CN102375106A - 一种电子式互感器谐波影响测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子式互感器谐波影响测试装置，包括大功率基波谐波合成电源、谐波标准电流电压互感器、标准电流电压转换装置、电子式互感器谐波校验仪，其中大功率基波谐波合成电源由基波电源单元、谐波电源单元和基波谐波合成输出单元构成。谐波标准电流电压互感器和被测电子式电流电压互感器的初级和基波谐波合成输出单元的输出端连接；谐波标准电流电压互感器的输出信号连接到标准电流电压转换装置；标准电流电压转换装置的输出信号连接到电子式互感器谐波校验仪；被测电子式电流电压互感器的信号输出端和电子式互感器谐波校验仪连接。本发明为电子式互感器的谐波校准提供了一种有效的方法。

Description

一种电子式互感器谐波影响测试装置

技术领域

本发明涉及一种电子式互感器谐波影响测试装置，属于电力设备检定与检测技术领域。

背景技术

目前国内对电子式互感器谐波特性研究采用的方法是频率特性方法，即在电子式互感器的一次侧分别通入不同频率的电流（电压）信号，测出其对应的误差，得到电子式互感器的频率特性。但是这种试验方式与电子式互感器的实际运行情况有差异。实际运行情况时，加在电子式互感器一次侧的信号为多次谐波合成的信号，而不是单独某一个频率的信号。

研制电子式互感器谐波特性校准装置目的在于研究电子式互感器在实际工况下的谐波计量和保护特性，确保电力***可靠运行，加快推进我国统一坚强智能电网建设。

发明内容

本发明的目的是提供了一种电子式互感器谐波影响测试装置，作为一个校准测量***，它建立了大功率电流电压谐波源，将基波信号和谐波信号合成后输出，可以模拟电子式互感器的实际运行工况，然后通过谐波误差校验***，对电子式互感器实际运行的谐波特性展开研究，填补这一领域的空白。 

本发明的技术方案是：

所述一种电子式互感器谐波影响测试装置包括：大功率基波谐波合成电源1、谐波标准电流电压互感器5、标准电流电压转换装置7、电子式互感器谐波校验仪8；

大功率基波谐波合成电源1包括基波电源单元2、谐波电源单元3、基波谐波合成输出单元4；

在对被测电子式电流电压互感器6进行校准时，大功率基波谐波合成电源1内部的基波电源单元2和谐波电源单元3的输出信号经基波谐波合成输出单元4合成后通过升流器，升压器得到大电流，高电压输出；

谐波标准电流电压互感器5和被测电子式电流电压互感器6的初级和基波谐波合成输出单元4的输出端连接：对于电流互感器是串联连接，如图1（a）；对于电压互感器是并联连接，如图1（b）；谐波标准电流电压互感器5的输出信号连接到标准电流电压转换装置7的信号输入端；标准电流电压转换装置7的输出连接到电子式互感器谐波校验仪8的一个信号输入端；被测电子式电流电压互感器6的输出连接到电子式互感器谐波校验仪8的另一个信号输入端。

大功率基波谐波合成电源1通过叠加开关的选择来确定大功率基波谐波合成电源1的输出是基波还是谐波，或者是基波和谐波的合成；基波和各次谐波的幅值由输出电压调整模块调节。

谐波标准电流电压互感器5中的谐波标准电流互感器采用高精度双极电流互感器后接电阻方式，谐波标准电压互感器采用双极电压互感器级联技术。

采用直接比较原理，将谐波标准电流电压互感器5与被测电子式电流电压互感器6的输出数据进行信号处理后直接进行比较；比值误差通过比较谐波标准电流电压互感器5和被测电子式电流电压互感器6频域里基波分量的有效值得出。相位差通过计算FFT进行频谱分析或互动功率谱分析获得。

