一種便攜電子式電流互感器校驗裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力設(shè)備校驗技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種便攜電子式電流互感器校驗裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電流互感器(簡稱CT)是電力系統(tǒng)中電能計量和繼電保護(hù)的重要設(shè)備，其長期穩(wěn)定性、可靠性、安全性與電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行密切相關(guān)。目前使用的電流互感器主要有兩大類:一類是電磁式電流互感器，另一類是電子式電流互感器。
[0003]傳統(tǒng)電磁式電流互感器基于電磁感應(yīng)原理，應(yīng)用已有一百多年的歷史，但它們存在一些缺點，已不能滿足新一代智能變電站建設(shè)發(fā)展的需求。(I)絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需充油充氣，有爆炸危險；磁飽和容易導(dǎo)致鐵芯過熱燒毀設(shè)備；存在二次開路等安全隱患；(2)存在磁飽和、動態(tài)測量精度差，在電網(wǎng)故障時不能正確傳變一次電流，無法滿足快速繼電保護(hù)的要求；電磁互感器中的鐵磁材料在電網(wǎng)故障時可能出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象，難以適應(yīng)特高壓繼電保護(hù)快速、準(zhǔn)確的要求；(3)絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜。電壓等級越高，絕緣結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，尺寸、重量、耗材、價格均呈幾何級數(shù)增長；(4)金屬耗材多，能耗高。
[0004]電子式電流互感器是基于先進(jìn)的傳感技術(shù)和光電子技術(shù)發(fā)展起來的一種新型互感器，目前主要有羅氏線圈式、磁光玻璃式和全光纖式三種電子式電流互感器?？蓪⑵浞譃橛性葱秃蜔o源型兩種。有源型電子式電流互感器如羅氏線圈式，采用Rogowski線圈作為敏感元件，其敏感原理與電磁式電流互感器相同。無源型電子式電流互感器基于法拉第磁光效應(yīng)，如磁光玻璃式和全光纖式，具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點。
[0005]電子式互感器的發(fā)展必然會帶來誤差校準(zhǔn)方式的改進(jìn)與更新。電子式電流互感器校驗裝置，是用于檢驗和測定電子式電流互感器誤差的專用精密儀器。國際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC60044-8與國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20840.8-2007中推薦采用以下兩種校驗方式:(I)對電磁式電流互感器二次輸出端進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，與待測電子式電流互感器數(shù)據(jù)同時進(jìn)入電子式電流互感器校驗儀(簡稱校驗儀)進(jìn)行數(shù)據(jù)比對；(2)直接采用精確度足夠高的電子式電流互感器，與待測電子式電流互感器數(shù)據(jù)同時進(jìn)入校驗儀進(jìn)行數(shù)據(jù)比對。目前國內(nèi)電子式電流互感器校驗裝置主要采用第(I)種方式實現(xiàn)。常用的電子式電流互感器校驗裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括大電流發(fā)生器、標(biāo)準(zhǔn)電流互感器I (即標(biāo)準(zhǔn)CT)、電子式電流互感器校驗儀、二次轉(zhuǎn)換器以及合并單元等主要設(shè)備，大電流發(fā)生器通過大電流電纜組成電流回路，大電流發(fā)生器產(chǎn)生交流電流后電磁感應(yīng)至標(biāo)準(zhǔn)電流互感器I的一次側(cè)輸入端，標(biāo)準(zhǔn)電流互感器I的二次側(cè)輸出端(或者說是從二次側(cè)輸出信號)輸出模擬信號進(jìn)入電子式電流互感器校驗儀，電子式電流互感器校驗儀對其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到標(biāo)準(zhǔn)信號；同時，大電流發(fā)生器產(chǎn)生交流電流后電磁感應(yīng)或法拉第電磁效應(yīng)至待測電子式電流互感器2的一次側(cè)輸入端，待測電子式電流互感器2的二次側(cè)輸出端輸出帶有電流信息的光信號進(jìn)入二次轉(zhuǎn)換器，二次轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號解調(diào)輸出數(shù)字電流信息，再經(jīng)合并單元后輸出數(shù)字幀信號(即待測信號)至電子式電流互感器校驗儀，電子式電流互感器校驗儀對接收的標(biāo)準(zhǔn)信號和待測信號進(jìn)行幅度和相位比較后輸出校驗結(jié)果，能夠獲得較高的校驗精確度，但該校驗裝置中采用的大電流發(fā)生器存在體積較大，重量重，費用昂貴等缺點(其它設(shè)備都可以由一個成年人搬動，而大電流發(fā)生器重量通常在幾百kg以上)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有的電子式電流互感器校驗裝置采用大電流發(fā)生器存在體積較大，重量重，費用昂貴等問題，提供一種便攜電子式電流互感器校驗裝置，省去了大電流發(fā)生器，能夠準(zhǔn)確方便地對電子式電流互感器進(jìn)行校驗，具有校驗精度高、體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉等優(yōu)點。