专利名称：一次同步测多只电压互感器的校验装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种同步测多只电压互感器装置，还涉及一次同步测多只电压互感器的校验方法，属于电力计量测试技术领域。
背景技术：
电力高压计量领域每年都要生产和使用大量的电压互感器，电压互感器的校验接线复杂且涉及高压有一定的危险性，电压互感器校验装置既是用于检测和测量互感器误差的精密仪器，又是提高生产效率和安全生产的重要设备之一，也是发展电力事业不可缺少的重要配套设备之一。传统电压互感器检定装置由升压器、标准电压互感、电压负荷箱、互感器校验仪、 调压装置、被检电压互感六部分组成，传统电压互感器检定接线如附图1所示，通过手动或自动控制调压装置，然后按照规程中规定的或人为设定的多个测试点，逐一定点测量，附图 2为现有多只电压互感器测量流程图。完成一只电压互感器检定大概需要10-15分钟，每完成一只就需要重新接线，工作效率低，而且接线涉及高压存在一定的危险性。随着电力系统不断增容扩建，大量的电压互感器需要完成校验工作，在检验人员不可能大幅度提升的情况下，急切需要提高校验工作的效率；而电压互感器校验接线涉及高压存在一定的危险性， 减少操作人员接触高压的频率，可以使电压互感器校验操作人员工作更加安全。
发明内容
本发明的主要目的是为电压互感器校验提供一种一次同步测量多只电压互感器的高效、安全的检测装置，其接线简单安全可靠，在一次定点后，可以完成多只电压互感器的额定及下限负荷的测量，使工作效率和安全都有了明显的提高，本发明还提供了一次同步测量多只电压互感器的校验方法。为了达到上述目的，本发明提供了一种一次同步测多只电压互感器的校验装置及其校验方法，通过选择被检电压互感器的电压等级，多通道互感器校验仪自动切换标准电压互感器的开关设备，使标准电压互感器与被试电压互感器具有相同的变比；将N只被检电压互感器与标准电压互感器接成比较法线路，如图3为高端测差线路，图4为低端测差线路；通过多通道互感器校验仪对开关设备的控制，使得被检电压互感器二次侧加载不同的仿真负载；得到在不同仿真负载下的N路被测电压互感器差压信号及标准电压互感器标准参考信号；通过对不同仿真负载下N路被测电压互感器差压信号及标准电压互感器标准参考信号进行信号调理，由多路同步A/D进行同步采样，数字信号处理器(DSP)进行多路信号快速傅立叶算法(FFT)得到不同仿真负载下每路差压信号的基波幅值、标准参考信号基波幅值和标准参考信号与每路差压信号的夹角，由电压互感器误差定义就可以得到不同负荷下每只被检电压互感器的比差值、角差值，采用二次多负载绕组电压互感器仿真负载算法公式计算，一次性得到N只电压互感器在额定和下限负荷下的比差值、角差值。本发明的技术方案是一种一次同步测多只电压互感器的校验装置，包括多通道
3互感器校验仪、程控调压系统、升压器、标准电压互感器、被测互感器、开关设备及仿真负荷；其中程控调压系统用于控制升压器电压，与升压器两输入端相连；其特征在于标准电压互感器与所述N只被检电压互感器连接成比较法线路后与升压器两输出端相连，所述多通道互感器校验仪控制信号与控制程控调压系统和开关设备相连，所述多通道互感器校验仪数据采集口直接与N路被测电压互感器差压信号和标准电压互感器标准参考信号相连；N大于等于2。其有益的技术效果是使电压互感器的接线简单安全可靠，在一次性接线后，可完成多只电压互感器的校验工作，使工作效率和安全都有了明显的提高。如上所述的一次同步测多只电压互感器的校验装置，其特征在于所述仿真负荷由不同阻值的功率电阻组成。其有益的技术效果是可以一次性完成多只电压互感器的额定及下限负荷的测量，提高了电压互感器校验工作的效率。如上所述的一次同步测多只电压互感器的校验装置，其特征在于所述比较法线路为高端测差线路。其有益的技术效果是使校验装置接地，从而使校验工作更加安全。如所述的一次同步测多只电压互感器的校验装置，其特征在于所述比较法线路为低端测差线路。其有益的技术效果是可通过对多路低端差压信号同步测量，测得到每只被检电压互感器的误差。