多功能电子式互感器校验系统及校验方法
【专利摘要】一种多功能电子式互感器校验系统及校验方法，所述的校验系统包括包括模拟互感器的校验系统和数字式互感器的校验系统，Agilent 3458A需要两台Agilent 3458A)，Agilent 33250，同步信号装置，GPIB-USB和自主开发配套软件。本发明不需要其他额外的内置模块，其检测精度比值误差可达0.01％，相位误差可达0.3’，完全满足工业检测要求。
【专利说明】多功能电子式互感器校验系统及校验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子式互感器，特别是一种多功能电子式互感器校验系统及校验方 法，适用于数字化变电站用具有模拟输出或数字输出的电子式互感器的比值误差和相位误 差的校验。
【背景技术】
[0002] 20世纪90年代中期，国际电工技术委员会预计未来将发展数字化集成变电站，拟 定了面向未来变电站内通信网络和系统的IEC61850系列标准。电子式互感器作为变电站 内最底层的测量设备，其测量数据必须符合IEC标准规定的数据格式。为规范和推动电子 式互感器的发展，IEC于1999年和2002年分别制定了电子式电压互感器（简称为EVT)标 准IEC60044-7和电子式电流互感器（简称为ECT)标准IEC60044-8。2007年，我国互感器 标准化技术委员会完成了 GB/T20840. 7-2007 (互感器-第7部分：电子式电压互感器）和 GB/T20840. 8-2007 (互感器-第8部分：电子式电流互感器），这标志着我国正式开始起动 电子式互感器的推广应用。
[0003] 传统电磁式电压互感器二次输出为100V或100/^v，电流互感器二次输出为 5A或1A，而电子式互感器的传感原理和输出方式则完全不同，无论是ECT还是EVT，一般其 二次输出信号均为模拟小电压（小于4V)或是数字量，因此适用于传统电磁式互感器的检 定方法已不再适用于电子式互感器，国内目前电子式互感器的检定和量值溯源体系仍是空 白，对电子式互感器比值误差和相位误差的校验准确与否直接影响到数字化变电站运行的 稳定性和安全性。
[0004] 对于模拟输出的ECT，国内外通常采用的校验方式有两种：
[0005] -种与传统的电流互感器的差值校验原理类似，是在被检ECT后加入一个U/I转 换标准，将其输出信号转换成与传统CT相一致的电流信号，但由于ECT的二次输出电压很 小（最小22. 5mV)，若要转换成为标准二次输出的5A和IA难度极大，存在放大器元件的附 加误差以及容量匹配问题；
[0006] 第二种方式是基于直接电压测量的校验方式如图5所示，其优势在于标准CT和待 测ECT二次输出信号大小无需相等，但采用数据采样的方式要求两个通道必须同步，否则 会出现相位的测量误差。
[0007] 对于数字输出的ECT，国内外通常采用的校验方式也同样有两种：
[0008] -种方法是将待测电子式互感器的数字输出经D/A转换，转换成模拟输出信号与 标准互感器的模拟二次输出信号进行比较。这种方法的优点是被D/A转换后的模拟信号可 按传统电磁式互感器的差值法进行校验，成本较低；但其难点在于如何准确测量被转换为 模拟信号的相位误差，这其中包含了数据采样、A/D转换、数据处理、D/A转换等环节的时间 延迟，最重要的是无法区分时间延迟是互感器本身的响应问题还是由于D/A的变换所引入 的。
[0009] 另一种方法是将标准电磁互感器的模拟输出经A/D转换器转换成数字信号，计算 机采集到标准数字信号，通过接口读入被校验电子式互感器的测量信号，通过DFT计算出 测量信号的幅值和相位。这种方式的测量采用的是绝对误差的测量方法，该方法受A/D精 度的影响一般仅能满足〇. 2级电子式互感器的比值误差的校验，同时由于时间同步性能无 法确定溯源，所以相位误差难以保证测量精度。
[0010] 从已公开的专利来看，并未考虑电网频率波动对检验结果的影响，也未提及如何 减小测量结果的不确定度。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的在于提供一种多功能电子式互感器校验系统及校验方法，该系统能 够在频率波动为35Hz?65Hz情况下，保持比值差在0. 01 %，相位差在0. 3'以内，大幅度提 高相位测量和校验精度，满足0. IS级及以下等级的电子式互感器的校验要求。
