CN113030830A - 一种光纤电流互感器谐波准确度测试方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤电流互感器谐波准确度测试方法及***，在额定频率的电流信号上通过信号发生器叠加所要求的各谐波频率分量，获取含谐电流信号；信号波形经功率放大器和宽频升流器放大提供一次电流测试信号；实时对接入电流回路的光纤电流互感器与标准电流互感器的输出电流信号进行采集；将实时采集的光纤电流互感器与标准电流互感器的输出信号输入到电子式电流互感器校验仪，通过编程计算得到光纤电流互感器的测量准确度；调节信号发生器叠加不同频率分量的谐波进行测试。本发明能测量光纤电流互感器在叠加不同频率分量谐波下的准确度，通过与标准规定准确级阈值进行对比，有助于测试光纤电流互感器是否满足标准规定的谐波准确度要求。

Description

一种光纤电流互感器谐波准确度测试方法及***

技术领域

本发明涉及电力设备试验检测技术领域，更具体地，涉及一种光纤电流互感器谐波准确度测试方法及***。

背景技术

随着电力***的发展，电网中接入了大量的非线性负荷、柔性输电***及轨道交通负荷，导致电网中产生了大量的高次谐波。光纤电流互感器作为目前高压直流工程大量应用的电流测量装置，谐波对其计量、品质测量和继电保护性能皆有较大影响。因此在谐波电流条件下光纤电流互感器保证测量的准确度对于电网谐波治理以及继电保护配置有着重要的意义。

现有国家标准中对电子式电流互感器的谐波准确度已做出具体的规定，但同时标准也指出获得产生谐波准确度测试要求一次电流的试验电路往往有困难。光纤电流互感器作为电子式电流互感器的一种，其谐波测量性能受滤波模块的影响较大，谐波准确度可能存在较大的误差。为使得光纤电流互感器得到更好的应用，采用合适的谐波准确度测试方法开展试验具有一定的研究价值。

发明内容

针对现有试验的不足，本发明的目的在于提供一种光纤电流互感器谐波准确度测试方法及***，旨在解决现有的谐波准确度试验中叠加各谐波频率分量的一次电流难以获取的问题，研究叠加不同次谐波频率分量下光纤电流互感器的测量准确度。

为实现上述目的，本发明提供了一种光纤电流互感器谐波准确度测试方法，包括以下步骤：

步骤1，获取含谐电流信号，在额定频率的电流信号上通过信号发生器叠加所要求的各谐波频率分量；

步骤2，信号波形经功率放大器和宽频升流器放大提供一次电流测试信号；

步骤3，实时对接入电流回路的光纤电流互感器与标准电流互感器的输出电流信号进行采集；

步骤4，将实时采集的光纤电流互感器与标准电流互感器的输出信号输入到电子式电流互感器校验仪，通过编程计算得到光纤电流互感器的测量准确度；

步骤5，调节信号发生器叠加不同频率分量的谐波进行测试，完成对光纤电流互感器谐波准确度的测量。

进一步的，所述步骤1具体包括：

步骤1.1，根据国标规定谐波准确度试验要求确定叠加谐波频率分量的次数，叠加谐波频率分量的次数一般为3～13次，若进行品质测量，测量的谐波则需达到50次；

步骤1.2，根据叠加谐波频率分量的要求，使用动态波形信号发生器叠加不同频率分量的谐波获取含谐电流信号。

进一步的，所述步骤3具体包括：

步骤3.1，通过标准电阻将标准电流互感器输出电流信号转换为电压信号，通过采集单元实时进行采集；

步骤3.2，通过合并单元采集模块对接入电流回路的光纤电流互感器输出电流信号实时进行采集。

进一步的，所述步骤4具体包括：

步骤4.1，通过合并单元与协议转换器将实时采集的输出电流信号输入到电子式电流互感器校验仪；

步骤4.2，通过对光纤电流互感器与标准电流互感器的输出信号实时进行对比，编程计算得到光纤电流互感器的测量准确度。

进一步的，所述步骤4还包括：为确保测量准确度的计算准确性，生成同步时钟信号使光纤电流互感器与标准电流互感器的输出信号保持同步；基于Labview平台建立电子式电流互感器校验仪；测量准确度采用比差、角差来表征；为提高测量准确度，选取10个周期输出的比差、角差测量值的平均值作为最终结果。

