互感器测试仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型适用于测试仪器【技术领域】，提供一种互感器测试仪，包括信号处理单元、隔离变频电源、3路信号采集电路、ARM工控机、显控单元，其中第一路信号采集电路的输入端作为互感器测试仪的第一端子和第二端子，第二路信号采集电路的输入端连接有第一转换开关电路，所述第一转换开关电路的输入端作为互感器测试仪的第三端子和第四端子，第三路信号采集电路的输入端连接有第二转换开关电路，所述第二转换开关电路的输入端作为互感器测试仪的第五端子和第六端子。本实用新型增加了第一转换开关电路和第二转换开关电路，不仅可以实现现有互感器测试仪所能完成的试验，也可以实现电流互感器的大电流通流试验，增强了互感器测试仪功能。
【专利说明】互感器测试仪
【技术领域】
[0001]本实用新型属于测试仪器【技术领域】，尤其涉及一种互感器测试仪。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]对于伏安特性，目前有传统工频法和低频电压法两种测试原理:传统工频法CT测试仪器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，所以仪器往往笨重庞大，有时无法搬运，并且对大电流和高拐点电压的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。
[0006]为了克服上述存在的问题和缺点，出现了一种基于CT等效数学模型，以低频电压为激励源的新型电力用CT/PT综合试验测试仪。这类仪器我们称之为电压法互感器测试仪或低频法互感器测试仪。电压法互感器测试仪既可对电力用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。体积小、重量轻、便携性好。
[0007]现有的电压法互感器测试仪的原理图如I所示，包括信号处理单元DSP，以及与所述信号处理单元DSP连接的隔离变频电源、3路信号采集电路、ARM工控机，所述ARM工控机连接有显控单元，此外还包括一些辅助电源电路等等，这里不赘述，所述隔离变频电源接入到220V交流电源，互感器测试仪的面板上有六个端子，其中端子I’和端子2’为电源输出端子，与隔离变频电源的输出端连接，端子3’和端子4’为输出电压测量端子，与第二路信号采集电路连接，端子5’和端子6’为感应电压测量端子，与第三路信号采集电路连接，最后第一路信号采集电路为电流取样电路，连接到所述端子I’和端子2’，用于测量端子I’和端子2’的输出电流。[0008]测试时，ARM工控机根据显控单元输入设置，发送指令给DSP，DSP控制隔离变频电源输出一个频率和幅值可变的激励，并通过端子I’和端子2’输出到待测CT或PT的二次侦牝如图2所示，端子3’和端子4’测量端子I’、端子2’的输出电压。在做CT或PT的变化比等试验时，端子5’和端子6’测量CT 一次侧或PT 二次侧的感应电压。端子3’和端子4’、端子5’和端子6’接收到电压信号后，经过信号采集电路后，输入到DSP对信号数据进一步处理，包括试验流程控制、输出驱动控制等，将相关计算结果输入到ARM工控机，并在显控单元上显示出来。由于第二路信号采集电路和第三路信号采集电路只支持电压信号输入而不支持电流信号输入，因此现有的电压法互感器测试仪无法进行电流互感器大电流通流试验，限制了互感器测试仪的使用范围。
实用新型内容
[0009]鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种互感器测试仪，旨在解决现有电压法互感器测试仪无法进行电流互感器大电流通流试验的技术问题。
[0010]本实用新型是这样实现的，一种互感器测试仪包括信号处理单元，以及与所述信号处理单元连接的隔离变频电源、3路信号采集电路、ARM工控机，所述ARM工控机连接有显控单元，其中第一路信号采集电路的输入端连接到所述隔离变频电源的输出端并作为互感器测试仪的第一端子和第二端子，第二路信号采集电路的输入端连接有第一转换开关电路，所述第一转换开关电路的输入端作为互感器测试仪的第三端子和第四端子，第三路信号采集电路的输入端连接有第二转换开关电路，所述第二转换开关电路的输入端作为互感器测试仪的第五端子和第六端子。
[0011]进一步的，所述第一端子和第二端子连接有升流器并接入到所述升流器的输入端，所述第三端子、第四端子连接到待测互感器的二次侧，所述升流器的输出端连接到所述待测互感器的一次侧，所述第五端子、第六端子连接到所述升流器的输出电流变换端子。
[0012]进一步的，所述升流器包括降压变压器和电流变换器，所述第一端子、第二端子连接到所述降压变压器的输入端，所述第五端子、第六端子连接到所述电流变换器的输出端。
[0013]进一步的，所述3路信号采集电路均包括信号放大电路和模数转换电路。
