專利名稱：電流互感器諧波特性測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電流互感器諧波特性測量裝置，具體為采用等安匝法檢測電流互感器或電流傳感器的諧波特性，屬電工儀表技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電網(wǎng)容量的增加，一次電流幅值也大幅增加，220kV至500kV電網(wǎng)用的電流互感器額定電流已達(dá)3000A至5000A以上，大容量發(fā)電機(jī)組的額定電流接近30kA。電網(wǎng)中諧波電流的準(zhǔn)確測量，對諧波治理技術(shù)方案選擇及電網(wǎng)設(shè)備配置有重要影響。用于測量諧波的電流互感器及電流傳感器本身的諧波測量特性檢驗(yàn)一直是難度比較大的技術(shù)問題，主要是用于檢測的含有諧波分量的大電流源的制作，即在較大基波電流上合成幅值可控的各種諧波電流，造價(jià)很高；其次諧波電流測量系統(tǒng)本身的溯源方法及測量不確定度評估，在技術(shù)上的難度也較大。目前大電流條件下的各種電流互感器及各種電流傳感器諧波特性檢驗(yàn)一直是空白，數(shù)千安培至上萬安培條件下的各種電流互感器及各種電流傳感器諧波特性檢測難度更大，解決合成含有諧波的大電流標(biāo)準(zhǔn)源難題及諧波特性測量系統(tǒng)的溯源方法，是檢驗(yàn)各種電流互感器及各種電流傳感器諧波特性的關(guān)鍵。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對背景技術(shù)提出的問題，公開一種電流互感器諧波特性測量裝置，采用等安匝的方法，疊加合成一次回路基波電流與高次諧波電流電路，用于檢測各種電流互感器或電流傳感器的諧波特性，也適用于大容量等安匝諧波標(biāo)準(zhǔn)電流源的制作和測量系統(tǒng)的溯源，在電流互感器及電流傳感器諧波特性的檢測方面，可以提高大容量電網(wǎng)諧波電能計(jì)量的可靠性與準(zhǔn)確性，為電網(wǎng)諧波治理的設(shè)備配置及參數(shù)選擇提供可靠依據(jù)， 還可以拓展到大容量的電流互感器、電流傳感器暫態(tài)特性測量領(lǐng)域。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是電流互感器諧波特性測量裝置，其特征在于所述測量裝置是由三個互相獨(dú)立的回路組成的等安匝合成回路，其一為基波電流源回路，另外兩個是不同頻率的諧波電流源回路，被檢測穿心式電流互感器或電流互感器線圈套在等安匝回路上，各個獨(dú)立的一次電流回路，串接有標(biāo)準(zhǔn)電阻分流器，各分流器二次輸出電壓疊加后接入幅值測差記錄裝置，被檢測電流互感器二次負(fù)荷電壓也接入幅值測差記錄裝置，其有益效果是比較分流器二次輸出疊加后電壓與被檢測電流互感器或電流互感器的二次負(fù)荷電壓兩者的差異，就可獲得被檢測電流互感器或電流傳感器對含有諧波電流分量的一次電流諧波響應(yīng)特性。如上所述的電流互感器諧波特性測量裝置，其特征在于可以依次增加一次回路的匝數(shù)，也可以是不同頻率的諧波電流源回路疊加，其有益效果是既可擴(kuò)大電流測量范圍，也可擴(kuò)大諧波電流范圍。如上所述的電流互感器諧波特性測量裝置，其特征在于穿過被測電流互感器或電流傳感器的一次電流回路可以是二維對稱形式，也可以是三維對稱回路形式，還可以是完全不對稱形式，其有益效果是一次回路形成對稱和不對稱形式，可以驗(yàn)證外磁場對被檢電流互感器或傳感器耐受外磁場影響的能力。如上所述的電流互感器諧波特性測量裝置，其特征在于測量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓、或者被檢測電流互感器或電流傳感器輸出電壓可接入高準(zhǔn)確度電壓跟隨器和感應(yīng)式分壓器，其有益效果是當(dāng)被檢測的電流互感器或電流傳感器二次負(fù)荷(如標(biāo)準(zhǔn)電阻)對應(yīng)的阻值與測量系統(tǒng)給出的參考標(biāo)準(zhǔn)值不一致時，可以對測量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 或者對被檢測電流互感器或電流傳感器輸出電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。本實(shí)用新型電流互感器諧波特性測量裝置的測量方法如下用等安匝方法，合成一次回路基波電流與高次諧波電流；基波電流回路與各諧波電流回路，電氣上通過標(biāo)準(zhǔn)分流器的輸出電壓串聯(lián)形式連接在一起；各個回路不同頻率的電流，用無感或低感標(biāo)準(zhǔn)分流器上獲取的電壓量之和作為檢測時的標(biāo)準(zhǔn)量，將被測電流互感器或電流傳感器的輸出作為被測量，用差值法比較兩者的差異，獲得被測電流互感器或電流傳感器的諧波響應(yīng)特性；通過增加一次回路的匝數(shù)，擴(kuò)大一次等安匝電流的幅值，包括基波電流回路和各諧波電流回路；等安匝一次合成的電流回路作為穿心接入方式的電流互感器及各種電流傳感器一次回路進(jìn)行諧波響應(yīng)特性測量，或作為各類電流互感器、電流傳感器線圈一次回路進(jìn)行諧波響應(yīng)特性測量；根據(jù)檢測所需電流幅值的大小或?qū)ν怆妶鲇绊懣刂埔蟮男枰?