CN111289938B - 一种电流互感器误差检定设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电流互感器误差检定设备与方法，所述检定设备包括便携测控箱，所述便携测控箱连接有第一补偿元件组和第二补偿元件组，所述第一补偿元件组通过所述第一共同端点和所述第二共同端点连接至所述设备容量可调节的自适应组合升流器；所述设备容量可调节的自适应组合升流器将当前连接的所述第一补偿元件组的控制开关的连通状态发送给所述补偿控制单元；所述补偿控制单元基于所述第一补偿元件组的控制开关的连通状态，发出控制信号给所述组合升流器与所述第二补偿元件组。本发明可实现分散的检定设备集成化、小型化，提高现场检定能力和工作效率，准确计算被试电流互感器的电气参数，自动进行无功补偿，自动实现谐振升压和误差检定。

Description

一种电流互感器误差检定设备

技术领域

本发明属于检测技术领域，尤其涉及一种电流互感器误差检定设备。

背景技术

电流互感器的良好误差特性即其传变信号的准确性对保证电网的安全稳定运行和电能装置的准确计量具有重要意义，在电流互感器投运前，必须对其传变特性即误差性能进行检测。

根据互感器检定规程JJG313-2010《测量用电流互感器》和JJG1021-2007《电力互感器》的相关规程的规定，检定现场电流互感器需要检定其1％～120％额定电流及额定负荷和下限负荷下的误差，检定方法为比较测差法。

然而，传统的比较测差法需要大电流电源，电流比标准互感器、负荷箱及互感器校验仪等设备，在现场校验时存在升流困难，接线复杂等问题。针对以上问题，国内许多学者和互感器校验设备生产商提出了采用间接法检定现场电流互感器的方法，主要包括小电流间接法、特殊变比法、单相检测法等。

例如，申请号为CN2019103615852的中国发明专利申请提出一种电流互感器测试流水线的误差检定***及方法，将标准电流互感器送入电流互感器测试流水线，由电流互感器测试流水线对标准电流互感器进行测试，将测试结果传输给流水线检定装置，由流水线检定装置计算检定误差，作为检定信息，上传到流水线检定监控中心，能够实现不同区域流水线的综合远程监控；相比传统的现场检定记录方式，该发明能够在远程检定监控的同时，直接对数据进行统一保存，不容易出现人为误差，有利于数据的综合管理和历史检定数据的回溯；

申请号为CN2018110917015的中国发明专利申请提出一种高压电流互感器的额定电流误差检定方法，可在传统检测法基础上推算出较高百分比下的额定电流误差，降低对一次电流的要求。该检定方法与传统检测法相比，误差差值小，测试数据真实可靠，且无需携带与一次电流对应的大电流导线和调压器，所需设备携带轻便，现场测试省时省力，有利于今后现场开展高压电流互感器批量检定或抽检；

此外，申请号为CN201210031165的中国发明专利申请还提出一种组合式三相电流互感器误差自动检定方法。

然而，针对某些特定场合下的应用的电流互感器，例如变电站使用的电能计量仪中的电流互感器，在检定时是无法将其分离出来的，上述小电流间接法、特殊变比法等间接法均无法得到大电流情况下的电流互感器的真实情况，甚至会引起误判。而单相检测法没有考虑高电压所产生的泄漏电流对电流互感器误差的影响，检测结果不能准确反映电流互感器在实际运行中的真实计量性能，传统的上述三相电流互感器误差自动检定方法则误差性和准确性无法得到确认。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种电流互感器误差检定设备，可实现分散的检定设备集成化、小型化，提高现场检定能力和工作效率，降低人力物力成本；并且大大减小现场电源及升流设备的容量和体积，同时检定结果的误差和准确度能够实时得到确认，符合检定规程的要求。该检定***能准确计算被试电流互感器的电气参数，自动进行无功补偿，自动实现谐振升压和误差检定。

具体来说，本发明的技术方案具体实现方式如下：

所述检定设备包括基准电流互感器、电流负载箱、与所述基准电流互感器连接的测差显示仪表和电流百分表；

作为本发明的核心之一，所述检定设备还包括便携测控箱，所述便携测控箱连接有第一补偿元件组和第二补偿元件组，所述第一补偿元件组与所述第二补偿元件组通过升流器连接，所述第二补偿元件组连接检定电流互感器与所述电流负载箱；

