容
本发明的目的是针对现有电流互感器的测试方法及所用的测试设 备存在的上述种种不足，提供满足各种电流互感器的自动测试，在满 足常规测试的同时，根据国家标准和国际标准，仪器自动分析测试结 果，减少人为失误造成的损失，有利于提高工作效率，提高经济效益 的一种高性能电流互感器智能分析仪。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的， 一种高性能电流互感器智能分析仪，其特征是所述分析仪由控制计算部分、与控制计算部 分连接的输出部分、输入部分、PC接口、人机对话部分和存储设备构 成。
所述的控制计算部分以DSP芯片为核心，控制输出、测量、人机 对话和存储设备等，并对各种测试数据进行计算和处理，并自动根据 标准分析计算。
所述的输出部分由输出控制电路和放大器构成，输出控制电路为 单独的FPGA控制，采用高分辨率的D/A转换器，放大器采用计量级高 精度开关放大器。
所述的输入测量部分采用高精度的霍尔测量器件和采用 sigma-delta技术的16位高精度A/D芯片，并设置抗干扰电路。
所述的PC接口与计算机直接连接，利用计算机控制试验，报告自 动上传计算机，生成WORD或EXCEL格式的报告。
所述的人机对话采用超大液晶显示，全中文操作界面，人机对话 界面友好。
所述的存储设备以SD卡做为测试数据的存储介质。 本发明在暂态电流互感器和常规高饱和特性互感器的伏安特性测 试时，因为测试时只需要改变输出的频率，输出幅值最大120V就可以 对饱和电压15000KV的暂态互感器进行测试，改变了目前没有国产设 备对暂态绕组进行测试的空白，并且仪器输出测试电压低，不会对设 备和人身安全造成安全隐患，由于不需要升压用的升压变压器(一般 变压器重量数十公斤)，极大的减轻了了测试设备重量。
对套管互感器和GIS内互感器及常规互感器变比测试时，由于现 场变压器N点接地，仪器的另一输入端只要接地即可进行测试，用此 种方法测试时，变压器二次侧电阻 (4KQ-10KQ)会串联接至仪器 输入测量端，但测试仪器内阻为40謹Q ，最大分压为10K/400M=0. 0025%，这样的误差可以忽略不计
利用这种测试原理，不需要输出大电流，可以与测试伏安性共用 一个高精度电压源即可。可以对国内最大的25000/5的电流互感器进 行测试。在对套管互感器和GIS内互感器测试时，可以直接进行测试， 整个测试过程仅仅需要数分钟，而常规测试需要近一天的时间，大大 提高了工作效率，縮短了停电时间，给电力系统带来了巨大的经济效
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本发明解决了目前国内对500KV及以上电网系统的暂态电流互感 器无法进行的状况，通过采用新的测试原理，可以对暂态电流互感器 的伏安特性、直流电阻、变比等项目进行全面、自动的测试，满足了 电网安全运行的需要。并且能够自动分析设备是否存在缺陷，减少了 人为判断时由于人的主观原因造成的误判断。
可根据测试结果对电流互感器暂态特性进行分析计算，为电力系 统的故障分析和整定计算提供理论依据。
可以对特殊电流互感器直接测试。如套管电流互感器和GIS系统 的常规互感器的自动测试。对这些互感器的测试不需要拆卸。将原来 需要测试一天时间的测试项目减少到只需五分钟即可全部测试完毕， 提高了工作效率，减少停电时间，带来很大的经济效益。
可以满足所有常规电流互感器所有项目的自动测试。自动分析测 试结果。减少人为失误造成的损失。
利用先进的测试技术，将原来仅测试常规电流互感器就需要重达 60KG的设备减轻到了重量在10KG以下方便了设备的运输和携带。
图1为本发明电路框图。
具体实施例方式
结合附图和实施例进一步说明本发明，本发明由控制计算部分、与控制计算部分连接的输出部分、输入部分、PC接口、人机对话部分 和存储设备构成。
1、 暂态电流互感器和常规高饱和特性互感器的伏安特性测试，根
据公式Es- (N2X2，Ac)/ ， Ac、 N2不变，假设B为饱和时磁通不 变，那么改变/的大小，Es也随之线性改变。那么/变小时，测试仪 输入的电压也会变小。测试后，通过电动势与磁通的反比关系，可以 计算出/^50Hz (即工频电压)时，为了达到饱和所需要的电动势。