[0012] 本发明的技术解决方案如下：
[0013] 一种多功能电子式互感器校验系统，包括模拟互感器的校验系统和数字式互感器 的校验系统两种：
[0014] 一种模拟互感器的校验系统，特点在于其构成包括：标准互感器、两台 Agilent3458A数字万用表、函数发生器、感应分压器，标准I/V变换分流器和具有电子式互 感器控制软件和计算软件的PC机，各个器件的连接关系如下：所述的标准互感器的二次侧 接标准I/V变换分流器，该标准I/V变换分流器的输出端接第一 Agilent3458A数字万用表 的输入端，两台HP3458A数字万用表通过GPIB-USB线连接PC机，所述的函数发生器通过 GPIB-USB与所述的PC机相连，所述的函数发生器与所述的两台Agilent3458A数字万用表 相连接，第二台Agilent3458A数字万用表的输入端接待测互感器的二次输出端。
[0015] 一种数字式互感器的校验系统，特点在于其构成包括：标准互感器、第一 Agilent 3458A数字万用表、函数发生器、感应分压器，标准I/V变换分流器和具有电子式互感器控 制软件和计算软件的PC机，各个器件的连接关系如下：所述的标准互感器的二次侧接标准 I/V变换分流器，该标准I/V变换分流器的输出端接第一 HP 3458A数字万用表的输入端，第 一 HP 3458A数字万用表通过GPIB-USB线连接PC机，所述的函数发生器通过GPIB-USB与 所述的PC机相连，所述的函数发生器与所述的第一 Agilent3458A数字万用表相连接，待测 互感器的被检合并单元与所述的PC机相连。
[0016] 利用模拟互感器的校验系统校验待测的模拟互感器的方法，包括下列步骤：
[0017] 1)根据待测互感器的变比选择标准互感器，当待测的互感器为电流互感器时，标 准互感器和待测互感器的一次电流端串联，标准互感器的二次侧接标准I/V变换分流器； 当待测的互感器为电压互感器时，标准互感器和待测互感器的一次电压端并联，标准互感 器的二次侧接感应分压器，所述的信号发生器接受PC机发出的同步采样命令，二台3458A 数字万用表开始同步，分别采样标准互感器和待测互感器的二次输出；
[0018] 2)启动程序，进行初始化；
[0019] 3)判断程序是否连接成功，如果连接成功，继续进行下一步，否则结束，检查仪器 连接线是否连接好；
[0020] 4)配置 Agilent 3458A 和 Agilent33250 参数；
[0021] 5)所述的PC机向Agilent 3458A发出单次使能有效信号；
[0022] 6)PC机从以太网口抓取数据，判断抓包成功否，成功就进行下一步，否则就回到第 5)步；
[0023] 7)PC 机读取 Agilent 3458A 的数据；
[0024] 8)利用改进型准同步算法计算频差和频率，判断频率是否在规定范围内，在规定 之外，认为错点，回到第4)步；
[0025] 9) PC机计算比值差和相位差，标准互感器的幅值Al和相位Cpl，被检互感器的幅 值A2和相位q>2;所述的比值差计算公式为
【权利要求】
1. 一种模拟互感器的校验系统，特征在于其构成包括：标准互感器、两台Agilent 3458A数字万用表、函数发生器、感应分压器，标准I/V变换分流器和具有电子式互感器控 制软件和计算软件的PC机，各个器件的连接关系如下：所述的标准互感器的二次侧接标准 I/V变换分流器，该标准I/V变换分流器的输出端接第一 HP 3458A数字万用表的输入端，两 台Agilent3458A数字万用表通过GPIB-USB线连接PC机，所述的函数发生器通过GPIB-USB 与所述的PC机相连，所述的函数发生器与所述的两台Agilent3458A数字万用表相连接，第 二台Agilent3458A数字万用表的输入端接待测互感器的二次输出端。