所述升流器为多功能升流器组。

所述检定电流互感器即待检的电流互感器。

作为本发明的再一个关键组成部分，所述便携测控箱包括检校仪、补偿控制单元和负荷控制单元，所述补偿控制单元连接所述所述第一补偿元件组与所述第二补偿元件组；

所述第一补偿元件组包括多组通过开关控制的并联补偿电容，所述第二补偿元件组包括多组通过开关控制的串联补偿电容，

所述补偿控制单元通过电容投切控制器连接至所述控制开关；

连接所述第一补偿元件组与所述第二补偿元件组所述升流器为设备容量可调节的自适应组合升流器；

所述便携测控箱通过与电工电源串联的功率电力电子电源连接至交流电源，所述电工电源包括调压器与变压器组合单元，所述功率电力电子电源包括整流单元；

所述便携测控箱通过所述测差显示仪表和电流百分表分别连接至所述基准电流互感器；所述测差显示仪表分别连接至所述基准电流互感器与检定电流互感器。

在具体结构上，作为体现本发明创造性的关键技术手段之一，所述第一补偿元件组的多组补偿电容的第一端均连接至第一共同端点，第二端则通过所述控制开关在连通时连接至第二共同端点；并且，所述多组并联补偿电容中，至少两组补偿电容的第二端始终连接至第二共同端点。

作为体现本发明创造性的关键技术手段，所述第一补偿元件组通过所述第一共同端点和所述第二共同端点连接至所述设备容量可调节的自适应组合升流器；所述设备容量可调节的自适应组合升流器将当前连接的所述第一补偿元件组的控制开关的连通状态发送给所述补偿控制单元。

与此相对应的，所述补偿控制单元基于所述第一补偿元件组的控制开关的连通状态，发出控制信号给所述组合升流器与所述第二补偿元件组；

同时，在实际应用中，在发出控制信号给所述组合升流器与所述第二补偿元件组之后，基于反馈信号，所述补偿控制单元还可调节所述第一补偿元件组的控制开关的连通状态。

为了保证准确度，所述检校仪对所述控制信号进行标准性检验，并结合负荷控制单元检测到的当前便携测控箱的工作负荷，发出进行标准性检验后的控制信号给所述组合升流器与所述第二补偿元件组。

为了实时体现准确度与误差，作为本发明的关键技术手段之一，所述测差显示仪表通过两组测试线分别连接至所述基准电流互感器与所述检定电流互感器的两端，所述基准电流互感器与所述检定电流互感器串联后，与调压组件和升流组件连接。

在具体使用上，所述便携测控箱在使用前对所述测差显示仪表、电流百分表进行初始化后，再对自身的控制信号进行初始化。

概括来说，本发明的关键技术手段至少包括：所述检定设备包括便携测控箱，所述便携测控箱连接有第一补偿元件组和第二补偿元件组，所述第一补偿元件组通过所述第一共同端点和所述第二共同端点连接至所述设备容量可调节的自适应组合升流器；所述设备容量可调节的自适应组合升流器将当前连接的所述第一补偿元件组的控制开关的连通状态发送给所述补偿控制单元；所述补偿控制单元基于所述第一补偿元件组的控制开关的连通状态，发出控制信号给所述组合升流器与所述第二补偿元件组。本发明可实现分散的检定设备集成化、小型化，提高现场检定能力和工作效率，准确计算被试电流互感器的电气参数，自动进行无功补偿，自动实现谐振升压和误差检定。

本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术使用到的比较测差法原理图；

图2是本发明所述检定设备的整体连接图；

图3是图2所述检定设备的整体控制连接图；

图4是图3所述所述检定设备的进一步细节图；

图5是本发明实施例中用到的测差显示仪表连线示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。

参照图1，现有技术使用到的比较测差法原理图。图中：To为标准电流互感器；Tx为被检电流互感器；ZB为电流负荷箱；1Tx～NTx为与被检电流互感器共用一次绕组的互感器。

如背景技术所述，电流互感器误差的现场测量一般采用比较法进行，就是将一台被检电流互感器与一台标准电流互感器比较，如图1所示。被检电流互感器一次绕组的P1端和标准电流互感器的L1端对接，二次绕组的S1端和标准电流互感器的K1端对接。共用一次绕组的其它电流互感器二次绕组端子用导线短路并接地。在互感器二次回路将两者形成的差流送入误差测量装置如互感器校验仪，测出被检电流互感器相对于标准电流互感器的比值差和相位差。

在现场进行高电压、大电流电流互感器基本误差检定中，除需要标准电流互感器外，还需大电流发生器及与之配套的调压器和大电流导线等升流设备，检定过程费时费力。而电压等级越高，电流互感器的绝缘距离就越大，与标准电流互感器一次导线形成的回路越长，即交流阻抗越大，升至额定试验电流就越困难。如500kV电流互感器一次接线端距地面有的达到十几米，一次额定电流高达2000～4000A，检定时得动用吊车进行高空作业，受现场电源、升流及调压设备的制约，要升至额定电流困难很大。对气体绝缘组合电器中的电流互感器检定更是现场试验中不易解决的问题。

