电子式互感器校验装置及方法的研究

杜 浪

贵州电网有限责任公司毕节供电局

电子式互感器校验装置及方法的研究

杜 浪

贵州电网有限责任公司毕节供电局

在我国工业的发展进步之下，互感器的校验装置也在高速发展进程中的，作为检定电压互感器同电流互感器的一种装置，其已经成为了目前多家机构研究的热点，基于此，本文分析了电子式互感器校验装置以及相关方法分析。

电子式互感器；校验装置；方法

引言

根据国家智能电网中长期发展规划的要求，数字化变电站是其中的关键智能控制设备。对于一次采集部分而言，电子式互感器是基础。电子式互感器取代传统的电磁式互感器是时代发展的必然。

1 、互感器校验装置概述

早在上世纪50年代，对误差作了新的定义。主要着重于手动互感器校验装置的发展，为电子式互感器性能的依据。60年代初国内使用的互感器校验装置主要由国外进口或仿制国外，但互感器的发展对互感器校验装置的发展提出新的要求。用户只需通过键盘和鼠标操作计算机屏幕上的软件系统，可以检定10级至0.0l级电流互感器和电压互感器。根据数据库管理系统对测试结果进行分析、计算、化整，并作出正确的判断，适应检定高准确度互感器的校验装置的需要。随着微电子技术和计算机的发展，按规程要求完成互感器的全自动测试必不可少。人们对相对法实用普及型互感器校验装置提出更高的要求，使测试速度更快、纠错能力更强、设备寿命更长。互感器校验装置从手动、单一功能向自动型甚至带有微处理器的智能型发展，并采用最先进的虚拟装置器设计理念。多年来相继研制出多种互感器自动校验装置及智能装置，装置调压器升降一次即可完成十二工位互感器的测试。开创了微机在互感器及其测试装置器上的应用，使测量覆盖标准要求每个测量点。

2 、影响电子式互感器校验精度的关键技术

2.1 标准互感器的选取

电子式互感器的校验主要是基于对二次信号的采集、处理和分析，因此一次信号传变的精确度会直接影响整个校验系统的精度。互感器校验规程规定标准互感器的准确度级别应该至少高于被校验互感器的准确度级别两个等级。比如，对数字化变电站计量用0.2S级的ECT进行校验时，在选用标准电流互感器时必须综合考虑系统整体的校验精度，所选用的标准电流互感器准确度应该控制在0.02%以下。目前数字化计量系统的量值溯源体系还不是十分完善，电子式互感器在校验时多选用更高精确等级的电磁式互感器作为标准器。随着智能变电站的建设，尤其是在开展电子式互感器现场校验和在线校验时，必须按照相关规程并结合实际需要选用合适的标准互感器，保证电子式互感器的校验精度。

2.2 高精度采集模块

标准通道和被校通道信号经数据采集模块后直接输入到数据处理单元进行分析和计算，因此将数据采集单元的误差控制一定范围内也是十分重要的。数据采集模块的误差主要来源于采样单元模拟-数字(analog-digital，A/D)转换器的量化误差。对于不同的校验系统，标准通道和被校通道的信号可能存在一定的差异性，有时需要结合信号的特点选择合适的数据采集模块。为了尽可能避免数据采集系统精度不够带来的校验装置系统误差，目前很多文献采用由较高位A/D转换器构成的高精度采集卡或多位数字表来设计校验系统。根据所选取的采集模块的不同，其带来的误差也有差异。从实际应用的情况来看，多采用高精度外设部件互连标准数据采集卡或高精度数字多用表，这些成熟的商用数据采集设备都并非针对电子式互感器校验而专门设计，在实际应用中仍不可避免地引入一定的系统误差。

2.3 信号同步从模拟

信号输出式和数字信号输出式电子式互感器校验方法中可以发现，标准通道和被校通道两路信号的采样必须严格同步，以避免非同步采样对比值误差和相位误差计算带来的影响。例如，根据电子式互感器相关校验规程对误差限值的规定，对于标准互感器准确度为0.05级的校验系统，在额定量条件下进行校验时，相位差的绝对值要求小于2'，若不能保证两路信号的同步采样，很难确保互感器校验的准确性和可靠性。因此，在实际应用中，为了达到校验准确度的要求，必须尽可能减小校验系统的同步误差，这就需要有高精度同步脉冲源和同步实现方法。特别是对于数字输出型的电子式互感器的校验，需要在同一时刻获取标准通道和被校通道的数字序列信号，并直接进行误差的比对，同步误差将直接影响最终的校验准确度。

3 、互感器校验装置技术展望

3.1 DSP技术和虚拟装置器技术

随着新技术的发展和应用，DSP技术和虚拟装置器技术作为新兴技术降低硬件电路的设计难度，正在不断的发展和走向成熟。根据输入信号的大小选择切换继电器开关接通到不同的信号次级处理电路，更加智能化、现代化、简便化。通过模拟开关连接测量信号进入增益调整电路，与传统的校验装置相比更能满足日益增长的高精度标准检测需求。由于不同的电子式互感器具有不同的采样频率，因此在操作上只须调整电流大小。在结构上改变由单片机和电子电路等硬件设备构成的传统的数字式校验装置，通过校准回路的采样信号计算出标准互感器的硬件相移。

3.2 虚拟电流互感器校验装置

是在PC机上实现的装置器，可按照信号的大小选择1%、5%、20%信号点处理回路或者大信号点处理回路。校验装置的各种功能主要通过安装在计算机上的程序来实现，需要进行简单的幅值调整(通过电阻串联回路调整幅值)和相位调整(电容回路)保证其功能。根据被测电子式互感器的采样频率调整标准互感器A/D采样信号的频率，虚拟校验装置自动记录检测数据并进行分析和计算。由于标准互感器的输出信号进入A/D采样前经过了增益和滤波等处理回路，虚拟校验装置可以显示比差和角差并直接给出准确度等级。通过软件算法分析比较这两路信号之间的时间差异，自动出比差和角差曲线、在不同负载电流下的准确度使互感器校验装置的性能得到提高。

4 、结语

电子式互感器的出现，被誉为本世纪初高压电器制造业的一场革命。其数字化输出、网络化接线使得电网更安全、更环保、更利于一次设备乃至整个输配电系统的智能化。

[1]童悦.电流互感器在线校验关键技术研究[D].华中科技大学，2011.

[2]钱政，李童杰，张翔.电子式互感器校验方法的设计与实现[J].北京航空航天大学学报，2006，11：1316-1319+1323.