[发明专利]互感器自动校验仪

说明书

本发明属于互感器参数电测领域。

互感器校验仪（又称互感器比较装置）广泛用于电力系统和仪用的电压互感器或电流互感器（以下统称互感器）的参数测试，其藉助于一个与被测互感器变比相同的标准互感器，测出被测互感器相对于标准互感器的比率误差（简称比差）f和相角误差（简称角差）δ。互感器都须作定期校验，即在不同的工作电流或电压、负荷及变比下进行多点测量，不仅测试工作量繁重，而且要求有较高的测试准确度。因此，提高互感器校验仪的自动化程度及测试的准确度和稳定性是本电测领域的重要课题之一。

互感器校验仪通常采用差动平衡比较法或非平衡差动法测量原理。西德专利DT2430134和《Trans.Instrum.Meas.》杂志1983.1M-32报导的“使用微处理机的仪用互感器比较装置”采用平衡比较法来简接测量互感器的误差，装置校正步骤繁多、检零平衡困难，要获得较高的测试准确度则设备复杂，使用不便。已有技术ZHE-1型互感器校验仪使用微机采用非平衡差动法，即通过对被测互感器二次回路与标准互感器二次回路的差动信号和标准互感器二次回路的工作信号（又称标准信号）的测试，直接测量互感器的误差。该校验仪由输入回路、输入多路开关、自校系统、采样脉冲形成电路、采样保持-模数变换器（以下简称S/H-A/D变换器）、微机系统、电源和操作指示面板组成。在工作信号过零点时刻对差动信号进行采样，得到差动信号的正交分量幅值，在工作信号过角频率时刻对差动信号进行采样，得到差动信号的同相分量幅值，微机按下式计算比差f和角差δ：

为保证测量的准确度，理论上要求采样脉冲与工作信号严格同步，为此该校验仪采用了多级放大、滤波、鉴相、波形变换和锁相、整形一套极为复杂的采样脉冲形成电路。为指示工作信号的额定工作点百分表值，该校验仪还设置了精密整流电路和第二套A/D变换器，自校系统设置“校测开关”需人工校正和调整。由于ZHE-1型互感器校验仪采用了一套独立于被测信号测试回路的采样脉冲形成电路，尽管使用了相移补偿、鉴相和锁相技术，仍不可避免地在工作信号和采样脉冲之间引入了相移，此相移又随环境条件而变化，从而直接影响校验仪的测量准确度和稳定性。该校验仪在操作指示面板上采用了过多的操作开关，测试前必须校正和调节。不难看出，上述校验仪电路复杂，调试难度大，测量准确度和稳定性欠佳，重复测量的一致性差，硬件电路和微机功能未能得到充分利用，智能化程度不高，操作使用不便。

本发明的目的是提出一种应用微机采用非平衡差动测量法的互感器自动校验仪，构思新颖，用较少的、易于实现、调试方便的硬件电路，在微机系统管理下实现互感器参数自动测量，不仅可获得较高的测量准确度及良好的稳定性和重复测试一致性，而且自动化程度高，具有多种参数测量功能。

根据上述任务而提出的解决方案，由输入回路、输入多路器、自校系统、采样脉冲形成电路、S/H-A/D变换器、微机系统、电源和操作指示面板组成的互感器自动校验仪的特点是：

（1）设置增益调整系统，使全测量范围内的各种信号经增益调整后，输入到A/D变换器的信号幅值均在±U_AD～±U_AD的A/D变换最佳工作范围内（U_AD为A/D变换器的额定输入电压）。

（2）S/H-A/D变换器在等间隔密采样脉冲控制下工作，采样脉冲形成电路的采样频率为60～80倍信号频率，A/D变换器的字长为12～16bit位。微机系统把S/H-A/D变换结果中最接近信号幅值的采样值确定为信号幅值，利用最接近信号零点的采样值来确定信号的瞬时相位，推算出小信号△（互感器参数测试时为差动信号）和工作信号之间的相位差α（互感器参数测试时为误差角），解算出同相分量幅值△Sf和正交分量幅值△S_δ，计算式为：

△S_f＝△S·COSα;

△S_δ＝△S·Sinα，

从而求得比差f和角差δ，计算式为：

（精确算式）（弧度）

对阻抗、导纳、小电流、小电压、大电流、大电压的测量均可归结为对小信号幅值△S、工作信号幅值S₂₀及小信号与工作信号之间的相位差α的测量，关系式如下：

A阻抗（有功分量）;

（无功分量）;

B导纳（有功分量）;

（无功分量）;

C小电流