本发明为电子式互感器的谐波特性校准提供了一种有效的方法，其优点是：

1）建立大功率电流电压谐波实验平台。可以模拟电子式互感器在实际工况条件下的一次谐波大电流或者高电压；

2）研制了电子式互感器谐波特性校准试验***，包括谐波标准互感器及电子式互感器谐波校验***。

附图说明

图1 是本发明电路原理框图。

图2 是本发明大功率电流电压谐波源原理。

图3 是本发明谐波电流标准转换器电阻连接电路图。

图4 是本发明电子式互感器谐波校验结构框图。

图5 是本发明电子式互感器谐波校验程序流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明电子式互感器谐波影响测试装置做进一步的说明。

图1中的标记：1—大功率基波谐波合成电源、2—基波电源单元、3—谐波电源单元、4—基波谐波合成输出单元、5—谐波标准电流（电压）互感器、6—被测电子式电流（电压）互感器、7—标准电流（电压）转换装置、8—电子式互感器谐波校验仪。

如图1所示，本发明实施例包括大功率基波谐波合成电源1、谐波标准电流（电压）互感器5、被测电子式电流（电压）互感器6、标准电流（电压）转换装置7、电子式互感器谐波校验仪8。大功率基波谐波合成电源1包含基波电源单元2、谐波电源单元3和基波谐波合成输出单元4。

大功率电流电压谐波合成电源原理图如图2所示，首先晶振电路一路产生50HZ信号，通过D/A模块后产生50Hz正弦信号，输出到功率放大环节。另一路通过分频技术产生各次谐波信号，经过相位设定后，输出到D/A模块产生各次谐波正弦信号；谐波叠加开关选择是否将谐波叠加进入基波进行功率放大，同时基波和各次谐波的幅值都可以通过输出电压调整模块调节；功率放大环节输出的基波谐波合成信号经过滤波和隔离变压器之后输出。电流电压检测电路对输出电流电压进行检测，同时将检测信号返回给功率放大环节，达到电流电压闭环控制的目的；隔离变压器输出的合成电压信号通过升流器（升压器）产生大电流（高电压）。

谐波标准互感器及电子式互感器谐波校验***。其中谐波标准电流互感器采用了高精度双级电流互感器后接电阻方式，电阻连接电路如图3所示。谐波标准电压互感器采用双级电压互感器级联技术，实验证明整体精度可以达到0.01%。

电子式互感器谐波校验仪结构如图4所示，标准通道数据采集单元与被测通道数据采集单元采用了NI5922 高精度数据采集卡， NI 922是双通道可变分辨率数字化仪，拥有目前市场上最高的分辨率和最高动态范围。NI PCI-5922可在24位500 kS/s到16位15 MS/s的速度范围内通过降低采样速率提高分辨率。这一超强的灵活性及分辨率源于NI Flex II ADC技术，该技术运用了多数位delta-sigma加强转换器和已获专利的线性化技术。将PCI-5922与NI LabVIEW等软件结合使用，其测量性能可超越与之功能相似的传统高端仪器。

数字量采集通道为光纤或RJ45接口的以太网卡，同时外部配有高速光以太网转换机，如合并器输出为光纤输出，则将通过光以太网转换机其信号转换为RJ45接口即可，方便接入校验仪使用。

为了满足高精度同步定时的需要，同步脉冲还可以外接GPS同步信号，跟踪GPS秒脉冲，同步精度为亚微秒级。同时为了满足不同的同步触发需求，设置了光输入同步，电输入同步，电输出，而且具有反向功能。同步脉冲的频率也可以根据需要进行设置。

数据处理及误差显示单元采用了Labview图形化编程软件，该软件是美国国家仪器公司的创新产品─基于G语言的开发环境，配合NI公司的众多的采集测试板卡统称为“虚拟仪器”。所谓虚拟仪器，就是在通用计算机平台上，用户根据自己的需求定义和设计仪器的测试功能，其实质是将传统仪器硬件和最新计算机软件技术充分结合起来，以实现并扩展传统仪器的功能。与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程度、处理能力、性能价格比、可操作性等方面均具有明显的技术优势。开发人员可以根据客户要求定制软件界面、功能。