进一步的，所述步骤5具体包括：

步骤5.1，通过调节动态波形信号发生器叠加不同频率分量的谐波进行谐波准确度测试，并确认实时的准确度变化；

步骤5.2，对比谐波准确度与标准规定准确级阈值，确认被测光纤电流互感器的谐波测量适用范围。

进一步的，提供了一种光纤电流互感器谐波准确度测试***，所述***包括：

信号发生器，采用动态波形信号发生器，用于在额定频率波形上叠加各次谐波频率分量，输出含谐波形信号。

功率放大单元，由功率放大器和宽频升流器组成，用于放大含谐波形信号，提供一次电流测试信号。

标准电流互感器，为高精度、宽带电流互感器，其准确度等级一般比被测光纤电流互感器的准确度低1～2个数量级，可在较大频率范围内保持较高的测量准确度，用来测量标准输出电流。

电流采集单元，用于实时对被测光纤电流互感器与标准电流互感器的输出电流信号进行采集。

电子式电流互感器校验仪，基于Labview平台设计，用于对被测光纤电流互感器与标准电流互感器的输出实时进行对比，同时计算输出比差、角差值。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明至少以下有益效果之一：

1、本发明根据国家标准通过动态波形信号发生器在额定频率上叠加不同谐波频率分量确定谐波电流测试信号，有助于提高所测量的光纤电流互感器谐波准确度的精确性和可靠性。

2、本发明采用高精度、宽带电流互感器作为标准电流互感器测量标准输出电流，其准确度等级比被测光纤电流互感器的准确度低1～2个数量级，可在较大频率范围内保持较高的测量准确度，有助于进一步提高谐波准确度测量的精确性。

3、本发明采用电子式电流互感器校验仪进行计算，选取10个周期输出的比差、角差测量值的平均值作为最终测试结果，有助于进一步提高测量数据的精确性。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式。

图1是本发明的测试方法的流程图；

图2是本发明的测试***的结构图。

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1所示，本发明的优选实施例，一种光纤电流互感器谐波准确度的测试方法，包括：

步骤1，获取含谐电流信号，在额定频率的电流信号上通过信号发生器叠加所要求的各谐波频率分量；

步骤2，信号波形经功率放大器和宽频升流器放大提供一次电流测试信号；

步骤3，实时对接入电流回路的光纤电流互感器与标准电流互感器的输出电流信号进行采集；

步骤4，将实时采集的光纤电流互感器与标准电流互感器的输出信号输入到电子式电流互感器校验仪，通过编程计算得到光纤电流互感器的测量准确度；

步骤5，调节信号发生器叠加不同频率分量的谐波进行测试，完成对光纤电流互感器谐波准确度的测量。

在本实施例中，所述步骤1具体包括：

步骤1.1，根据国标规定谐波准确度试验要求确定叠加谐波频率分量的次数，叠加谐波频率分量的次数一般为3～13次，若进行品质测量，测量的谐波则需达到50次；

步骤1.2，根据叠加谐波频率分量的要求，使用动态波形信号发生器叠加不同频率分量的谐波获取含谐电流信号。

在本实施例中，所述步骤3具体包括：

步骤3.1，通过标准电阻将标准电流互感器输出电流信号转换为电压信号，通过采集单元实时进行采集；

步骤3.2，通过合并单元采集模块对接入电流回路的光纤电流互感器输出电流信号实时进行采集。

在本实施例中，所述步骤4具体包括：

步骤4.1，通过合并单元与协议转换器将实时采集的输出电流信号输入到电子式电流互感器校验仪；

步骤4.2，通过对光纤电流互感器与标准电流互感器的输出信号实时进行对比，编程计算得到光纤电流互感器的测量准确度。

在本实施例中，为确保测量准确度的计算准确性，生成同步时钟信号使光纤电流互感器与标准电流互感器的输出信号保持同步；基于Labview平台建立电子式电流互感器校验仪；测量准确度采用比差、角差来表征；为提高测量准确度，选取10个周期输出的比差、角差测量值的平均值作为最终结果。