，等安匝回路的布置可以采用三維對稱結(jié)構(gòu)、二維對稱結(jié)構(gòu)或不對稱結(jié)構(gòu)方式，用于驗(yàn)證被檢測電流互感器和電流傳感器受外磁場影響的諧波特性測量；一次回路串接的各分流器阻值選擇，相互匹配；當(dāng)測量系統(tǒng)的參考標(biāo)準(zhǔn)量與被檢測電流互感器或電流傳感器輸出量不一致時，可采用電壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行調(diào)整。本實(shí)用新型的有益效果是1)可測量上千安培甚至上萬安培的大電流互感器或電流傳感器的諧波特性；2)可測量多種不同種類的互感器或傳感器，如電磁感應(yīng)類、空心線圈類、霍爾元件類、磁敏元件類等；3)有很好的經(jīng)濟(jì)性；其次溯源性強(qiáng)；再次測量方法簡單，便于操作。
附圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例電流互感器諧波特性測量裝置電路原理圖；附圖2為“日”字形等安匝法擴(kuò)大一次回路電流范圍(2倍)原理圖；附圖3為“日”字形等安匝法擴(kuò)大一次回路電流范圍(3倍)原理圖；附圖4為“口”字形等安匝回路原理圖；附圖5為降壓式電壓轉(zhuǎn)換器原理圖；附圖6為接有“降壓式電壓轉(zhuǎn)換器”的諧波特性測量電路圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步說明如附圖1所示，是三個獨(dú)立回路組成的等安匝合成回路，分別為基波電流回路由基波電流源S產(chǎn)生基波電流I1,另外兩個不同頻率的諧波電流源Sdn S2,在各自回路產(chǎn)生諧波電流回路12、I3，被檢測穿心式電流互感器或電流互感器線圈CTx套在等安匝回路上。各個獨(dú)立的一次電流回路，串接分流器(標(biāo)準(zhǔn)電阻R1,R2,R3)用來測量一次電流，各分流器二次輸出電壓(U1, U2, U3)之和作為含有諧波分量的一次等安匝合成電流對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)量Un接入幅值測差記錄裝置HE，被檢測CTx 二次負(fù)荷αχ)端口電壓Ux作為被測量接入幅值測差記錄裝置ΗΕ，比較兩者的差異(ε =Ux-Un),就可獲得被檢測電流互感器或電流傳感器對含有諧波電流分量的一次電流諧波響應(yīng)特性。附圖2是應(yīng)用等安匝法，擴(kuò)大電流測量范圍，電流測量范圍分別擴(kuò)大2倍。附圖3是非完全對稱回路，將電流測量范圍擴(kuò)大到3倍。依次增加一次回路的匝數(shù)，可以繼續(xù)擴(kuò)大電流測量范圍。同理，不同頻率的其它諧波電流回路，也可以用類似方法擴(kuò)大諧波電流范圍。附圖2中電流回路呈“日”字形，是二維對稱形式，對于被檢測的電流互感器或電流傳感器，一次電流回路產(chǎn)生的外磁場影響較小，但是不及三維對稱回路形式。如果在二位平面垂直的平面再疊加一個二位回路，就形成了三維對稱形式。一次回路形成對稱和不對稱形式，可以驗(yàn)證外磁場對被檢電流互感器或傳感器耐受外磁場影響的能力。附圖4中電流回路呈“口”字形，是完全不對稱回路。當(dāng)被檢測電流互感器或電流傳感器具有良好的抗外磁場干擾能力，可以分別采用對稱的電流回路和完全不對稱的電流回路進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。沒有抗外磁場影響的電流互感器，鐵心磁路的磁場密度存在極大差異， 電路互感器二次輸出特性會產(chǎn)生極大的偏差。一次回路電流的測量采用分流器。電網(wǎng)關(guān)注的諧波頻域一般在25次以下，通常以 3次、5次、7次、9次、11次為主，對應(yīng)諧波頻率為150Ηζ、250Ηζ、350Ηζ、450Ηζ。更高次諧波含量，因線路殘余電感作用，幅值被抑制。對于這個頻域范圍的電流分流器頻響特性要求， 從制造技術(shù)上講不難，同軸結(jié)構(gòu)的數(shù)千安培分流器可以滿足0. 5級水平要求。由于諧波電流的幅值相比基波電流的幅值要低一個數(shù)量級，諧波電流回路用分流器的阻值選擇要與各一次回路的等安匝數(shù)相對應(yīng)，確保整個測量系統(tǒng)的量限統(tǒng)一。被測量與標(biāo)準(zhǔn)量的量限也要統(tǒng)一。如果被檢測的電流互感器或電流傳感器二次負(fù)荷(如標(biāo)準(zhǔn)電阻)對應(yīng)的阻值與測量系統(tǒng)給出的參考標(biāo)準(zhǔn)值不一致，可以采用電壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行電壓比值的變換?？