为解决气体绝缘组合电器中的电流互感器的误差测量问题，参见图2，本发明提出了一种新的电流互感器误差检定设备。

在图2中，所述检定设备包括基准电流互感器、电流负载箱、与所述基准电流互感器连接的测差显示仪表和电流百分表。

所述检定设备还包括便携测控箱，所述便携测控箱连接有第一补偿元件组和第二补偿元件组，所述第一补偿元件组与所述第二补偿元件组通过升流器连接，所述第二补偿元件组连接检定电流互感器与所述电流负载箱；

进一步参见图3，所述便携测控箱包括检校仪、补偿控制单元和负荷控制单元，所述补偿控制单元连接所述所述第一补偿元件组与所述第二补偿元件组；

作为体现本发明技术构思的核心组件之一，所述便携测控箱由功率电力电子电源与电工电源串联组成，内置的检校仪、补偿控制单元和负荷控制单元，能在对检定回路的电气参数计算分析后，决定补偿的方式并自动切换补偿装置，使整个检定***电源部分处于最佳的补偿状态，尽可能的减小电源和升流器的容量，同时按照检定规程对测量的数据进行采集和存储。

在图2-3基础上，进一步参见图4，所述第一补偿元件组包括多组通过开关控制的并联补偿电容，所述第二补偿元件组包括多组通过开关控制的串联补偿电容，所述补偿控制单元通过电容投切控制器连接至所述控制开关；

需要指出的是，针对本发明的特殊要求，所述并联和串联连接方式能够保证最终的检定效果。

连接所述第一补偿元件组与所述第二补偿元件组所述升流器为设备容量可调节的自适应组合升流器；

作为优选，所述自适应组合升流器为1800A/160V的多功能升流器组，具备多种组合方式，能够构成7200A/40V、3600A/80V、1800A/120V、1800A/160V四种输出方式，以满足不同大电流回路升流需要。

所述便携测控箱通过与电工电源串联的功率电力电子电源连接至交流电源，所述电工电源包括调压器与变压器组合单元，所述功率电力电子电源包括整流单元。

作为优选，功率电力电子电源容量为200kVA，它将三相380V交流电源通过整流变成直流；然后采用SPWM方式逆变成0～400V的交流，通过这种AC-DC-AC的转换过程，实现了三相交流电源输入变为单相交流电源输出的转换功能。

作为优选，电工电源容量为20kVA，电工电源由调压器与隔离变压器组成，隔离变压器起隔离与降压的作用，电工电源通过调压器调压，隔离变压器降压实现电压为0～40V、负载能力为500A、调节细度为0.1V的波形良好的电源。由于功率电力电子电源在小功率时，谐波含量高，波形易失真，故在***需求的输出功率为0～20kVA小功率输出时候，采用电工电源，波形稳定，此时便携测控箱将功率电力电子电源输出调为零，输出方式为程控电工电源输出；输出功率在20kVA～200kVA时，输出方式为功率电力电子电源输出；输出功率在20kVA～220kVA时，输出方式为功率电力电子电源与电工电源串联同时输出。

所述便携测控箱通过所述测差显示仪表和电流百分表分别连接至所述基准电流互感器；所述测差显示仪表分别连接至所述基准电流互感器与检定电流互感器。

需要特别注意的是，不同于现有技术，本发明的实施例中，所述第一补偿元件组的多组补偿电容的第一端均连接至第一共同端点，第二端则通过所述控制开关在连通时连接至第二共同端点。

并且，所述多组并联补偿电容中，至少两组补偿电容的第二端始终连接至第二共同端点。

所述第一补偿元件组通过所述第一共同端点和所述第二共同端点连接至所述设备容量可调节的自适应组合升流器；所述设备容量可调节的自适应组合升流器将当前连接的所述第一补偿元件组的控制开关的连通状态发送给所述补偿控制单元。

在图2-4的实施例中，所述补偿控制单元基于所述第一补偿元件组的控制开关的连通状态，发出控制信号给所述组合升流器与所述第二补偿元件组。

所述检校仪对所述控制信号进行标准性检验，并结合负荷控制单元检测到的当前便携测控箱的工作负荷，发出进行标准性检验后的控制信号给所述组合升流器与所述第二补偿元件组。

需要指出的是，在实际鉴定过程中，所述补偿控制单元还根据反馈信号，周期性的调节所述第一补偿元件组的控制开关的连通状态，并结合负荷控制单元检测到的当前便携测控箱的工作负荷，再次发送控制信号给所述组合升流器与所述第二补偿元件组。