如上所述的一次同步测多只电压互感器的校验装置，其特征在于所述开关设备为继电器。其有益的技术效果是可通过多通道互感器校验仪控制继电器自动切换仿真负载。如上所述的一次同步测多只电压互感器的校验装置，其特征在于仿真负载为多绕组结构，仿真负载通过开关设备切换绕组。其有益的技术效果是可以适应多规格被测电压互感器校验。为了提高系统系统的可操作性，该多通道互感器校验仪还可以添加与PC通讯程序，实现PC机管理软件直接上传下载校验参数。为了实现一次同步测量多只电压互感器的目的，本发明还提供了一种一次同步测多只电压互感器的校验方法，此方法具体实施步骤为步骤1 通过PC机管理软件设定被检电压互感器基本参数；步骤2 =PC机管理软件向多通道互感器校验仪下传被检电压互感器基本参数并解码；步骤3 通过多通道互感器校验仪控制开关设备，使标准电压互感器与被试电压互感器具有相同的变比；步骤4 通过多通道互感器校验仪控制程控调压系统对升压器升压；步骤5 升压到规程规定或人为设定的第一个点；步骤6 通过多通道互感器校验仪控制开关切换向电压互感器二次加载仿真负载；步骤7 通过多通道互感器校验仪同步采样测量得到N只电压互感器在不同仿真负载下的比差、角差；步骤8 由不同仿真负载下测得的比差、角差值通过电压互感器仿真负载公式分别计算出N只电压互感器的额定和下限负荷下的比差、角差值，同时上传到PC机管理软件；
步骤9 判断是否测试完所有的点，如果没有，升压到规程规定或人为设定的下一点，执行上述步骤6，否则执行下述步骤10 ；步骤10 升压器回零；步骤11:结束；其中，N大于等于2。与现有技术相比本发明的有益效果在于此校验系统每个测量点均一次同步测量 N只电压互感器的额定和下限负荷下的比差、角差值，提高了电压互感器检测的工作效率； 一次性完成多只电压互感器的接线工作，减少了操作人员与高压线接触的频率，使电压互感器校验操作人员工作更加安全。
图1为现有技术测量外接线原理图；图2为现有多只电压互感器测量流程3为本发明外接线原理图A ；图4为本发明外接线原理图B ；图5为本发明多通道互感器校验仪原理框图；图6为本发明信号调理电路框图；图7为本发明一次同步测多只电压互感器的测量流程图；图8为二次双负载绕组电压互感器仿真负载控制图A ；图9为二次双负载绕组电压互感器仿真负载控制图B ；图10为二次双负载绕组电压互感器仿真负载控制图C。
具体实施例方式图中标记的说明模拟信号调理器1、多通道模数转换器2、DSP控制器3、控制逻辑与译码4、外部存贮器5、按键6、仿真负载7、IXD液晶显示器8、数模转换器DAC 9、调压系统10、通信接口 11。以下结合附图，对本发明上述和另外的技术特征和优点作更详细的说明。本实施例的一次同步测多只电压互感器的校验装置，包括多通道互感器校验仪、 程控调压系统、升压器、标准电压互感器、被测互感器、开关设备及仿真负载；其中程控调压系统用于控制升压器电压，与升压器两输入端相连；其特征在于标准电压互感器与所述N只被检电压互感器连接成比较法线路后与升压器两输出端相连，所述多通道互感器校验仪控制信号与控制程控调压系统和开关设备相连，所述多通道互感器校验仪数据采集口直接与N路被测电压互感器差压信号和标准电压互感器标准参考信号相连；N大于等于2。多通道互感器校验仪的多个模拟信号调理器1和与标准电压互感器和多只被检电压互感器相连接；标准电压互感器和每只被检电压互感器均旁置一个仿真负载；多通道互感器校验仪的调压信号端与程控调压系统相连接。本实施例中，仿真负载为多绕组结构，仿真负载通过开关设备切换绕组。可以适应多规格被测电压互感器校验。