以上为理想状态下的情况，测试原理并不复杂，但实际在互感器 铁芯中，不是所有的能量都可以转化为励磁电流，有一部分为铁芯涡 流损耗，而这部分涡流损耗与频率则不是线性关系，相对应的关系比 较复杂，很难进行准确折算。这也是本系统的技术核心。经过大量的 现场试验和理论验证，损耗的部分与频率也存在一定的关系，如果不 考虑这种非线性的关系，那么在折算的时候会产生巨大的误差，甚至 错误。我们研发的高性能电流互感器智能分析仪则对这种存在的关系 做出了正确的折算，保证了测试精度。(具体公式略)，并根据结果， 可对互感器进行暂态分析，为电力系统的故障分析和整定计算提供理 论依据。
2、 套管互感器和GIS内互感器及常规互感器变比测试 在互感器的二次侧加电压量，在一次测感应电压
贝U:变比N二Us/Up--------Us为二次输入电压，Up为一
次感应电压。
对于套管互感器和GIS内互感器测试时，由于现场变压器N点接 地，仪器的另一输入端只要接地即可进行测试，用此种方法测试时， 变压器二次侧电阻 (4KQ-10KQ)会串联接至仪器输入测量端，但 测试仪器内阻为400MQ，最大分压为10K/400M二0. 0025%,这样的误差 可以忽略不计3、自动推断铭牌功能与自动分析测试结果功能
在测试的基础上，根据IEC标准，可以自动计算出饱和点电流电 压值。并可以推算出互感器的铭牌参数(公式略)。包括仪表保安系数
FS，准确限值系数ALF，额定对称短路电流系数Kssc,二次回路时间常 数Ts，剩磁系数Kr，饱和电感Ls。不饱和电感Lu等参数.自动推断出 互感器的铭牌参数，防止在互感器安装的过程中出现安装错误。
根据IEC标准定义互感器等级，自动判断互感器测试结果。自动 分析设备是否存在缺陷，减少了人为判断时由于人的主观原因造成的 误判断。
权利要求
1、一种高性能电流互感器智能分析仪，其特征是所述分析仪由控制计算部分、与控制计算部分连接的输出部分、输入部分、PC接口、人机对话部分和存储设备构成。
2、 根据权利要求l所述的高性能电流互感器智能分析仪，其特征 是所述的控制计算部分以DSP芯片为核心，控制输出、测量、人机对 话和存储设备等，并对各种测试数据进行计算和处理，并自动根据标准 分析计算。
3、 根据权利要求l所述的高性能电流互感器智能分析仪，其特征 是所述的输出部分由输出控制电路和放大器构成，输出控制电路为单独 的FPGA控制，采用高分辨率的D/A转换器，放大器采用计量级高精度 开关放大器。
4、 根据权利要求1所述的高性能电流互感器智能分析仪，其特征 是所述的输入测量部分采用高精度的霍尔测量器件和采用sigma-delta技术的16位高精度A/D芯片，并设置抗干扰电路。
5、 根据权利要求1所述的高性能电流互感器智能分析仪，其特征 是所述的PC接口与计算机直接连接，利用计算机控制试验，报告自动 上传计算机，生成WORD或EXCEL格式的报告。
6、 根据权利要求1所述的高性能电流互感器智能分析仪，其特征 是所述的人机对话采用超大液晶显示，全中文操作界面，人机对话界面 友好。
7、 根据权利要求1所述的高性能电流互感器智能分析仪，其特征 是所述的存储设备以SD卡做为测试数据的存储介质。
全文摘要
本发明涉及一种高性能电流互感器智能分析仪，用于暂态电流互感器饱和特性的测试、套管电流互感器及GIS内电流互感器的直接测试，所有常规互感器的全部参数测试，属于电流互感器测试仪器技术领域。本发明在暂态电流互感器和常规高饱和特性互感器的伏安特性测试时，因为测试时只需要改变输出的频率，输出幅值最大120V就可以对饱和电压15000KV的暂态互感器进行测试，改变了目前没有国产设备对暂态绕组进行测试的空白，并且仪器输出测试电压低，不会对设备和人身安全造成安全隐患，由于不需要升压用的升压变压器(一般变压器重量数十公斤)，极大的减轻了了测试设备重量。
文档编号G01R35/02GK101545963SQ20081002447
公开日2009年9月30日 申请日期2008年3月25日 优先权日2008年3月25日
发明者于琳琳, 坚 张, 杨成华, 边义祥 申请人:扬州博达电气设备有限公司