电流互感器测试系统及应用方法技术方案

本发明专利技术公开了电流互感器测试系统及应用方法，包括PLC、监测电路、电容触摸控制屏和数据分选器；通过“电容偏置法”，给交流电叠加直流后，被测互感器的初级电流波形，很明显交流波形已经偏置，“电容偏置法”的优点非常明显，被测互感器的初级，只需要插入一个电流探测端子即可，在额定的直流分量下，角差以及比差控制在一定的范围内，便于后期进行统一的精度补偿，测试精度更高，减少了测试误差。减少了测试误差。减少了测试误差。

【技术实现步骤摘要】
电流互感器测试系统及应用方法


[0001]本专利技术属于电流互感器
，具体涉及电流互感器测试系统及应用方法。

技术介绍

[0002]随着国民经济的发展，接入电力系统的各类型用电负荷日益增加，各种感性负载，非线性器件如晶闸管控制的变流设备，或者大量开关电源的使用，导致电网中存在各种各样的谐波，直流分量，致使传统的线性电流互感器计量精度受到严重的挑战，直流分量会使电流互感器发生直流偏磁现象，甚至磁芯饱和，造成电能计量不准确，不公平的结果，因此，具有抗直流性能的电流互感器应运而生。
[0003]传统的电流互感器，为确保电流计量的准确性，须具有低误差，高精度的特性(按国标0.1级要求，角差：5
′
以下，比差：0.1％以下)；根据公式α＝arctan(R+Rcu)/ωL2以及γ＝1
‑
cosα，得知，电流互感器的二次侧电感与计量精度成正比，因此，要求互感器的二次侧绕组具有较高的电感。很多场合下，工程师大多所采用高磁导率磁芯，或者增大磁芯面积的方式来满足高电感量的要求。而具有抗直流性能的电流互感器，为减缓电路中直流分量或谐波对电流互感器磁芯的影响，提高抗直流饱和能力，须采用磁导率较低的磁芯，这种磁芯的磁滞回线斜率小，磁导率较低，一般在2,000μ左右；这类型的互感器，二次侧的电感量相对较低，精度不高，误差较大，角差多在200.0
′
以上，而比差则达到0.2％或以上。误差如此大的电流互感器，电流计量结果是没有意义的，因此，需在外置补偿电路，统一对互感器的误差进行补偿，以达到准确计量的目的。
[0004]为了确保电流互感器的磁芯，在额定的直流分量下，角差以及比差控制在一定的范围内，以便后期进行统一的精度补偿。因此，我们需要对此类抗直流电流互感器，在叠加直流分量的条件下进行测定分类；但到目前为止，市场上并没有适合规模量产测试使用的专用设备，为此，提出了电流互感器测试系统及应用方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供电流互感器测试系统及应用方法，以解决上述
技术介绍
中提出的二次侧的电感量相对较低，精度不高，误差较大的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：电流互感器测试系统，包括PLC、监测电路、电容触摸控制屏和数据分选器，所述数据分选器位于测试台的顶部，所述测试台顶部位于数据分选器的一侧设置有被测互感器测试模块，所述电容触摸控制屏位于被测互感器测试模块的外侧，所述被测互感器测试模块通过监测电路与PLC电性连接，所述被测互感器测试模块与数据分选器电性连接；
[0007]其中，所述测试台一侧设置有配电柜，所述配电柜内部设置有电容器、可调交流恒流源、互感器校验仪、标准互感器和可调直流恒流源，所述电容器、可调交流恒流源和标准互感器与被测互感器测试模块串联连接，所述可调直流恒流源与被测互感器测试模块电性连接，所述被测互感器测试模块和标准互感器均与互感器校验仪电性连接，所述互感器校
验仪与被测互感器测试模块之间设置有可调负载电阻；
[0008]所述可调交流恒流源和可调直流恒流源均通过监测电路与PLC电性连接。
[0009]优选的，所述被测互感器测试模块顶部设置有直流电流表和交流电流表，所述数据分选器顶部设置有高频伏安表，所述直流电流表、交流电流表和高频伏安表均与被测互感器测试模块电性连接。
[0010]优选的，所述被测互感器测试模块外侧设置有测试模块启动按钮和测试模块急停按钮，所述测试模块启动按钮和测试模块急停按钮均与PLC电性连接。
