电子式电流互感器大电流合成的暂态波形电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了电子式电流互感器大电流合成的暂态波形电路，包括直流充电电源和波形输出单元；波形输出单元包括依次连接于直流充电电源的正极端的充电晶闸管、双掷开关、放电晶闸管、可调电阻和可调电感；以及与直流充电电源的负极端连接的低感分流器。与现有技术相比，本实用新型提供的电子式电流互感器大电流合成的暂态波形电路，能够对输出的暂态电压波形和暂态电流波形的电流峰值、衰减时间常数进行精确调整，以满足不同型号电子式电流互感器试品的试验要求。
【专利说明】电子式电流互感器大电流合成的暂态波形电路
【技术领域】
[0001〕 本实用新型涉及一种暂态波形电路，具体涉及一种电子式电流互感器大电流合成的暂态波形电路。
【背景技术】
[0002]电子式电流互感器的暂态试验包括直接法和等安匝法。直接法通过一个大容量且具备选相合闸功能的电流源进行试验，同时试验过程需要满足一次回路对时间常数的要求。然而目前尚不具备进行长时间的电流互感器大电流暂态试验设施；如当额定电流为2“，对称短路电流为40“时不能对其进行暂态试验，即使世界上最大的大电流开断试验室的也无法满足特高压电网电流互感器的暂态误差试验要求。
[0003]电子式电流互感器误差校验过程中由于一次电流太大，在产品出厂试验、试验室检验和现场交接试验环境直接产生稳定的一次额定试验电流均比较困难。因此采用一次导体均绕等安匝的方法，用软导线在试品线圈沿圆周方向均匀绕制数匝线圈，作为一次等安匝线圈，使单匝较小电流通过等安匝即能产生等效的一次大电流作为试验电源。等安匝法适用于大电流互感器生的出厂试验、大容量613配套电流互感器现场交接试验和以八的现场校验，但是，在采用等安匝法进行电流互感器误差试验过程中，其测量误差与直接法的测量误差存在偏差。
[0004]通过对直接法和等安匝法的分析可知，其试验偏差均是由于计量级和测量级的电流互感器引起的；计量级和测量级电流互感器的铁芯磁密取值高于保护级电流互感器，且铁芯截面积也更小。在电子式电流互感器实际运行时，一次母线置于电流互感器中心位置，一次电流产生的磁场在铁芯内部分布较均匀，误差性能满足设计要求。在采用等安匝法进行等效误差试验时，虽然多匝一次导线在绕组圆周上均等分布，其产生的磁场整体上分段均匀，但在每匝线圈平面附近的磁场最强，造成其对应的铁芯局部的磁密增高，甚至出现局部磁饱和，铁损增加，一次励磁电流加大，最终造成电流互感器误差也相应出现偏差。因此通过适当增加电流互感器铁芯截面、减小磁密取值、增加屏蔽绕组、优化一次导线布置等改进措施改善直接法与等安匝法的不等效问题。
[0005]电子式电流互感器合成试验除了采用等安匝方法实现一次大电流输出外，还要进行稳态工频电流和直流暂态电流的合成，输出符合标准要求的故障电流；因此，提供一种能够对电子式电流互感器的暂态电流峰值、衰减时间常数等重要参数进行精确调整，以输出满足电子式电流互感器合成试验发暂态要求的波形产生电路显得尤为重要。
【发明内容】
[0006]为了满足现有技术的需要，本实用新型提供了一种电子式电流互感器大电流合成的暂态波形电路，所述电路包括直流充电电源和波形输出单元；
[0007]所述波形输出单元包括依次连接于所述直流充电电源的正极端的充电晶闸管、双掷开关、放电晶闸管、可调电阻和可调电感，以及连接于直流充电电源的负极端的低感分流器。
[0008]优选的，续流二极管反向并联在所述直流充电电源两端；所述续流二极管的一端与所述放电晶闸管和可调电阻的连接点相连，另一端连接于所述直流充电电源的负极端和低感分流器之间；
[0009]优选的，所述充电晶闸管、双掷开关和放电晶闸管的数目均为2 ；—个所述充电晶闸管、双掷开关和放电晶闸管的串联支路连接于所述直流充电电源的正极端与所述可调电阻之间；另一个所述充电晶闸管、双掷开关和放电晶闸管的串联支路也连接于所述直流充电电源的正极端与所述可调电阻之间；