电子式互感器谐波校验程序流程图如图5所示，采用直接比较式原理,即将标准互感器与被测互感器的数字输出数据进行信号处理后直接进行比较。比值误差通过比较标准互感器和被测互感器频域里基波分量的有效值得出，相位差通过计算FFT进行频谱分析或互功率谱分析获得。 

具体实施时，大功率基波谐波合成电源1输出基波和谐波合成电压信号，基波和谐波的参数由基波电源单元2和谐波电源单元3分别进行控制；大功率基波谐波合成电源输出信号形成大电流（高电压）测试回路；谐波标准电流（电压）互感器5和被测电子式电流（电压）互感器同时大电流（高电压）测试回路中；谐波标准电流（电压）互感器5输出的信号通过标准电流（电压）转换装置7后接入电子式互感器谐波校验仪8中；被测电子式电流（电压）互感器输出信号直接接入电子式互感器谐波校验仪8；电子式互感器谐波校验仪8将这两路信号进行相应的数据采集和计算，即可得出电子式互感器的谐波误差特性。

其中的大功率基波谐波合成电源1可以根据需要调节基波和谐波的幅值、相位以及谐波的次数。基波和各次谐波可以独立调节，可以同时包含多种谐波，谐波次数最高可达11次。可以模拟电子式互感器实际运行工况下的谐波电流和电压，从而对其进行频率特性进行校准。

Claims (4)

1.一种电子式互感器谐波影响测试装置，其特征是 ：所述电子式互感器谐波影响测试装置包括：大功率基波谐波合成电源（1）、谐波标准电流电压互感器（5）、标准电流电压转换装置（7）、电子式互感器谐波校验仪（8）；

大功率基波谐波合成电源（1）包括基波电源单元（2）、谐波电源单元（3）、基波谐波合成输出单元（4）；

在对被测电子式电流电压互感器（6）进行校准时，大功率基波谐波合成电源（1）内部的基波电源单元（2）和谐波电源单元（3）的输出信号经基波谐波合成输出单元（4）合成后通过升流器，升压器得到大电流，高电压输出；

谐波标准电流电压互感器（5）和被测电子式电流电压互感器（6）的初级和基波谐波合成输出单元（4）的输出端连接：对于电流互感器是串联连接，对于电压互感器是并联连接；谐波标准电流电压互感器(5)的输出信号连接到标准电流电压转换装置（7）的信号输入端；标准电流电压转换装置（7）的输出连接到电子式互感器谐波校验仪（8）的一个信号输入端；被测电子式电流电压互感器（6）的输出连接到电子式互感器谐波校验仪（8）的另一个信号输入端。

2.根据权利要求1所述的一种电子式互感器谐波影响测试装置，其特征是：大功率基波谐波合成电源（1）通过叠加开关的选择来确定大功率基波谐波合成电源（1）的输出是基波还是谐波，或者是基波和谐波的合成；基波和各次谐波的幅值由输出电压调整模块调节。

3.根据权利要求1所述的一种电子式互感器谐波影响测试装置，其特征是：谐波标准电流电压互感器（5）中的谐波标准电流互感器采用高精度双极电流互感器后接电阻方式，谐波标准电压互感器采用双极电压互感器级联技术。

4.根据权利要求1所述的一种电子式互感器谐波影响测试装置，其特征是：采用直接比较原理，将谐波标准电流电压互感器（5）与被测电子式电流电压互感器（6）的输出数据进行信号处理后直接进行比较；比值误差通过比较谐波标准电流电压互感器（5）和被测电子式电流电压互感器（6）频域里基波分量的有效值得出；相位差通过计算FFT进行频谱分析或互动功率谱分析获得。

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