附图3和附图4为本发明测量的外接线原理图，其包括升压器、标准电压互感器、 N只被检电压互感器、多通道互感器校验仪、仿真负载、程控调压系统、开关设备。本发明通过设定一次电压等级，系统自动切换标准电压互感器的开关设备到相应的变比；将多只被检电压互感器与高标准电压互感器接成比较法线路如高端测差线路图3或低端测差线路图4，得到多路差压信号，通过对多路差压信号同步测量，可以得到每只被检电压互感器的误差。附图5为本发明多通道互感器校验仪的具体电路框图，由模拟信号调理器1、模数转换器2、DSP控制器3、控制逻辑与译码4、外部存贮器5、按键6、仿真负载7、LCD液晶显示器8、数模转换器DAC 9、通信接口 11组成。其中模拟信号调理器1接收被检电压互感器的误差信号及标准参考信号后，经过调理电路图6中的同相放大、一次程控放大、隔直、巴特沃思低通滤波、二次程控放大、隔直、三次程控放大、巴特沃思低通滤波、信号跟随输出到模数换器ADC 2，经过模数转换后的数字信号输出到DSP控制器3进行算法处理，得到标准参考信号的百分表及被检互感器在不同仿真负载下的比差、角差值，再经过与程序设定的测试点对比，如果没有到达设定的测试点，通过输出到相应的数字信号到数模转换器DAC 9 来控制调压系统升压，直到参考百分表到达设定点后，DSP控制器3将同时计算出N只电压互感器的额定及下限负荷下的比差、角差值，然后，DSP控制器3将比差、角差值输出到IXD 液晶显示器8、通信接口(11)和外部存贮器5存贮。附图7为本发明一次测多只电压互感器校验方法的测量流程图，本发明提供一种同步测多只电压互感器的校验方法，此方法是通过以下步骤来实现的步骤1 通过PC机管理软件设定被检电压互感器基本参数；步骤2 =PC机管理软件向多通道互感器校验仪下传被检电压互感器基本参数并解码；步骤3 通过多通道互感器校验仪控制开关设备，使标准电压互感器与被试电压互感器具有相同的变比；步骤4 通过多通道互感器校验仪控制程控调压系统对升压器升压；步骤5 升压到规程规定或人为设定的第一个点；步骤6:通过多通道互感器校验仪控制开关切换向电压互感器二次加载仿真负载；步骤7 通过多通道互感器校验仪同步采样测量得到N只电压互感器在不同仿真负载下的比差、角差；步骤8 由不同仿真负载下测得的比差、角差值通过电压互感器仿真负载公式分别计算出N只电压互感器的额定和下限负荷下的比差、角差值，同时上传到PC机管理软件；步骤9 判断是否测试完所有的点，如果没有，升压到规程规定或人为设定的下一点，执行上述步骤6，否则执行下述步骤10 ；步骤10 升压器回零；步骤11:结束；其中，N大于等于2。附图8、附图9和附图10为本发明二次双负载绕组电压互感器仿真负载控制图，仿真负载控制开关设备为继电器Jll, J12，J21，J22，......，JNl, JN2组成；本发明中仿真负
载推算通过以下步骤来实现的步骤1:附图8中仿真负载控制继电器11，12，21，了22，……，JN1，JN2处于初始化状态，这时被检电压互感器双绕组为空载状态，分别测得绕组lain误差为f1(1，δ 10,……，
f*N0' 3 no ；步骤2:附图9中仿真负载控制继电器Jll，J21，......，JW动作，继电器J12，
J22，......，JN2不动作，这时被检电压互感器绕组lain分别加上仿真负载为Si,绕组
为空载，分别测得绕组lain误差为fn，δη，……，fN1，δ N1 ；步骤3 附图10中仿真负载控制继电器J11，J21，......，JW不动作，继电器J12，
J22，......，JN2动作，这时被检电压互感器绕组分别加上仿真负载为S2，绕组lain
为空载，分别测得绕组lain误差为f12，δ12，……，fN2，δ N2 ；步骤4 通过仿真负载公式分别计算出N只电压互感器绕组lain的额定误差为 f1N，δ 1Ν，……，fffl, δ ΝΝ和绕组lain的下限误差为f1L，δ 1L，……，fNL, δ NL。二次双负载绕组电压互感器仿真负载计算公式为
>=fo-—f(fa-fi)cos(￥w-Wi) + 0.029KS,i,-&i) sin( V\n-W\)]- —[(Jo-Ji )cos{ ViN-V^ ) +sin(￥2N- η )]
SiSi