[0010]优选的，所述双掷开关分别通过储能电容连接于所述直流充电电源的负极端和低感分流器之间；
[0011]当所述充电晶闸管通过所述双掷开关与所述储能电容连接时，所述直流充电电源、充电晶闸管和储能电容组成充电电流回路；
[0012]当所述放电晶闸管通过所述双掷开关与所述储能电容连接时，所述放电晶闸管、储能电容和所述续流二极管组成放电电流回路。
[0013]与最接近的现有技术相比，本实用新型的优异效果是:
[0014]1、本实用新型技术方案中，采用直流充电电源向储能电容充电，通过控制直流电源的大小，从而控制波形输出单元输出的暂态电流的大小；
[0015]2、本实用新型技术方案中，在直流充电电源的两端反向并联一个续流二极管，使得在暂态电压波形中的电压过零极性反转时，正向导通该续流二极管，谐振在电压过零点停止，从而暂态电流波形和暂态电压波形均符合试验要求；
[0016]3、本实用新型技术方案中，采用双掷开关控制充电晶闸管和放电晶闸管的导通或断开，从而实现暂态电流波形和暂态电压波形的合成控制；
[0017]4、本实用新型技术方案中，分别采用两个充放电晶闸管，能够实现电子式电流互感器大电流合成试验的重合闸控制；
[0018]5、本实用新型技术方案中，采用可调电阻和可调电感对暂态电流波形和暂态电压波形进行精确调整。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0020]图1是:本实用新型实施例中电子式电流互感器大电流合成的暂态波形电路原理图；
[0021]图2是:图1中续流二极管05的工作原理图；
[0022]图3是:图1中续流二极管05闭锁时储能电容器放电的谐振波形图；
[0023]图4是:图3所示谐振波形图的局部放大图；
[0024]图5是:图1中续流二极管05导通时储能电容器放电的谐振波形图。
【具体实施方式】
[0025]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0026]本实施例中提供的适用于电子式电流互感器大电流合成试验的暂态波形产生电路原理如图1所示，所述电路包括直流充电电源和波形输出单元；
[0027](1):如图所示波形输出单元连接于直流充电电源和￡(:1试品之间，包括:充电晶闸管01和02，放电晶闸管03和04，续流二极管05，双掷开关1(1和1(2，储能电容和02可调电阻，可调电感和低感分流器；
[0028]充电晶闸管01、双掷开关1(1、放电晶闸管03、可调电阻和可调电感依次连接于直流充电电源的正极端与试品之间；充电晶闸管02、双掷开关1(2、放电晶闸管04、可调电阻和可调电感同样依次连接于直流充电电源的正极端与￡(:1试品之间；
[0029]续流二极管05反向并联在直流充电电源两端，续流二极管05的反向端分别与放电晶闸管的反向端连接，续流二极管05的正向端与直流充电电源的负极端连接；
[0030]双掷开关1(1和1(2分别通过储能电容和02连接于直流充电电源与低感分流器之间。
[0031](2):波形输出单元包括充电电流回路和放电电流回路，具体为:
[0032]当双掷开关1(1与充电晶闸管01连接，双掷开关1(2与充电晶闸管02连接，此时直流充电电源、充电晶闸管、双掷开关和储能电容组成充电电流回路；
[0033]当双掷开关1(1与放电晶闸管03连接，双掷开关1(2与放电晶闸管04连接，此时放电晶闸管、双掷开关、储能电容和续流二极管组成充电电流回路；
[0034]图2示出了续流二极管05再放电电流回路中的工作原理，其中续流二极管05的作用包括:
[0035]①、当波形输出单元为放电电流回路状态时，向电路中续流，保护电路中的电子器件。