在本实施例中，所述步骤5具体包括：

步骤5.1，通过调节动态波形信号发生器叠加不同频率分量的谐波进行谐波准确度测试，并确认实时的准确度变化；

步骤5.2，对比谐波准确度与标准规定准确级阈值，确认被测光纤电流互感器的谐波测量适用范围。

如图2所示，一种光纤电流互感器谐波准确度测试***，所述***包括：

信号发生器，采用动态波形信号发生器，用于在额定频率波形上叠加各次谐波频率分量，输出含谐波形信号。

功率放大单元，由功率放大器和宽频升流器组成，用于放大含谐波形信号，提供一次电流测试信号。

标准电流互感器，为高精度、宽带电流互感器，其准确度等级一般比被测光纤电流互感器的准确度低1～2个数量级，可在较大频率范围内保持较高的测量准确度，用来测量标准输出电流。

电流采集单元，用于实时对被测光纤电流互感器与标准电流互感器的输出电流信号进行采集。

电子式电流互感器校验仪，基于Labview平台设计，用于对被测光纤电流互感器与标准电流互感器的输出实时进行对比，同时计算输出比差、角差值。

本发明根据国家标准通过动态波形信号发生器在额定频率上叠加不同谐波频率分量确定谐波电流测试信号，有助于提高所测量的光纤电流互感器谐波准确度的精确性和可靠性。本发明采用高精度、宽带电流互感器作为标准电流互感器测量标准输出电流，其准确度等级比被测光纤电流互感器的准确度低1～2个数量级，可在较大频率范围内保持较高的测量准确度，有助于进一步提高谐波准确度测量的精确性。本发明采用电子式电流互感器校验仪进行计算，选取10个周期输出的比差、角差测量值的平均值作为最终测试结果，有助于进一步提高测量数据的精确性。

实施例一：

图1是实施例提供的光纤电流互感器谐波准确度测试方法的流程图，具体实施过程包括如下步骤：

(1)获取含谐电流信号，在额定频率的电流信号上通过信号发生器叠加所要求的各谐波频率分量；

根据国家标准《GB/T 20840.8-2007互感器第8部分：电子式电流互感器》可得到含谐电流信号的获取方法，例如对于测量额定频率50Hz、额定一次电流1000A的光纤电流互感器，查阅上述国标要求，按照谐波电流分量为额定一次电流的某一百分数进行叠加，如要求3次谐波电流分量占5％。调节动态波形信号发生器叠加各谐波频率分量可获取所要求的含谐电流信号。

(2)信号波形经功率放大器和宽频升流器放大提供一次电流测试信号；

根据国家标准《GB/T 20840.8-2007互感器第8部分：电子式电流互感器》中可得到理想情况下对谐波的试验应在额定频率、额定一次电流上叠加所要求的各谐波频率分量。由高功率、低噪声的功率放大器和宽频升流器组成功率放大单元，用于放大含谐电流信号，使其满足额定一次电流大小。

(3)实时对接入电流回路的光纤电流互感器与标准电流互感器的输出电流信号进行采集；

高精度宽带标准电流互感器输出电流信号经1Ω的标准电阻转换为电压信号经采集单元进行实时采集，光纤电流互感器输出电流信号经合并单元采集模块进行实时采集。

(4)将实时采集的光纤电流互感器与标准电流互感器的输出信号输入到电子式电流互感器校验仪，通过编程计算得到光纤电流互感器的测量准确度；

实时采集的标准电流互感器输出信号经数字采集模块输入电子式电流互感器校验仪；实时采集到的光纤电流互感器输出信号经合并单元转变为数字FT3信号，经协议转换器转变为TCP/IP信号输入到电子式电流互感器校验仪。为确保测量准确度的计算准确性，生成同步时钟信号使光纤电流互感器与标准电流互感器的输出信号保持同步；基于Labview平台的电子式电流互感器校验仪通过编程计算测量准确度，常采用比差、角差来表征；为提高测量准确度，选取10个周期输出的比差、角差测量值的平均值作为最终结果。

