电流互感器励磁特性测试系统技术方案

一种电力测试技术领域的电流互感器励磁特性测试系统，电源系统由全桥整流模块、滤波电容和启动保护电路组成，测量主回路由阻尼电阻ＲＤ、并联电阻Ｒｐ、并联电容Ｃｐ、被测绕组组成，并联电阻Ｒｐ、并联电容Ｃｐ和被测绕组并联，在此基础上再串连一个阻尼电阻ＲＤ，数据采集系统由电流传感器、电压传感器、隔离模块、温度传感器、温度变送器和数据采集卡的模拟通道组成；控制子系统由数据采集卡的数字量输出通道、三个固态继电器、三个电磁继电器、三个接触器组成；中央处理器系统通过数据采集卡连接数据采集系统和控制子系统，同时与外围通用设备连接。本发明专利技术克服了传统测试装置的复杂、高压危险测试状况，能够测量多种参数和曲线，成本低廉、应用方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种电流互感器励磁特性测试系统，特别是一种用于电力电流互感器二次绕组励磁特性的测试系统，用于电力测试

技术介绍
电流互感器的二次绕组的励磁特性是决定互感器性能的重要因素，因此工程实践当中对电流互感器的二次绕组的励磁特性测量必不可少。根据国标GB16847-1997《保护用电流互感器暂态特性技术要求》，衡量互感器二次绕组的性能指标有很多。其中较为重要的有绕组电流与磁通关系、绕组电压与电流关系、剩磁系数、绕组内阻、线性电感等参数。这些参数的测量过程往往非常复杂和繁琐，以往的测试工具功能单一，且操作复杂，需要较多的后续处理工作。这些参数的测量和曲线的获取不能在一次测量当中全部实现，因此很难满足现代化的快速生产要求。在国标GB16847-1997中提到，传统的测试装置采用的测试原理主要有低频交流法、直流法和电容放电法。经对现有技术文献的检索发现，刊登在《高电压技术》第26卷第三期2000.6上的“暂态保护互感器暂态绕组励磁特性及剩磁测试”一文中提到，基于低频交流法的测试装置需要采用大容量昂贵的电源装置，使得系统复杂、开发成本高。而采用传统的直流法的测试装置，二次绕组放电过程中的电流变化缓慢，电流不能在短时间达到零点，故剩磁系数的测量不能准确得到。而且在绕组放电过程开始时在绕组两端会产生电压突变现象，这对于接在其两端的电压传感器是很不利的，即要求电压传感器有很高的耐压和很宽的频率相应特性。对于TPY级电流互感器，其剩磁通常较低可以忽略，而对于TPS和TPX极电流互感器，由于剩磁系数高，需在每次试验前进行铁心退磁。因此在励磁特性测量中需要一道额外的消磁处理工序，给测试带来很大的不便。此外，以上装置中都不易测得绕组内阻，需要附加试验。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电流互感器励磁特性测试系统，使其克服了传统测试装置的复杂、高压危险测试状况，是一种能够测量多种参数和曲线的多功能的成本低廉的应用方便的测试系统。本专利技术是通过以下技术方案实现的，包括电源系统、测量主回路、数据采集系统、控制子系统、中央处理器系统和外围通用设备。其连接关系为电源系统与测量主回路通过控制子系统连接，测量主回路与中央处理器系统则通过数据采集系统联接在一起。而外围通用设备则与中央处理器系统连接在一起提供数据输入、输出功能。电源系统由全桥整流模块、滤波电容和启动保护电路组成。电源系统的功能是负责将220VAC，50Hz的交流电转化成为励磁用的直流电。全桥整流模块的输入端施加220VAC，50Hz的交流电，而在其两个输出端子间接启动保护电路。启动保护电路防止系统突然加电瞬间的大电流产生。紧接着启动保护电路连接滤波电容进行滤波处理，以减小电源波纹。测量主回路由阻尼电阻RD、并联电阻Rp、并联电容Cp、被测绕组组成。并联电阻Rp、并联电容Cp和被测绕组并联，在此基础上再串连一个阻尼电阻RD构成了这个测量主回路的主要部件，其它检测部件则对这个主回路中的相应检测点进行数据采集。测量主回路的功能在于构成测试用充放电回路。数据采集系统由电流传感器、电压传感器、隔离模块、温度传感器、温度变送器和数据采集卡的模拟通道组成。数据采集系统的功能在于采集测量主回路当中被测绕组的电压、电流信号和环境温度。电流传感器的输入端与测量主回路中的被测绕组串连在一起，实现被测绕组电流量的测量。而电压传感器的输入端与被测绕组并联在一起，实现被测绕组电压量的测量。电流传感器和电压传感器的输出端子分别与两个隔离模块的输入端子相连接，以实现系统强电部分与弱点部分的隔离。两个隔离模块的输出端子则分别连接数据采集卡的两个模拟量输入通道。温度传感器用于采集环境温度，温度传感器是标准热电阻PT100，它连接温度变送器的电阻输入端子。温度变送器的电源回路中串联标准电阻，而这个标准电阻两端的信号被送到数据采集卡的另一个模拟量通道。控制子系统由数据采集卡的数字量输出通道、固态继电器、电磁继电器、接触器组成。数据采集卡的数字量输出通道包括测试控制DO0、绕组反向控制DO1、主电源开关控制DO2。