本發(fā)明還涉及一種電子式電流互感器校驗方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種便攜電子式電流互感器校驗裝置，用于待測電子式電流互感器的校驗，包括標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、大電流電纜、二次轉(zhuǎn)換器和合并單元，其特征在于，還包括調(diào)壓器、精密電阻和數(shù)據(jù)處理電路，所述精密電阻的精度高于0.05級，所述調(diào)壓器輸出電壓通過串聯(lián)精密電阻與標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的二次側(cè)輸入端相連，所述精密電阻兩端的電壓通過電纜引至數(shù)據(jù)處理電路，所述標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的一次側(cè)輸出端與大電流電纜相連，所述大電流電纜還串聯(lián)待測電子式電流互感器并與待測電子式電流互感器的一次側(cè)輸入端相連，所述待測電子式電流互感器的二次側(cè)輸出端依次連接二次轉(zhuǎn)換器和合并單元，所述合并單元輸出待測電流信號至數(shù)據(jù)處理電路，所述數(shù)據(jù)處理電路將接收的精密電阻兩端的電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后除以精密電阻得到標(biāo)準(zhǔn)電流信號并在數(shù)據(jù)同步后與待測電流信號比對進(jìn)而輸出校驗結(jié)果。
[0009]所述數(shù)據(jù)處理電路包括依次連接的信號調(diào)理電路、AD采集芯片和FPGA處理器，所述數(shù)據(jù)處理電路還包括均與FPGA處理器相連的光電轉(zhuǎn)換電路和電光轉(zhuǎn)換電路，所述信號調(diào)理電路引入精密電阻兩端的電壓，所述光電轉(zhuǎn)換電路和電光轉(zhuǎn)換電路均與合并單元相連，所述FPGA處理器輸出校驗結(jié)果。
[0010]所述精密電阻為四線精密電阻。
[0011]所述FPGA處理器通過電光轉(zhuǎn)換電路輸出同步脈沖至合并單元，所述同步脈沖為秒脈沖或B碼；所述合并單元發(fā)出的數(shù)據(jù)依據(jù)IEC61850-9-1或IEC61850-9-2通信協(xié)議通過光電轉(zhuǎn)換電路與FPGA處理器相連。
[0012]所述AD采集芯片為16位的基準(zhǔn)AD轉(zhuǎn)換器，所述基準(zhǔn)AD轉(zhuǎn)換器的準(zhǔn)確度高于0.05級。
[0013]所述標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的準(zhǔn)確度高于0.05級。
[0014]一種電子式電流互感器校驗方法，其特征在于，采用調(diào)壓器輸出電壓通過串聯(lián)精密電阻作用在標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的二次側(cè)從而在標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的二次側(cè)輸入電流，并通過電磁感應(yīng)使得標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的一次側(cè)輸出交流大電流，所述交流大電流流經(jīng)大電流電纜并通過電磁感應(yīng)或法拉第電磁效應(yīng)作用到大電流電纜上串聯(lián)的待測電子式電流互感器的一次側(cè)，使得待測電子式電流互感器的二次側(cè)輸出帶有電流信息的光信號再依次經(jīng)過二次轉(zhuǎn)換器和合并單元后輸出待測信號至數(shù)據(jù)處理電路，同時將精密電阻兩端的電壓通過電纜引至數(shù)據(jù)處理電路，數(shù)據(jù)處理電路將接收的精密電阻兩端的電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后除以精密電阻得到標(biāo)準(zhǔn)電流信號并在數(shù)據(jù)同步后與待測電流信號比對進(jìn)而輸出校驗結(jié)果。
[0015]所述方法采用的數(shù)據(jù)處理電路包括信號調(diào)理電路、AD采集芯片、FPGA處理器、光電轉(zhuǎn)換電路和電光轉(zhuǎn)換電路，所述精密電阻兩端的電壓通過電纜引至信號調(diào)理電路進(jìn)行濾波、降噪的信號調(diào)理，再由AD采集芯片采集調(diào)理后的精密電阻兩端的電壓，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后發(fā)送至FPGA處理器，F(xiàn)PGA處理器將該數(shù)字信號除以精密電阻得到標(biāo)準(zhǔn)電流信號；FPGA處理器發(fā)送同步信號至AD采集芯片和合并單元，并同時接收AD采集芯片和合并單元的數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA處理器在數(shù)據(jù)同步后將標(biāo)準(zhǔn)電流信號與待測電流信號比對計算待測電子式電流互感器的比差和角差，并輸出校驗結(jié)果。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)效果如下:
[0017]本發(fā)明提供的便攜電子式電流互感器校驗裝置，設(shè)置調(diào)壓器、精密電阻和數(shù)據(jù)處理電路，與標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、大電流電纜、二次轉(zhuǎn)換器和合并單元配合工作，調(diào)壓器輸出電壓通過串聯(lián)精密電阻與標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的二次側(cè)輸入端相連，標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的一次側(cè)輸出端與大電流電纜相連，也就是說，調(diào)壓器輸出電壓通過串聯(lián)精密電阻作用在標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的二次側(cè)從而在標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的二次側(cè)輸入電流，并通過電磁感應(yīng)使得標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的一次側(cè)輸出大電流，這樣，閉合的大電流互感器上具有大電流，該大電流通過電磁感應(yīng)或法拉第電磁效應(yīng)作用到待測電子式電流互感器的一次側(cè)輸入端，使得待測電子式電流互感器的二次側(cè)輸出端輸出帶有電流信息的光信號進(jìn)入二次轉(zhuǎn)換器，二次轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號解調(diào)輸出數(shù)字電流信息，再經(jīng)合并單元后輸出待測信號至數(shù)據(jù)處理電路，精密電阻兩端的電壓通過電纜引至數(shù)據(jù)處理電路，數(shù)據(jù)處理電路將接收的精密電阻兩端的電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后除以精密電阻得到標(biāo)準(zhǔn)電流信號并在數(shù)據(jù)同步后與待測電流信號比對進(jìn)而輸出校驗結(jié)果。本發(fā)明所述校驗裝置通過設(shè)置調(diào)壓器和精密電阻產(chǎn)生電流作用到標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的二次側(cè)，改變了標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的電流走向，使得標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的二次側(cè)小電流輸入，一次側(cè)大電流輸出，這就直接在閉合的大電流電纜上產(chǎn)生大電流，無需采用大電流發(fā)生器，閉合的大電流電纜上串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)電流互感器和待測電子式電流互感器即可，這就避免了現(xiàn)有技術(shù)采用大電流發(fā)生器導(dǎo)致的體積較大，重量重，費用昂貴等問題，精密電阻兩端的電壓通過電纜引至數(shù)據(jù)處理電路進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理能夠準(zhǔn)確的得到標(biāo)準(zhǔn)電流信號，將其與待測電流信號比對進(jìn)而輸出校驗結(jié)果。整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，成本低廉，并具有便攜性，應(yīng)用靈活，能夠準(zhǔn)確方便地對電子式電流互感器進(jìn)行校驗，并提交了檢驗效率。
[0018]本發(fā)明涉及的電子式電流互感器校驗方法，采用調(diào)壓器輸出電壓通過串聯(lián)精密電阻作用在標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的二次側(cè)從而在標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的二次側(cè)輸入電流，并通過電磁感應(yīng)使得標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的一次側(cè)輸出交流大電流，可直接在閉合的大電流電纜上產(chǎn)生交流大電流，該交流大電流流經(jīng)大電流電纜并通過電磁感應(yīng)或法拉第電磁效應(yīng)作用到大電流電纜上串聯(lián)的待測電子式電流互感器的一次側(cè)，故省去了體積龐大且費用昂貴的大電流發(fā)生器，降低了電子式電流互感器校驗成本，數(shù)據(jù)處理電路將接收的精密電阻兩端的電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后除以精密電阻得到標(biāo)準(zhǔn)電流信號并在數(shù)據(jù)同步后與待測電流信號比對進(jìn)而輸出校驗結(jié)果，提高了校驗效率。
【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有的電子式電流互感器校驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明便攜電子式電流互感器校驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為本發(fā)明裝置中的數(shù)據(jù)處理電路的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中各標(biāo)號列示如下:
[0023]I 一標(biāo)準(zhǔn)電流互感器；2 —待測電子式電流互感器；3 —數(shù)據(jù)處理電路。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0025]本發(fā)明涉及一種便攜電子式電流互感器校驗裝置，用于待測電子式電流互感器2的校驗，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括調(diào)壓器、精密電阻、標(biāo)準(zhǔn)電流互感器1、大電流電纜、二次轉(zhuǎn)換器、合并單元和數(shù)據(jù)