一种电流互感器励磁特性曲线的测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种电流互感器励磁特性曲线的测试方法，解决了现有技术无法对饱和电压高的电流互感器进行励磁特性测试的技术问题。将被测的电流互感器的一次侧线圈（NP）的两出线端子设置在断路状态下；通过改变施加在被测电流互感器的二次线圈端子之间的占空比为50%的方波直流电压等效值Uct和其频率，就可以得到二次线圈中的直流电流等效值，从而得到励磁特性曲线。本发明方法简单，制造维护方便，具有测试结构紧凑，可靠性高和测试准确的特点。
【专利说明】一种电流互感器励磁特性曲线的测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电流互感器的特性参数的测试方法，特别涉及一种对电流互感器的励磁特性曲线进行准确测试的方法。
【背景技术】
[0002]电流互感器被广泛应用于电力系统中，电流互感器的一次绕组一般是串联在电力线路中，电流互感器的二次绕组的外部回路一般连接继电保护和自动控制装置，对应用到电网中的电流互感器的各项参数的准确测定关系到电网中的二次设备的正常运作，乃至整个电网的安全稳定运行。因此，电流互感器应用到电网之前，要根据国家有关标准，对其各项指标进行准确测定，并根据测试结果进行调整，符合标准后才能应用于电网，电流互感器励磁特性曲线是其中的一项重要内容。现有技术对该特性曲线的测试是通过电流互感器参数测试仪来完成的，该测试仪需要内置升压器及升流器，或外接升压器及升流器，才能完成特性曲线的测试，存在测试仪体积笨重，安全性能差的缺陷。另外，随着电网系统电压等级的升高，互感器的饱和电压越来越高，很多暂态互感器的饱和电压要高达15千伏，测试仪已无法输出这么高的电压，导致对电流互感器励磁特性的测试无法进行。
【发明内容】
[0003]本发明提供了 一种电流互感器励磁特性曲线的测试方法，解决了现有技术无法对饱和电压高的电流互感器进行励磁特性测试的技术问题。
[0004]本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的:
一种电流互感器励磁特性曲线的测试方法，包括以下步骤:
第一步、将被测的电流互感器的一次侧线圈的两出线端子设置在断路状态下；
第二步、在被测的电流互感器的二次侧线圈的两出线端子之间串联接入直流电流表和可调直流电源，可调直流电源是占空比为50%的输出频率可调的脉冲直流电源；
第三步、根据被测的电流互感器的二次额定电流和被测的电流互感器的额定输出功率，计算测试输出的初始设定电压值；
第四步、将可调直流电源的输出电压设置为第三步计算出的初始设定电压值，将可调直流电源的初始输出脉冲频率设定为50赫兹，启动可调直流电源，使其输出四个周波的脉冲直流电压，读取直流电流表的初始电流值，得到被测电流互感器的第一个励磁特性曲线的对应坐标值；
第五步、设置可调直流电源的第二输出电压值，方法如下:
若第四步得到的初始电流值与初始设定电压值的乘积小于0.03倍的被测的电流互感器的额定输出功率，设定可调直流电源的第二输出电压值为1.3倍的初始设定电压值；
若第四步得到的初始电流值与初始设定电压值的乘积大于或等于0.03倍的被测的电流互感器的额定输出功率，并且该乘积小于0.1倍的被测的电流互感器的额定输出功率，设定可调直流电源的第二输出电压值为1.2倍的初始设定电压值； 若第四步得到的初始电流值与初始设定电压值的乘积大于或等于0.1倍的被测的电流互感器的额定输出功率，并且该乘积小于0.5倍的被测的电流互感器的额定输出功率，设定可调直流电源的第二输出电压值为1.05倍的初始设定电压值；
若第四步得到的初始电流值与初始设定电压值的乘积大于或等于0.5倍的被测的电流互感器的额定输出功率，设定可调直流电源的第二输出电压值为1.01倍的初始设定电压值；
第六步、设置可调直流电源的第二输出频率，若根据第五步得到的第二输出电压值小于或等于80伏时，第二输出频率设置为50赫兹，若根据第五步得到的第二输出电压值大于80伏时，第二输出频率设置为(80/第二输出电压值)X 50赫兹；
第七步、设置可调直流电源输出的第二脉冲直流电压的周波数，若第六步确定的第二输出频率大于或等于10赫兹时，可调直流电源输出的第二脉冲直流电压的周波数为4个周波，若第六步确定的第二输出频率小于10赫兹时，可调直流电源输出的第二脉冲直流电压的周波数为2个周波；
第八步、以第五步所确定的第二输出电压值、第六步所确定的第二输出频率和第七步所确定的第二脉冲直流电压的周波数，启动可调直流电源，并读取直流电流表的第二电流值，得到被测电流互感器的第二个励磁特性曲线的对应坐标值；