(5)调节信号发生器叠加不同频率分量的谐波进行测试，完成对光纤电流互感器谐波准确度的测量

根据步骤(1)中获取的含谐信号，经过步骤(2)中功率放大单元的放大提供一次电流测试信号，通过步骤(3)和步骤(4)中对标准电流互感器和光纤电流互感器输出电流信号的采集、对比和计算得到光纤电流互感器的谐波准确度，调节动态波形信号发生器叠加不同频率分量的谐波进行测试，并确认谐波准确度的变化，对比谐波准确度与标准规定准确级阈值，确认被测光纤电流互感器的谐波测量适用范围，完成对光纤电流互感器谐波准确度的测量。

本发明所提供一种光纤电流互感器谐波准确度的测试方法及***，旨在解决现有的谐波准确度试验中叠加各谐波频率分量的一次电流难以获取的问题，研究叠加不同次谐波频率分量下光纤电流互感器的测量准确度。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光纤电流互感器谐波准确度的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取含谐电流信号，在额定频率的电流信号上通过信号发生器叠加所要求的各谐波频率分量；

步骤2，信号波形经功率放大器和宽频升流器放大提供一次电流测试信号；

步骤3，实时对接入电流回路的光纤电流互感器与标准电流互感器的输出电流信号进行采集；

步骤4，将实时采集的光纤电流互感器与标准电流互感器的输出信号输入到电子式电流互感器校验仪，通过编程计算得到光纤电流互感器的测量准确度；

步骤5，调节信号发生器叠加不同频率分量的谐波进行测试，完成对光纤电流互感器谐波准确度的测量。

2.根据权利要求1所述的一种光纤电流互感器谐波准确度的测试方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下子步骤：

步骤1.1，根据国标规定谐波准确度试验要求确定叠加谐波频率分量的次数，叠加谐波频率分量的次数为3～13次，若进行品质测量，测量的谐波则需达到50次；

步骤1.2，根据叠加谐波频率分量的要求，使用动态波形信号发生器叠加不同频率分量的谐波获取含谐电流信号。

3.根据权利要求1所述的一种光纤电流互感器谐波准确度的测试方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下子步骤：

步骤3.1，通过标准电阻将标准电流互感器输出电流信号转换为电压信号，通过采集单元实时进行采集；

步骤3.2，通过合并单元采集模块对接入电流回路的光纤电流互感器输出电流信号实时进行采集。

4.根据权利要求1所述的一种光纤电流互感器谐波准确度的测试方法，其特征在于，所述步骤4具体包括以下子步骤：

步骤4.1，通过合并单元与协议转换器将实时采集的输出电流信号输入到电子式电流互感器校验仪；

步骤4.2，通过对光纤电流互感器与标准电流互感器的输出信号实时进行对比，编程计算得到光纤电流互感器的测量准确度。

5.根据权利要求4所述的一种光纤电流互感器谐波准确度的测试方法，其特征在于，所述方法还包括：为确保测量准确度的计算准确性，生成同步时钟信号使光纤电流互感器与标准电流互感器的输出信号保持同步；基于Labview平台建立电子式电流互感器校验仪；测量准确度采用比差、角差来表征；为提高测量准确度，选取10个周期输出的比差、角差测量值的平均值作为最终结果。

6.根据权利要求1所述的一种光纤电流互感器谐波准确度的测试方法，其特征在于，所述步骤5具体包括以下子步骤：

步骤5.1，通过调节动态波形信号发生器叠加不同频率分量的谐波进行谐波准确度测试，并确认实时的准确度变化；

步骤5.2，对比谐波准确度与标准规定准确级阈值，确认被测光纤电流互感器的谐波测量适用范围。

7.一种光纤电流互感器谐波准确度的测试***，其特征在于，所述***包括：

信号发生器，所述信号发生器采用动态波形信号发生器，用于在额定频率波形上叠加各次谐波频率分量，输出含谐波形信号；

功率放大单元，由功率放大器和宽频升流器组成，用于放大含谐波形信号，提供一次电流测试信号；

标准电流互感器，用来测量标准输出电流；

电流采集单元，用于实时对被测光纤电流互感器与标准电流互感器的输出电流信号进行采集；

电子式电流互感器校验仪，基于Labview平台设计，用于对被测光纤电流互感器与标准电流互感器的输出实时进行对比，同时计算输出比差、角差值。

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