作为一个示意性的例子，所述检定设备具体工作流程可以概括为：

选择自适应组合升流器***的组合方式；测量检定***一次回路的电压、电流的幅值、相位等参量，计算检定***一次回路电气参数，确定该检定***的最佳无功补偿量和无功补偿方式，所述补偿控制单元控制所述第一补偿元件组与所述第二补偿元件组的电容控制单元的通断，达到最佳补偿效果后，便携测控箱通过所述负荷控制单元控制电流负载箱配置二次负荷，再按照一定的速率升流，便携测控箱输出的电流再经过适应组合升流器的升流，向基准电流互感器和检定电流互感器一次侧输入检定电流，基准电流互感器和检定电流互感器的差流信号和百分表信号传送至便携测控箱，便携测控箱计算并记录出JJG1021-2007规程要求的各检定点的比差和角差。当***升流至规程规定的最大检定点后，便携测控箱电源输出降为0，并关闭功率电源，无功补偿电容量置为0，检定结束。

上述工作流程可以概括为一种误差检定方法，所述误差检定方法用于对气体绝缘组合电器中的电流互感器进行误差测量。

接下来，参见图5，所述测差显示仪表通过两组测试线分别连接至所述基准电流互感器与所述检定电流互感器的两端，所述基准电流互感器与所述检定电流互感器串联后，与调压组件和升流组件连接。

在图5中，A1-A2为所述基准电流互感器的两个连接端口，B1-B2为所述检定电流互感器的两端。

所述便携测控箱在使用前对所述测差显示仪表、电流百分表进行初始化后，再对自身的控制信号进行初始化。

结合图4和图5可知，本发明采用独特的补偿元件控制方式以及测差显示仪表的连接方式，能够使得所述补偿控制单元对所述第一补偿元件组与所述第二补偿元件组的电容控制单元的控制能够达到最佳补偿效果，***只需要提供有功部分的容量，从而大大降低了对供电电源、工频电源、升流器等设备的容量要求，并且能够实时的通过测差显示仪表显示误差(包括比差和角差的误差)，通过所述电流百分表显示测量准确性。

根据实际应用情况数据显示，本发明的技术方案能够准确高效的完成现场误差检定，1％～120％额定电流及额定负荷和下限负荷下的比差和角差均符合相关规定，本发明的上述实施例中，可以通过所述测差显示仪表显示对应的比差和角差数据。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种电流互感器误差检定设备，其特征在于：

所述检定设备包括便携测控箱；

所述便携测控箱连接有第一补偿元件组和第二补偿元件组；

所述第一补偿元件组与所述第二补偿元件组通过升流器连接；

所述便携测控箱包括补偿控制单元和负荷控制单元；

所述补偿控制单元连接所述第一补偿元件组与所述第二补偿元件组；

所述第一补偿元件组包括N组通过开关控制的并联补偿电容，N>2；

所述第一补偿元件组的N组补偿电容的第一端均连接至第一共同端点，第二端则通过控制开关在连通时连接至第二共同端点；

所述N组并联补偿电容中，至少两组补偿电容的第二端始终连接至所述第二共同端点；

所述第二补偿元件组包括多组通过开关控制的串联补偿电容；

所述第一补偿元件组通过所述第一共同端点和所述第二共同端点连接至设备容量可调节的自适应组合升流器；

所述设备容量可调节的自适应组合升流器将当前连接的所述第一补偿元件组的控制开关的连通状态发送给所述补偿控制单元；

所述补偿控制单元通过电容投切控制器连接至所述控制开关；

所述补偿控制单元基于所述第一补偿元件组的控制开关的连通状态，发出控制信号给所述组合升流器与所述第二补偿元件组。

2.如权利要求1所述的一种电流互感器误差检定设备，其特征在于：

所述检定设备包括基准电流互感器、电流负载箱、与所述基准电流互感器连接的测差显示仪表和电流百分表；

所述便携测控箱包括检校仪；

所述便携测控箱通过与电工电源串联的功率电力电子电源连接至交流电源，所述电工电源包括调压器与变压器组合单元，所述功率电力电子电源包括整流单元；

所述便携测控箱通过测差显示仪表和电流百分表分别连接至所述基准电流互感器；所述测差显示仪表分别连接至所述基准电流互感器与检定电流互感器。

3.如权利要求2所述的检定设备，其特征在于：

所述检校仪对所述控制信号进行标准性检验，并结合负荷控制单元检测到的当前便携测控箱的工作负荷，发出进行标准性检验后的控制信号给所述组合升流器与所述第二补偿元件 组。

4.如权利要求2所述的检定设备，其特征在于：

所述测差显示仪表通过两组测试线分别连接至所述基准电流互感器与所述检定电流互感器的两端，所述基准电流互感器与所述检定电流互感器串联后，与调压组件和升流组件连接。

5.如权利要求2所述的检定设备，其特征在于：

所述便携测控箱在使用前对所述测差显示仪表、电流百分表进行初始化后，再对自身的控制信号进行初始化。

6.一种误差检定方法，所述误差检定方法用于对气体绝缘组合电器中的电流互感器进行误差测量，其特征在于，所述方法采用权利要求1-5任一项所述的检定设备进行。

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