[0014]进一步的，所述3路信号采集电路还包括设在信号处理单元与模数转换电路之间的第一隔离电路。
[0015]进一步的，所述信号放大电路还连接有用于控制所述信号放大电路放大倍数的量程切换电路，所述量程切换电路与信号处理单元之间连接有第二隔离电路。
[0016]进一步的，所述第一转换开关电路包括双联开关、第一电阻、第二电阻、第三电阻和电流变换器，在所述双联开关位于常闭状态时，所述第一电阻和第二电阻串接到所述第三端子和第四端子之间，所述第一电阻和第二电阻的连接点以及第四端子连接到所述第二路信号采集电路，在所示双联开关位于常开状态时，所述电流变换器的一次侧接入到所述第三端子和第四端子，电流变换器的二次侧与所述第三电阻并联后接入到所述第二路信号采集电路。
[0017]进一步的，所述第二转换开关电路包括开关、第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述开关包括活动端、第一固定端和第二固定端，所述第四电阻接入到所述第五端子和第六端子，所述第五电阻接入第五端子与第三路信号采集电路，所述第六端子与所述开关的第二固定端连接，所述第六电阻接入到所述第五端子和开关的第活动端之间，所述第六端子以及开关的第二固定端接入到所述第三路信号采集电路。
[0018]本实用新型的有益效果是:本实用新型在现有互感器测试仪基础上进行改进，增加了第一转换开关电路和第二转换开关电路，当无需做通流试验时，将所述第一转换开关电路和第二转换开关电路中的转换开关均置于常闭状态，所述第一转换开关电路和第二转换开关电路输出的仍是电压信号，可以将本实用新型用作普通互感器测试仪，当需要做通流试验时，只需外接一升流器，并将所述第一转换开关电路和第二转换开关电路置于常开状态，所述第一转换开关电路和第二转换开关电路可以将接收到的电流信号转换成电压信号，因此第二路、第三路信号采集电路接收到是电压信号，信号处理单元再做相应的处理转换即可，因此通过本实用新型不仅可以完成先前的所有试验，也可以实现大电流通流试验，方便现场调试、检修，达到增强互感器测试仪功能的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是现有互感器测试仪的原理图；
[0020]图2是现有互感器测试仪的测试连接示意图；
[0021]图3是本实用新型实施例提供的互感器测试仪的原理图；
[0022]图4是本实用新型实施例提供的信号采集电路的优选结构图；
[0023]图5是本实用新型实施例提供的互感器测试仪的通流试验连接示意图；
[0024]图6是本实用新型实施例提供的第一转换开关电路的结构图；
[0025]图7是本实用新型实施例提供的第二转换开关电路的结构图。
【具体实施方式】
[0026]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0027]为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0028]图3示出了本实用新型实施例提供的互感器测试仪的结构，为了便于说明仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。
[0029]本实施例在现有互感器测试仪基础之上增加了第一转换开关电路和第二开关转换电路，具体的，本实施例提供的互感器测试仪包括信号处理单元101，以及与所述信号处理单元101连接的隔离变频电源102、3路信号采集电路103-105、ARM工控机106，所述ARM工控机连接有显控单元107，其中第一路信号采集电路103的输入端连接到所述隔离变频电源的输出端并作为互感器测试仪的第一端子I和第二端子2，第二路信号采集电路104的输入端连接有第一转换开关电路108，所述第一转换开关电路108的输入端作为互感器测试仪的第三端子3和第四端子4，第三路信号采集电路105的输入端连接有第二转换开关电路109，所述第二转换开关电路109的输入端作为互感器测试仪的第五端子5和第六端子
6。当然为了防止电磁干扰，优选的，在所述隔离变频电源两端设置EMI滤波器，进一步的还可以设置保险管等等，此处不赘述。
[0030]作为一种优选实现方式，如图4所示，所述3路信号采集电路103-105均包括信号放大电路200和模数转换电路300，进一步的，所述信号处理单元与模数转换电路还设有第一隔离电路400，所述信号放大电路200还连接有用于控制所述信号放大电路放大倍数的量程切换电路500，所述量程切换电路500与信号处理单元之间连接有第二隔离电路600。