第九步、设置可调直流电源的第三输出电压值，用直流电流表的第二电流值取代直流电流表的初始电流值，用第二输出电压值取代初始设定电压值，重复第五步到第八步的步骤得到被测电流互感器的第三个励磁特性曲线的对应坐标值；依次重复第五步到第八步的步骤得到被测电流互感器励磁特性曲线的各点对应坐标，直至被测电流互感器达到饱和时为止；
第十步、根据以上得到的特性曲线的各点对应坐标值绘制出将被测的电流互感器的励磁特性曲线。
[0005]本发明方法简单，制造维护方便，具有测试结构紧凑，可靠性高和测试准确的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是本发明的测试电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0007]下面结合附图对本发明进行详细说明:
一种电流互感器励磁特性曲线的测试方法，包括以下步骤:
第一步、将被测的电流互感器的一次侧线圈Np的两出线端子设置在断路状态下；第二步、在被测的电流互感器的二次侧线圈Ns的两出线端子之间串联接入直流电流表Ict和可调直流电源Uct,可调直流电源Uct是占空比为50%的输出频率可调的脉冲直流电源；
第三步、根据被测的电流互感器的二次额定电流Ie和被测的电流互感器的额定输出功率P，计算测试输出的初始设定电压值Uctl，计算公式为:Uctl=P/Ie ；
第四步、将可调直流电源Uct的输出电压设置为第三步计算出的初始设定电压值Uctl，将可调直流电源Uct的初始输出脉冲频率设定为50赫兹，启动可调直流电源Uct，使其输出四个周波的脉冲直流电压，读取直流电流表Ict的初始电流值Ictl，得到被测电流互感器的第一个励磁特性曲线的对应坐标值(Ictl，Uctl)；
第五步、设置可调直流电源Uct的第二输出电压值Uct2，方法如下:
若第四步得到的初始电流值Ictl与初始设定电压值Uctl的乘积小于0.03倍的被测的电流互感器的额定输出功率P，设定可调直流电源Uct的第二输出电压值Uct2为1.3Uctl ；
若第四步得到的初始电流值Ictl与初始设定电压值Uctl的乘积大于或等于0.03倍的被测的电流互感器的额定输出功率P，并且该乘积小于0.1倍的被测的电流互感器的额定输出功率P，设定可调直流电源Uct的第二输出电压值Uct2为1.2Uctl ；
若第四步得到的初始电流值Ictl与初始设定电压值Uctl的乘积大于或等于0.1倍的被测的电流互感器的额定输出功率P，并且该乘积小于0.5倍的被测的电流互感器的额定输出功率P，设定可调直流电源Uct的第二输出电压值Uct2为1.05Uctl ；
若第四步得到的初始电流值Ictl与初始设定电压值Uctl的乘积大于或等于0.5倍的被测的电流互感器的额定输出功率P，设定可调直流电源Uct的第二输出电压值Uct2为
1.0lUctl ；
第六步、设置可调直流电源Uct的第二输出频率f2，若根据第五步得到的第二输出电压值Uct2小于或等于80伏时，第二输出频率f2设置为50赫兹，若根据第五步得到的第二输出电压值Uct2大于80伏时，第二输出频率f2设置为(80/Uct2) X 50赫兹；
第七步、设置可调直流电源Uct输出的第二脉冲直流电压的周波数，若第六步确定的第二输出频率f2大于或等于10赫兹时，可调直流电源Uct输出的第二脉冲直流电压的周波数为4个周波，若第六步确定的第二输出频率f2小于10赫兹时，可调直流电源Uct输出的第二脉冲直流电压的周波数为2个周波；
第八步、以第五步所确定的第二输出电压值Uct2、第六步所确定的第二输出频率f2和第七步所确定的第二脉冲直流电压的周波数，启动可调直流电源Uct，并读取直流电流表Ict的第二电流值Ict2，得到被测电流互感器的第二个励磁特性曲线的对应坐标值(Ict2，Uct2)；
第九步、设置可调直流电源Uct的第三输出电压值Uct3，用Ict2取代Ictl，用Uct2取代Uctl，重复第五步到第八步的步骤得到被测电流互感器的第三个励磁特性曲线的对应坐标值(Ict3，Uct3);依次重复第五步到第八步的步骤得到被测电流互感器励磁特性曲线的各点对应坐标，直至被测电流互感器达到饱和时为止；
第十步、根据以上得到的特性曲线的各点对应坐标值绘制出将被测的电流互感器的励磁特性曲线。
[0008]本发明的测试方法是通过改变施加在被测电流互感器的二次线圈端子之间的占空比为50%的方波直流电压等效值Uct和其频率，就可以得到二次线圈中的直流电流等效值，从而得到励磁特性曲线。具体来说由于互感器不能长时间工作在某一个测试状态下，否则将存在被烧毁的可能，因此也要控制其测试的时间长度，即施加的电压方波的个数，通过在被测电流互感器的二次线圈上施加幅值控制电压，施加电压时间的控制和电压方波频率控制，来完成特性曲线的测试。[0009]在对电流互感器进行励磁特性曲线测试的时，可以等效成一次侧Np处于断开状态，即:一次侧端子P1、P2外部不接线路。这种断开状态一次侧参数对励磁特性曲线无影响。二次侧线圈由于其实际上存在电感、涡流电阻、电阻，这些参数都存在于二次侧端子S1、