[0011]优选的，所述被测互感器测试模块上设置有检测夹具，所述检测夹具上设置有用于检测磁性信号的传感器，所述传感器通过监测电路与PLC电性连接。
[0012]电流互感器测试系统的应用方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1：利用模拟测试推导出电容偏置法抗直流测试方法；
[0014]步骤2：利用电容偏置法抗直流测试方法进行测试实验；
[0015]步骤3：基于电容偏置法抗直流测试原理配套测试控制系统；
[0016]步骤4：利用测试控制系统进行手动或者自测试。
[0017]优选的，所述步骤1包括以下步骤：
[0018]步骤1.1：直接法抗直流测试，在初级回路串联一只功率容量足够大的整流二极管，对输入被测互感器和标准互感器的正弦波交流电进行半波整流，得到对应的半波整流波形图；
[0019]步骤1.2：直接法测试结果分析，二极管整流的“直接法”法，会让半波电流贯穿整个初级回路，意味着半波电流不仅会流入被测互感器，也会流入标准互感器，使得被测互感器和标准互感器的二次侧感应电流波形发生畸变，导致互感器校验仪的电子线路，无法正常工作，无法测量出被测互感器的误差值。此外，标准互感器属于高精度互感器，其磁芯设计大多采用高磁导率的坡莫合金，磁芯抗直流性能较弱，若长时间流入半波电流，随着磁芯温度升高，标准互感器的磁芯可能会出现饱和的隐患；所以二极管整流的“直接法”抗直流测试，并不适合电流互感器量产时使用；
[0020]步骤1.3：间接法抗直流测试，采用同时在被测互感器的初级，分别接入恒定的交流，直流电流测试的“间接法”进行模拟测试，其原理是对半波电流进行傅里叶变换，使其分解成常见的电流波形；
[0021]步骤1.4：间接法测试结果分析，该方法可以有效对电流互感器的抗直流特性进行测试分选，但是这个“间接法”在实际生产中，并不容易实现，原因是，电流互感器的初级孔需要同时穿过两组电流，对于微型互感器来说，初级的穿孔太小，无法同时在孔中插入两组大电流的电缆(或测试探针)，使得这种方法，无法在微型互感器的生产过程当中广泛应用；
[0022]步骤1.5：为了彻底解决“间接测试法”需要在互感器初级插入两组电流端子的缺点，解决办法是利用电容，将交流电流和直流电流叠加在一起，成组合一个具有直流偏置的交流电流，再通入被测互感器的初级，模拟互感器工作在带直流成分的电路当中。
[0023]优选的，所述步骤2包括以下步骤：
[0024]步骤2.1：被测微型电流互感器选材，互感器参数如下：负载电阻：10Ω、工作频率：50Hz、初级最大额定电流：80A；
[0025]步骤2.2：确定测试指标，对该互感器的抗直流指标是，互感器在80A半波的条件
下，即半波的条件下，互感器的磁芯不能发生饱和，角差与比差值，需要维持在规定的范围内，以便后续进行统一补偿；
[0026]步骤2.3：测试原理推导，根据对半波整流信号进行傅里叶展开得：当f＝50Hz时，T＝0.02S，ω0＝314，代入上式，转换成电流的方式：＝314，代入上式，转换成电流的方式：＝314，代入上式，转换成电流的方式：由式5可知，为了获取这个RMS值为57A半波电流，可用一定比例的交流电流和直流电流，通过计算，AC＝40A，DC＝36，进行叠加直流偏置后，可得出对应的“交流偏置波形”，并将此电流，施加在在被测互感器的初级侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电流互感器测试系统，包括PLC、监测电路、电容触摸控制屏(4)和数据分选器(8)，其特征在于：所述数据分选器(8)位于测试台(1)的顶部，所述测试台(1)顶部位于数据分选器(8)的一侧设置有被测互感器测试模块(3)，所述电容触摸控制屏(4)位于被测互感器测试模块(3)的外侧，所述被测互感器测试模块(3)通过监测电路与PLC电性连接，所述被测互感器测试模块(3)与数据分选器(8)电性连接；其中，所述测试台(1)一侧设置有配电柜(2)，所述配电柜(2)内部设置有电容器(9)、可调交流恒流源(10)、互感器校验仪(11)、标准互感器(12)和可调直流恒流源(13)，所述电容器(9)、可调交流恒流源(10)和标准互感器(12)与被测互感器测试模块(3)串联连接，所述可调直流恒流源(13)与被测互感器测试模块(3)电性连接，所述被测互感器测试模块(3)和标准互感器(12)均与互感器校验仪(11)电性连接，所述互感器校验仪(11)与被测互感器测试模块(3)之间设置有可调负载电阻；所述可调交流恒流源(10)和可调直流恒流源(13)均通过监测电路与PLC电性连接。