Sn=S0--[(S0. Si)cos (￥\n- Wi)-343S(/o-JOsi^(Wm-Wi)]--f{fo-f 2)cos{￥T2n--34.3S{/0-/2) 沉-贤2)J SiS2式中JqJ1J2Jn——分别为绕组lain在绕组lain和都为空载、lain为负荷S1和2a2n为空载、lain为空载和2a2n为负荷S2Ualn为额定负荷Sin和2a2n为额定负荷^下的比差值，单位(％)；δ0、δ” δ2、δΝ——分别为绕组lain在绕组lain和都为空载、lain为负荷 S1和2a2n为空载、lain为空载和2a2n为负荷S2Ualn为额定负荷Sin和2a2n为额定负荷 S2n下的角差值，单位(，)；Ψι、ψ2> ψ1Ν、ψ2Ν——分别为负荷S1J2JinJ2n的功率因数角。表1为10kV/100V 0. 5级双负荷绕组电压互感器加载仿真负载IkQ的计算过程。 对比实测额定负荷下的误差数据与仿真负载计算到额定负荷下的误差数据，完全满足电力互感器检定规程的要求。表110kV/100V 0. 5级双负荷绕组电压互感器仿真负载与实测额定负荷误差对比
权利要求
1.一次同步测多只电压互感器的校验装置，包括多通道互感器校验仪、程控调压系统、 升压器、标准电压互感器、被测互感器、开关设备及仿真负荷；其中程控调压系统用于控制升压器电压，与升压器两输入端相连；其特征在于标准电压互感器与所述N只被检电压互感器连接成比较法线路后与升压器两输出端相连，所述多通道互感器校验仪控制信号与控制程控调压系统和开关设备相连，所述多通道互感器校验仪数据采集口直接与N路被测电压互感器差压信号和标准电压互感器标准参考信号相连；N大于等于2。
2.如权利要求1所述的电压互感器的校验装置，其特征在于所述仿真负荷由不同阻值的功率电阻组成。
3.如权利要求1或2所述的电压互感器的校验装置，其特征在于所述比较法线路为高端测差线路。
4.如权利要求1或2所述的电压互感器的校验装置，其特征在于所述比较法线路为低端测差线路。
5.如权利要求1或2所述的电压互感器的校验装置，其特征在于所述开关设备为继电器。
6.如上所述的一次同步测多只电压互感器的校验装置，其特征在于仿真负载为多绕组结构，仿真负载通过开关设备切换绕组。
7.一次同步测多只电压互感器的检验方法，其特征在于 步骤1 通过PC机管理软件设定被检电压互感器基本参数；步骤2 :PC机管理软件向多通道互感器校验仪下传被检电压互感器基本参数并解码； 步骤3:通过多通道互感器校验仪控制开关设备，使标准电压互感器与被试电压互感器具有相同的变比；步骤4 通过多通道互感器校验仪控制程控调压系统对升压器升压； 步骤5 升压到规程规定或人为设定的第一个点；步骤6 通过多通道互感器校验仪控制开关切换向电压互感器二次加载仿真负荷； 步骤7 通过多通道互感器校验仪同步采样测量得到N只电压互感器在不同仿真负荷下的比差、角差；步骤8 由不同仿真负荷下测得的比差、角差值通过电压互感器仿真负荷公式分别计算出N只电压互感器的额定和下限负荷下的比差、角差值，同时上传到PC机管理软件；步骤9 判断是否测试完所有的点，如果没有，升压到规程规定或人为设定的下一点， 执行上述步骤6，否则执行下述步骤10 ； 步骤10 升压器回零； 步骤11 结束； 其中，N大于等于2。
全文摘要
本发明公开了一种能够一次同步测量多只电压互感器的校验装置及其校验方法，属于电力计量测试技术领域。针对现有电压互感器只能单个测量，使测量工作的效率极低，也使操作人员频繁接触高压，降低了生产的安全性的问题，本发明采用了多只被检电压互感器与高标准电压互感器接成比较法线路的方法，由多通道互感器校验仪直接采集多只被检电压互感器与高标准电压互感器差压信号，通过计算可实现一次性同步测量多只电压互感器。此校验装置提高了操作人员测量电压互感器的工作效率，减少了操作人员接触高压的频率，使测量工作更加安全，是在电压互感器校验技术上的重大突破。
文档编号G01R35/02GK102305919SQ20111013733
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者丁宙峰, 吴宏斌, 张旭飞, 张林元, 李磊 申请人:国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司