2. 一种数字式互感器的校验系统，特征在于其构成包括：标准互感器、第一 HP 3458A 数字万用表、函数发生器、感应分压器，标准I/V变换分流器和具有电子式互感器控制软件 和计算软件的PC机，各个器件的连接关系如下：所述的标准互感器的二次侧接标准I/V变 换分流器，该标准I/V变换分流器的输出端接第一 Agilent3458A数字万用表的输入端，第 一 Agilent3458A数字万用表通过GPIB-USB线连接PC机，所述的函数发生器通过GPIB-USB 与所述的PC机相连，所述的函数发生器与所述的第一 Agilent3458A数字万用表相连接，所 述的接待测互感器的被检合并单元与所述的PC机相连。
3. 利用权利要求1所述的模拟互感器的校验系统校验待测的模拟互感器的方法，其特 征在于该方法包括下列步骤： 1) 根据待测互感器的变比选择标准互感器，当待测的互感器为电流互感器时，标准互 感器和待测互感器的一次电流端串联，标准互感器的二次侧接标准I/V变换分流器；当待 测的互感器为电压互感器时，标准互感器和待测互感器的一次电压端并联，标准互感器的 二次侧接感应分压器，所述的信号发生器接受PC机发出的同步采样命令，二台3458A数字 万用表开始同步，分别采样标准互感器和待测互感器的二次输出； 2) 启动程序，进行初始化； 3) 判断程序是否连接成功，如果连接成功，继续进行下一步，否则结束，检查仪器连接 线是否连接好； 4) 配置Agilent3458A数字万用表和Agilent33250函数发生器参数； 5) 所述的PC机向Agi lent3458A数字万用表发出单次使能有效信号； 6. PC机从以太网口抓取数据，判断抓包成功否，成功就进行下一步，否则就回到第5) I K 少； 7. PC机读取两个Agilent 3458A数字万用表的数据； 8) 利用改进型准同步算法计算频差和频率，判断频率是否在规定范围内，在规定之外， 认为错点，回到第4)步； 9. PC机计算比值差和相位差，标准互感器的幅值Al和相位φ?，被检互感器的幅值 Α2和相位φ2;所述的比值差计算公式为
.所述的相位差的计算公式为 φ2-φ1 ； 10) 显不结果； 11) 判断校验是否结束，没有结束回到第5)步。
4. 利用权利要求2所述的数字式互感器的校验系统校验待测的数字式互感器的方法， 其特征在于该方法包括下列步骤： 1) 根据待测互感器的变比选择标准互感器，当待测为电流互感器时，标准互感器和待 测互感器的一次电流端串联，标准互感器的二次侧接标准I/V变换分流器；当待测互感器 为电压互感器时，标准互感器和待测互感器的一次电压端并联，选择在标准互感器的二次 侧接感应分压器，同步装置发出的同步脉冲信号分别输出给待测电子式互感器的被检合并 单元和33250A信号发生器，在此同步脉冲的作用下，所述的标准互感器二次侧的第一台 3458A数字万用表和所述的待测互感器二次侧的被检合并单元开始同步采样； 2) 启动程序，进行初始化； 3) 判断程序是否连接成功，如果连接成功，继续进行下一步，否则结束，检查仪器连接 线是否连接好； 4) 配置Agilent3458A数字万用表和Agilent33250函数发生器的参数； 5) 所述的PC机向Agilent 3458A数字万用表发出单次使能有效信号； 6. PC机从以太网口抓取被检合并单元数据，判断抓包成功否，成功就进行下一步，否则 就回到第5)步； 7. PC机读取Agilent3458A数字万用表的数据； 8) 利用改进型准同步算法计算频差和频率，判断频率是否在规定范围内，在规定之外， 认为错点，回到第5)步； 9. PC机计算比值差和相位差，标准互感器的幅值Al和相位CpU被检互感器的幅值 Α2和相位φ2;所述的比值差计算公式为
所述的相位差的计算公式为 φ2-φ!； 10) 显不结果； 11) 判断校验是否结束，没有结束回到第5)步。
【文档编号】G01R35/02GK104391264SQ201410738648
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】潘洋, 石雷兵, 糜坚平, 周力任, 卢春凤, 秦毅 申请人:上海市计量测试技术研究院