S2之间。其实际内部参数等效成四个部分:理想二次侧Ns、二次绕组等效电阻Ret、等效涡流电阻Re、等效主电抗Lm四个部分。在进行励磁特性曲线测试时，在电流互感器二次侧的SI端接直流电流表的负端、在直流电流表的正端接可调直流电源的正端，可调直流电源的负端与电流互感器二次侧的SI端相连接。
【权利要求】
1.一种电流互感器励磁特性曲线的测试方法，包括以下步骤: 第一步、将被测的电流互感器的一次侧线圈(Np)的两出线端子设置在断路状态下；第二步、在被测的电流互感器的二次侧线圈(Ns)的两出线端子之间串联接入直流电流表(Ict)和可调直流电源(Uct)，可调直流电源(Uct)是占空比为50%的输出频率可调的脉冲直流电源； 第三步、根据被测的电流互感器的二次额定电流(Ie)和被测的电流互感器的额定输出功率(P)，计算测试输出的初始设定电压值(Uctl )，计算公式为:Uctl=P/Ie ； 第四步、将可调直流电源(Uct)的输出电压设置为第三步计算出的初始设定电压值(UctI )，将可调直流电源(Uct)的初始输出脉冲频率设定为50赫兹，启动可调直流电源(Uct )，使其输出四个周波的脉冲直流电压，读取直流电流表(I ct)的初始电流值(I ct I)，得到被测电流互感器的第一个励磁特性曲线的对应坐标值(Ictl，Uctl)； 第五步、设置可调直流电源(Uct)的第二输出电压值(Uct2)，方法如下: 若第四步得到的初始电流值(Ictl)与初始设定电压值(Uctl)的乘积小于0.03倍的被测的电流互感器的额定输出功率(P)，设定可调直流电源(Uct)的第二输出电压值(Uct2)为 1.3Uctl ； 若第四步得到的初始电流值(Ictl)与初始设定电压值(Uctl)的乘积大于或等于0.03倍的被测的电流互感器的额定输出功率(P)，并且该乘积小于0.1倍的被测的电流互感器的额定输出功率(P)，设定可调直流电源(Uct)的第二输出电压值(Uct2)为1.2Uctl ；若第四步得到的初始电流值(Ictl)与初始设定电压值(Uctl)的乘积大于或等于0.1倍的被测的电流互感器的额定输出功率(P)，并且该乘积小于0.5倍的被测的电流互感器的额定输出功率(P)，设 定可调直流电源(Uct)的第二输出电压值(Uct2)为1.05Uctl ；若第四步得到的初始电流值(Ictl)与初始设定电压值(Uctl)的乘积大于或等于0.5倍的被测的电流互感器的额定输出功率(P)，设定可调直流电源(Uct)的第二输出电压值(Uct2)为 1.0lUctl ； 第六步、设置可调直流电源(Uct)的第二输出频率(f2)，若根据第五步得到的第二输出电压值(Uct2)小于或等于80伏时，第二输出频率(f2)设置为50赫兹，若根据第五步得到的第二输出电压值(Uct2)大于80伏时，第二输出频率(f2)设置为(80/Uct2)X50赫兹；第七步、设置可调直流电源(Uct)输出的第二脉冲直流电压的周波数，若第六步确定的第二输出频率(f2)大于或等于10赫兹时，可调直流电源(Uct)输出的第二脉冲直流电压的周波数为4个周波，若第六步确定的第二输出频率(f2)小于10赫兹时，可调直流电源(Uct)输出的第二脉冲直流电压的周波数为2个周波； 第八步、以第五步所确定的第二输出电压值(Uct2)、第六步所确定的第二输出频率(f2)和第七步所确定的第二脉冲直流电压的周波数，启动可调直流电源(Uct)，并读取直流电流表(let)的第二电流值(Ict2)，得到被测电流互感器的第二个励磁特性曲线的对应坐标值(Ict2，Uct2)； 第九步、设置可调直流电源(Uct)的第三输出电压值(Uct3)，用第二输出电压值(Ict2)取代初始电流值(Ictl)，用第二输出电压值(Uct2)取代初始设定电压值(Uctl)，重复第五步到第八步的步骤得到被测电流互感器的第三个励磁特性曲线的对应坐标值(Ict3, Uct3);依次重复第五步到第八步的步骤得到被测电流互感器励磁特性曲线的各点对应坐标，直至被测电流互感器达到饱和时为止； 第十步、根据以上得到的特性曲线的各点对应坐标值绘制出将被测的电流互感器的励磁特性曲线。
【文档编号】G01R35/02GK103777171SQ201410039628
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】宋述勇, 王康宁, 李 瑞, 张悦, 孙瑞浩, 郝伟, 熊自怀 申请人:国家电网公司, 国网山西省电力公司电力科学研究院