[0031]本实施例中，ARM工控机106作为互感器测试仪的人机接口和数据管理核心，信号处理单元101作为互感器测试仪的控制核心，作为一种实现实例，所述显控单元107包括显示屏、键盘、USB鼠标、USB转存接口等，通过键盘和鼠标可以进行相关控制操作，在所述显示屏上可以显示出互感器测试仪计算结果。测试时，将隔离变频电源102接入到220V交流电源，所述ARM工控机根据键盘或USB鼠标的输入设置，发送指令给信号处理单元101，信号处理单元101控制隔离变频电源102输出一个频率和幅值可变的电源，其波形可以是正弦波或方波，另外，信号处理单元101接收第二路信号采集电路和第三路信号采集电路输出的电压数据，进一步处理输入到ARM工控机106，所述ARM工控机106对信号数据进一步处理，包括参数计算、输出驱动控制等，最后ARM工控机对被测CT/PT的分析计算结果在显示屏上显示出来。
[0032]本实施例中，所述第一转换开关电路108和第二转换开关电路109中包含有转换开关，当无需做通流试验时，将所述第一转换开关电路108和第二转换开关电路109中的转换开关均置于常闭状态，这样所述第一转换开关电路108和第二转换开关电路109输出的仍是电压信号，可以将本实施例用作普通互感器测试仪，第一端子I至第六端子6与现有互感器测试仪的六个端子(端子P至端子6')的作用和用法均相同，测试项目包括测试电流互感器的伏安特性、误差曲线、变比以及极性、比差和角差，以及电压互感器的伏安特性、变比以及极性，由于具体的测试方法与现有方法相同，这里不再赘述。当需要做通流试验时，只需设计一升流器，并将所述第一转换开关电路108和第二转换开关电路109中的转换开关置于常开状态，所述第一转换开关电路108和第二转换开关电路109可以将接收到的电流信号转换成电压信号，因此第二路、第三路信号采集电路接收到是电压信号，信号处理单元和ARM工控机再做相应的处理转换即可，因此通过本实施例不仅可以完成先前的所有试验，也可以实现大电流通流试验，方便现场调试、检修，达到增强互感器测试仪功能的目的。
[0033]具体的，在做大电流通流试验时，如图5所示的通流试验连接示意图，首先将所述第一转换开关电路和第二转换开关电路置于常开状态，此时第一转换开关电路和第二转换开关电路可以进行电流电压转换，然后设计一个升流器110并接入互感器测试仪，具体的，所述第一端子I和第二端子2连接到升流器110的输入端子，所述第三端子3、第四端子4连接到待测互感器CT的二次侧，所述升流器110的输出端连接到所述待测互感器CT的一次侧，所述第五端子5、第六端子6连接到所述升流器110的输出电流变换端子。优选的，所述升流器110包括降压变压器111和电流变换器112，所述第一端子1、第二端子2连接到所述降压变压器111的输入端，所述第五端子5、第六端子6连接到所述电流变换器112的输出端。测试时，将所述将互感器测试仪接入到220V交流电源后，所述互感器测试仪自O开始逐步将输出电流提升至设定值，并持续一段时间，输出电流的频率也可由测试人员设置，在电流稳定期间，按照上述工作方式，可以在显示屏上自动显示出待测CT的电流，所述显示的电流为待测CT的电流实际通流值。
[0034]下面具体描述第一转换开关电路和第二转换开关电路的一种具体优选结构。[0035]如图6所示的第一转换开关电路的结构，所述第一转换开关电路包括双联开关K1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和电流变换器CT1，所述双联开关Kl包括两个同步的子开关，每个子开关包括一个活动端、一个第一固定端和一个第二固定端，所述两个子开关可以在同一时刻，将活动端同时接通到第一固定端，或同时接通到第二固定端。假设活动端接通到第一固定端时，所述双联开关为常闭状态，否则为常开状态。所述第一转换开关电路的具体结构如下:R1和R2串联在第四端子4和第一子开关的第一固定端之间，所述第二子开关的第一固定端连接到Rl和R2之间的连接点，所述电流变换器CTl的一次侧接入到所述第一子开关的第二固定端与第四端子之间，所述电流变换器CTl的二次侧并联上R3后接入到第二子开关的第二固定端子与第四端子之间，所述第二子开关的活动端与第四端子作为输出连接到第二路信号采集电路，按照上述方式连接后，在所述双联开关Kl位于常闭状态时，所述第一电阻Rl和第二电阻R2串接到所述第三端子3和第四端子4之间，所述第一电阻Rl和第二电阻R2的连接点以及第四端子4连接到所述第二路信号采集电路，在所示双联开关Kl位于常开状态时，所述电流变换器CTl的一次侧接入到所述第三端子3和第四端子4，电流变换器CTl的二次侧与所述第三电阻R3并联后接入到所述第二路信号采集电路。
[0036]如图7所示的第二转换开关电路的结构，所述第二转换开关电路包括开关K2、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，所述开关K2包括活动端、第一固定端和第二固定端，所述第四电阻R4接入到所述第五端子5和第六端子6，所述第六端子6与所述开关的第二固定端连接，所述第六电阻R6接入到所述第五端子5和开关的活动端之间，所述第五端子5以及第五电阻R5接入到所述第三路信号采集电路。在所述开关K2位于常闭状态时，R4接入到第三信号采集电路，在所述开关K2位于常开状态时，R4与R6并联，接入到第三路信号采集电路。R5用作信号采集电路的输入阻抗的一部分，起到限流和分压的作用。