固态继电器包括主电源控制SSR1、绕组反向控制SSR2、测试控制SSR3。电磁继电器包括主电源控制KM1、绕组反向控制KM2、测试控制KM3。接触器包括主电源开关KS1、绕组反向开关KS2、测试开关KS3。数据采集卡的三个数字量输出DO2、DO1、DO0分别连接三个固态继电器SSR1、SSR2、SSR3的输入端子，而三个固态继电器SSR1、SSR2、SSR3的输出端子分别与三个电磁继电器KM1、KM2、KM3的线圈串联在一起连接于24VDC的电源。三个电磁继电器KM1、KM2、KM3的常开触点分别与三个接触器KS1、KS2、KS3的线圈串联在一起连接于220VAC，50Hz电源。控制子系统的功能在于构成测量主回路的控制开关及相应的隔离驱动电路。中央处理器系统由带有ISA总线扩展槽的工业控制计算机构成。其上运行了视窗操作系统，具有友好的控制界面。其功能在于实现中央运算和逻辑控制任务。通过控制ISA总线扩展槽上的多功能ISA数据采集卡实现对数据采集系统和控制子系统的控制功能。外围通用设备由一台打印机、一块液晶显示器、操作键盘和鼠标组成。它负责系统人机交互和被测参数和曲线的显示、打印功能。控制子系统的主电源开关KS1把220VAC，50Hz的交流电与电源系统连接在一起。控制子系统的测试开关KS3连接电源系统和测量主回路。而被测绕组是通过控制子系统的绕组反向控制开关KS2连接于测量主回路当中，属于测量主回路的一部分。三个接触器开关功能分别为主电源开关KS1负责接通励磁主电源，为测试做好准备；绕组反向开关KS2负责将测试绕组反接，实现对绕组的正反向测试；测试开关KS3负责接通和断开测试过程。整个系统由中央处理器系统集中控制，中央处理器系统按照严格的逻辑顺序和时间间隔协调处理电源系统、测量主回路、数据采集系统、控制子系统和外围通用设备的动作。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点(1)基于工业控制计算机，采用了虚拟仪器技术，发挥计算机的软硬件优势，实现数据的自动采集、分析和处理，突破了传统仪器在测量速度、功能及适应范围的局限。(2)在一次测试当中实现了对电流互感器二次绕组的线性电感、剩磁系数、绕组内阻、电压-电流关系曲线、磁通-电流关系曲线的测量。(3)不需要额外的专门的消磁措施，即通过正反交替励磁实现了测量消磁一体化。并且可取多次测量的平均值，减少了随即误差，提高了精度。(4)对国标推荐的直流法测试回路B3进行了简单改造，即在被测绕组侧并联一个大电容，改善被测绕组的电压、电流波形，使放电过程中电压变化变缓，并且使电流变化在较短时间内过零点。这样保证了对被测绕组电压的积分时间有限化，使得剩磁系数的测量更精确。(5)通过对测试开关的通断控制，使被测绕组电压、电流变化曲线中增加相应的稳态段，实现了绕组的内阻测量。并且通过环境温度的在线测量，实现了环境温度下绕组内阻向标准75℃内阻的自动转换。(6)具有励磁特性曲线的显示和打印、报表编辑和打印功能。(7)具有测试数据保存和历史记录查询功能。附图说明图1本专利技术系统框2本专利技术测试时序3～6本专利技术测试程序流程7本专利技术电路图具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流互感器励磁特性测试系统，包括：电源系统、测量主回路、数据采集系统、控制子系统、中央处理器系统和外围通用设备，其特征在于，电源系统由全桥整流模块、滤波电容和启动保护电路组成，全桥整流模块连接启动保护电路，启动保护电路连接滤波电容；测量主回路由阻尼电阻Ｒ↓［Ｄ］、并联电阻Ｒｐ、并联电容Ｃｐ、被测绕组组成，并联电阻Ｒｐ、并联电容Ｃｐ和被测绕组并联，在此基础上再串连一个阻尼电阻Ｒ↓［Ｄ］；数据采集系统由电流传感器、电压传感器、隔离模块、温度传感器、温度变送器和数据采集卡的模拟通道组成，电流传感器的输入端与测量主回路中的被测绕组串连，电压传感器的输入端与被测绕组并联，电流传感器和电压传感器的输出端子分别与两个隔离模块的输入端子相连接，两个隔离模块的输出端子则分别连接数据采集卡的两个模拟量输入通道，温度传感器连接温度变送器的电阻输入端子，温度变送器的电源回路中串联标准电阻，而这个标准电阻两端的信号被送到数据采集卡的另一个模拟量通道；控制子系统由数据采集卡的数字量输出通道、三个固态继电器、三个电磁继电器、三个接触器组成，数据采集卡的数字量输出通道包含三路输出，分别经三个固态继电器和三个电磁继电器的隔离放大送入三个接触器开关，控制测量主回路；中央处理器系统通过数据采集卡连接数据采集系统和控制子系统，同时与外围通用设备连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨煜普，达来，李富根，张毅君，牛志勇，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]