2.根据权利要求1所述的电流互感器测试系统，其特征在于：所述被测互感器测试模块(3)顶部设置有直流电流表(5)和交流电流表(6)，所述数据分选器(8)顶部设置有高频伏安表(7)，所述直流电流表(5)、交流电流表(6)和高频伏安表(7)均与被测互感器测试模块(3)电性连接。3.根据权利要求1所述的电流互感器测试系统，其特征在于：所述被测互感器测试模块(3)外侧设置有测试模块启动按钮(14)和测试模块急停按钮(15)，所述测试模块启动按钮(14)和测试模块急停按钮(15)均与PLC电性连接。4.根据权利要求1所述的电流互感器测试系统，其特征在于：所述被测互感器测试模块(3)上设置有检测夹具，所述检测夹具上设置有用于检测磁性信号的传感器，所述传感器通过监测电路与PLC电性连接。5.根据权利要求1所述的电流互感器测试系统的应用方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：利用模拟测试推导出电容偏置法抗直流测试方法；步骤2：利用电容偏置法抗直流测试方法进行测试实验；步骤3：基于电容偏置法抗直流测试原理配套测试控制系统；步骤4：利用测试控制系统进行手动或者自测试。6.根据权利要求5所述的电流互感器测试系统的应用方法，其特征在于：所述步骤1包括以下步骤：步骤1.1：直接法抗直流测试，在初级回路串联一只功率容量足够大的整流二极管，对输入被测互感器和标准互感器的正弦波交流电进行半波整流，得到对应的半波整流波形图；步骤1.2：直接法测试结果分析，二极管整流的“直接法”法，会让半波电流贯穿整个初级回路，意味着半波电流不仅会流入被测互感器，也会流入标准互感器，使得被测互感器和标准互感器的二次侧感应电流波形发生畸变，导致互感器校验仪的电子线路，无法正常工作，无法测量出被测互感器的误差值。此外，标准互感器属于高精度互感器，其磁芯设计大多采用高磁导率的坡莫合金，磁芯抗直流性能较弱，若长时间流入半波电流，随着磁芯温度升高，标准互感器的磁芯可能会出现饱和的隐患；所以二极管整流的“直接法”抗直流测试，
并不适合电流互感器量产时使用；步骤1.3：间接法抗直流测试，采用同时在被测互感器的初级，分别接入恒定的交流，直流电流测试的“间接法”进行模拟测试，其原理是对半波电流进行傅里叶变换，使其分解成常见的电流波形；步骤1.4：间接法测试结果分析，该方法可以有效对电流互感器的抗直流特性进行测试分选，但是这个“间接法”在实际生产中，并不容易实现，原因是，电流互感器的初级孔需要同时穿过两组电流，对于微型互感器来说，初级的穿孔太小，无法同时在孔中插入两组大电流的电缆(或测试探针)，使得这种方法，无法在微型互感器的生产过程当中广泛应用；步骤1.5：为了彻底解决“间接测试法”需要在互感器初级插入两组电流端子的缺点，解决办法是利用电容，将交流电流和直流电流叠加在一起，成组合一个具有直流偏置的交流电流，再通入被测互感器的初级，模拟互感器工作在带直流成分的电路当中。7.根据权利要求5所述的电流互感器测试系统的应用方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：步骤2.1：被测微型电流互感器选材，互感器参数如下：负载电阻：10Ω、工作频率：50Hz、初级最大额定电流：80A；步骤2.2：确定测试指标，对该互感器的抗直流指标是，互感器在80A半波的条件下，即半波的条件下，互感器的磁芯不能发生饱和，角差与比差值，需要维持在规定的范围内，以便后续进行统一补偿；步骤2.3：测试原理推导，根据对半波整流信号进行傅里叶展开得：当f＝50Hz时，T＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳耀华，
申请(专利权)人：珠海市金竹电子有限公司，
类型：发明
国别省市：