梢詫y量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，或者對被檢測電流互感器或電流傳感器輸出電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換方式可以是降壓方式，也可以是升壓方式，但是電壓轉(zhuǎn)換器的準(zhǔn)確度及頻響特性應(yīng)高于電流回路測量系統(tǒng)本身準(zhǔn)確度1級或2級。附圖5是一種降壓式電壓轉(zhuǎn)換器，由高準(zhǔn)確度電壓跟隨器ApA2和感應(yīng)式分壓器組成。要求電壓跟隨器工作在額定工作電壓范圍內(nèi)，以保證電壓跟隨器的準(zhǔn)確度。本實(shí)用新型實(shí)施例中，設(shè)定被檢測電流互感器或電流傳感器額定工作電流為 4000Α，額定二次電流1Α，額定二次負(fù)荷1VA，功率因數(shù)為1，一次等安匝回路基波等安匝電流4000Α，相比基波電流幅值，要求3次諧波電流分量占5%、5次諧波電流分量幅值占2. 5%?；娫搭~定電流為1000Α，50Ηζ，等安匝數(shù)為4匝，一次回路基波電流滿足4000安匝要求，一次回路分流器取值為，輸出電壓為4V。此時，等安匝回路要疊加5%的3 次諧波，對應(yīng)電阻值為200安匝，設(shè)此時一次3次諧波回路匝數(shù)為8匝，3次諧波電流源只需提供25Α的150Hz電流。由于基波電流回路分流器輸出電壓為4V，3次諧波電流回路分流器在25A工作電流時的輸出電壓應(yīng)為200mV(5%)，配置的分離器阻值應(yīng)為8 πιΩ，以保證測量系統(tǒng)分流器阻值配置的統(tǒng)一。因一次回路還要疊加2. 5%的5次諧波電流，對應(yīng)電阻值為 100安匝，設(shè)此時5次諧波回路匝數(shù)也為4匝，5次諧波電流源只需提供25Α的250Hz電流， 配置的分流器阻值取值4 πιΩ。 附圖6中，對應(yīng)一次回路4000安匝的情況，被檢測電流互感器額定二次負(fù)荷的端口電壓Ux為IV，而此時對應(yīng)的測量系統(tǒng)基波量對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓Un為4V，如果采用降壓式電壓轉(zhuǎn)換器，變比為4V/1V，電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Un'作為參考標(biāo)準(zhǔn)量，接入幅值測差記錄裝置HE。
權(quán)利要求1.電流互感器諧波特性測量裝置，其特征在于所述測量裝置是由三個互相獨(dú)立的回路組成的等安匝合成回路，其一為基波電流源回路，另外兩個是不同頻率的諧波電流源回路，被檢測穿心式電流互感器或電流互感器線圈套在等安匝回路上，各個獨(dú)立的一次電流回路，串接有標(biāo)準(zhǔn)電阻分流器，各分流器二次輸出電壓疊加后接入幅值測差記錄裝置，被檢測電流互感器二次負(fù)荷電壓也接入幅值測差記錄裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的電流互感器諧波特性測量裝置，其特征在于可以依次增加一次回路的匝數(shù)，也可以是不同頻率的諧波電流源回路疊加。
3.如權(quán)利要求1所述的電流互感器諧波特性測量裝置，其特征在于穿過被測電流互感器或電流傳感器的一次電流回路可以是二維對稱形式，也可以是三維對稱回路形式，還可以是完全不對稱形式。
4.如權(quán)利要求1所述的電流互感器諧波特性測量裝置，其特征在于測量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓、或者被檢測電流互感器或電流傳感器輸出電壓可接入高準(zhǔn)確度電壓跟隨器和感應(yīng)式分壓器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電流互感器諧波特性測量裝置，采用等安匝的方法，疊加合成一次回路基波電流與高次諧波電流電路，用于檢測各種電流互感器或電流傳感器的諧波特性，也適用于大容量等安匝諧波標(biāo)準(zhǔn)電流源的制作和測量系統(tǒng)的溯源，在電流互感器及電流傳感器諧波特性的檢測方面，可以提高大容量電網(wǎng)諧波電能計(jì)量的可靠性與準(zhǔn)確性，為電網(wǎng)諧波治理的設(shè)備配置及參數(shù)選擇提供可靠依據(jù)，還可以拓展到大容量的電流互感器、電流傳感器暫態(tài)特性測量領(lǐng)域。
文檔編號G01R31/00GK202141766SQ20112016018
公開日2012年2月8日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者余春雨, 馮宇, 吳士普, 李璿, 毛安瀾, 汪本進(jìn), 王曉琪, 王歡, 王玲, 費(fèi)曄, 陳心佳, 陳曉明 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院