[0036]②、当波形输出单元为放电电流回路状态时，续流二极管05在暂态电压波形的电压过零极性反转时正向导通，从而使得在电压过零点时谐振停止，放电电流呈指数衰减，满足暂态电压波形的输出要求；
[0037]￡1、图2中双掷开关1(包括双掷开关1(1和1(2，储能电容包括储能电容和02 ；当双掷开关X与放电晶闸管连接时，储能电容、可调电阻町、可调电感[构成典型的二阶电路，由于可调电阻为毫欧级电阻，因此该二阶电路为欠阻尼二阶电路；图3示出了储能电容向可调电阻和可调电感放电，波形输出单元输出的暂态电压波形和暂态电流波形，由于81(: 二阶电路为欠阻尼二阶电路，所以上述两个波形均逐步衰减。
[0038]6、图3所示的暂态电压波形和暂态电流波形不符合本实施例试验的波形输出要求，其暂态电压波形和暂态电流波形的第一个峰值后的波形振荡时间长、稳定性差；在实际电子式电流互感器大电流合成试验中，依据不同电压等级的电子式电流互感器设定第一个峰值的大小和第一个峰值后的波形时间长度。通过图4可以确定暂态电压波形的电压过零点时，暂态电流波形的谐振电流达到最大值，若此时让谐振停止，放电电流就会以一定的时间常数呈指数衰减，则暂态电流波形符合试验要求；
[0039]在暂态电压波形的电压过零极性反转时，正向导通续流二极管05，储能电容被短路，破坏谐振条件，使谐振在电压过零点停止，此时二阶电路转变为此一阶电路，如图5所示，暂态电流波形在电流达到最大值后按照此一阶电路的零输入响应衰减，该暂态电流波形即符合试验要求；其中，谐振电流指的是储能电容释放的放电电流。
[0040]最后应当说明的是:所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
【权利要求】
1.一种电子式电流互感器大电流合成的暂态波形电路，其特征在于，所述电路包括直流充电电源和波形输出单元； 所述波形输出单元包括依次连接于所述直流充电电源的正极端的充电晶闸管、双掷开关、放电晶闸管、可调电阻和可调电感，以及连接于直流充电电源的负极端的低感分流器。
2.如权利要求1所述的一种电子式电流互感器大电流合成的暂态波形电路，其特征在于，续流二极管反向并联在所述直流充电电源两端；所述续流二极管的一端与所述放电晶闸管和可调电阻的连接点相连，另一端连接于所述直流充电电源的负极端和低感分流器之间。
3.如权利要求1所述的一种电子式电流互感器大电流合成的暂态波形电路，其特征在于，所述充电晶闸管、双掷开关和放电晶闸管的数目均为2 ;—个所述充电晶闸管、双掷开关和放电晶闸管的串联支路连接于所述直流充电电源的正极端与所述可调电阻之间；另一个所述充电晶闸管、双掷开关和放电晶闸管的串联支路也连接于所述直流充电电源的正极端与所述可调电阻之间。
4.如权利要求3所述的一种电子式电流互感器大电流合成的暂态波形电路，其特征在于，所述双掷开关分别通过储能电容连接于所述直流充电电源的负极端和低感分流器之间； 当所述充电晶闸管通过所述双掷开关与所述储能电容连接时，所述直流充电电源、充电晶闸管和储能电容组成充电电流回路； 当所述放电晶闸管通过所述双掷开关与所述储能电容连接时，所述放电晶闸管、储能电容和续流二极管组成放电电流回路。
【文档编号】G01R31/00GK204116478SQ201420465607
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】汪本进, 徐思恩, 王晓琪, 吴士普, 邱进, 余春雨, 毛安澜, 冯宇, 杜砚, 李璿, 王玲, 陈晓明, 陈江波, 李辉, 许晶, 何妍, 周翠娟, 朱丝丝, 金逸, 袁宇波, 卜强生 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 江苏省电力公司