[0037]非通流试验时，图6中Kl处于常闭状态，CTl中无电流通过，第三端子3、第四端子4上的电压经过R1、R2分压后送入第二路信号采集电路得到实际电压值；图7中的K2也处于常闭状态，第六电阻R6未接入电路，第三路信号采集电路采集的也是电压值。
[0038]通流试验时，图6中Kl处于常开状态，Rl、R2所在支路断开，电流变换器CTl接入电路，待测互感器二次侧的感应电流输入至第三端子3、第四端子4，经过CTl和R3变换后转为成比例的电压信号后送入第二路信号采集电路，得到待测CT的感应电流值，一般情况下，CTl为5A输入，mA级输出。图7中的K2处于常开状态，R6接入电路，升流器内藏的电流变换器产生的感应电流在第五端子5和第六端子6上变换为成比例的电压信号，经所述第三路信号采集电路采集后，实测值为升流器的输出电流，也是待测CT的一次侧电流。作为一种实现方式，所述双联开关K1、开关K2的开关状态受所述信号处理单元控制。
[0039]因此，通流试验时，互感器测试仪可同时检测到3个电流量:互感器测试仪的输出电流Il (升流器输入电流)、升流器输出电流12 (待测CT 一次侧电流)和待测CT的二次侧电流13，根据12和13，可以得到待测CT的实际电流比。
[0040]另外,对比图2和图5可知,对应CT而言,无论是否进行通流试验,第三端子和第四端子总是连接待测CT的二次侧，可减少人为因素导致的接线错误。
[0041]综上，本实施例及其优选方式提供的互感器测试仪中的第三端子至第六端子既可以接收电压信号，也可以接受电流信号，因此不仅可以实现现有互感器测试仪所能完成的试验，也可以实现大电流通过试验，增强了互感器测试仪功能。
[0042]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种互感器测试仪，包括信号处理单元，以及与所述信号处理单元连接的隔离变频电源、3路信号采集电路、ARM工控机，所述ARM工控机连接有显控单元，其特征在于，其中第一路信号采集电路的输入端连接到所述隔离变频电源的输出端并作为互感器测试仪的第一端子和第二端子，第二路信号采集电路的输入端连接有第一转换开关电路，所述第一转换开关电路的输入端作为互感器测试仪的第三端子和第四端子，第三路信号采集电路的输入端连接有第二转换开关电路，所述第二转换开关电路的输入端作为互感器测试仪的第五端子和第六端子。
2.如权利要求1所述互感器测试仪，其特征在于，所述第一端子和第二端子连接有升流器并接入到所述升流器的输入端，所述第三端子、第四端子连接到待测互感器的二次侧，所述升流器的输出端连接到所述待测互感器的一次侧，所述第五端子、第六端子连接到所述升流器的输出电流变换端子。
3.如权利要求2所述互感器测试仪，其特征在于，所述升流器包括降压变压器和电流变换器，所述第一端子、第二端子连接到所述降压变压器的输入端，所述第五端子、第六端子连接到所述电流变换器的输出端。
4.如权利要求3所述互感器测试仪，其特征在于，所述3路信号采集电路均包括信号放大电路和模数转换电路。
5.如权利要求4所述互感器测试仪，其特征在于，所述3路信号采集电路还包括设在信号处理单元与模数转换电路之间的第一隔离电路。
6.如权利要求5所述互感器测试仪，其特征在于，所述信号放大电路还连接有用于控制所述信号放大电路放大倍数的量程切换电路，所述量程切换电路与信号处理单元之间连接有第二隔离电路。
7.如权利要求1-6任一项所述互感器测试仪，其特征在于，所述第一转换开关电路包括双联开关、第一电阻、第二电阻、第三电阻和电流变换器，在所述双联开关位于常闭状态时，所述第一电阻和第二电阻串接到所述第三端子和第四端子之间，所述第一电阻和第二电阻的连接点以及第四端子连接到所述第二路信号采集电路，在所示双联开关位于常开状态时，所述电流变换器的一次侧接入到所述第三端子和第四端子，电流变换器的二次侧与所述第三电阻并联后接入到所述第二路信号采集电路。
8.如权利要求1-6任一项所述互感器测试仪，其特征在于，所述第二转换开关电路包括开关、第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述开关包括活动端、第一固定端和第二固定端，所述第四电阻接入到所述第五端子和第六端子，所述第五电阻接入第五端子与第三路信号采集电路，所述第六端子与所述开关的第二固定端连接，所述第六电阻接入到所述第五端子和开关的第活动端之间，所述第六端子以及开关的第二固定端接入到所述第三路信号采集电路。
【文档编号】G01R35/02GK203396936SQ201320470306
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】陈前臣, 王添慧 申请人:武汉市豪迈电力自动化技术有限责任公司