專利名稱：一種高壓電流互感器在線校驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓電流互感器在線校驗(yàn)方法，具體為利用高準(zhǔn)確度鉗形空心線圈為標(biāo)準(zhǔn)電流傳感器，在不停電情況下，對現(xiàn)場運(yùn)行的高壓電流互感器實(shí)行校驗(yàn)，屬電工測量與檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電流互感器的準(zhǔn)確度是電力系統(tǒng)計(jì)量、保護(hù)、監(jiān)測的重要保證。為了保證電能計(jì)量的準(zhǔn)確性，合理保護(hù)電力部門、發(fā)電部門和用戶三方的合法權(quán)益，因此對電流互感器誤差的監(jiān)測是十分必要的。電流互感器是測量電力系統(tǒng)電流電壓物理量的基礎(chǔ)設(shè)備，是電力系統(tǒng)在線狀態(tài)檢測和故障診斷的第一步，也是最為重要的一步，其準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性直接影響保護(hù)和計(jì)量設(shè)備的工作狀態(tài)。從校驗(yàn)的方法上來看，目前應(yīng)用的電流互感器校驗(yàn)儀大多只應(yīng)用于互感器產(chǎn)品的出產(chǎn)檢驗(yàn)和現(xiàn)場的離線試驗(yàn)或定期檢修。定期試驗(yàn)和大修均需要停電，會造成經(jīng)濟(jì)損失和人力資源浪費(fèi)。離線的定期預(yù)防性試驗(yàn)條件不同于設(shè)備運(yùn)行條件，多數(shù)試驗(yàn)都是在低壓無電磁干擾的情況下進(jìn)行的，這樣可能發(fā)現(xiàn)不了潛在的缺陷和故障，另一方面，離線定期預(yù)防性試驗(yàn)的周期雖具有統(tǒng)計(jì)性，但不能準(zhǔn)確及時的發(fā)現(xiàn)故障。因此，在線校驗(yàn)可完善互感器的校驗(yàn)和監(jiān)控手段，并且該領(lǐng)域尚無相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)出臺，該領(lǐng)域的研究尚屬于空白。中國實(shí)用新型專利《一種電子式高壓電流互感器》(申請?zhí)?00720U6458. 7申請日2007-11-21)及發(fā)明專利《一種高精度開口式羅氏線圈》(申請?zhí)?00910065785.X申請日2009-08-14)所公開的，僅涉及在線式電子互感器及高精度PCB板式互感器(其精度可以達(dá)到0. 05級)，并未述及在線校驗(yàn)電流互感器內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)提出的問題，公開一種高壓電流互感器在線校驗(yàn)方法，利用高準(zhǔn)確度鉗形空心線圈為標(biāo)準(zhǔn)電流傳感器，在不停電情況下，對現(xiàn)場運(yùn)行中的高壓電流互感器實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度校驗(yàn)，減少了停電損失，縮短高壓電流互感器的校驗(yàn)周期。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高壓電流互感器在線校驗(yàn)方法，其特征在于在被校驗(yàn)高壓電流傳感器回路中，串聯(lián)一個基于PCB板的高準(zhǔn)確度鉗形空心線圈為標(biāo)準(zhǔn)電流傳感器，通過光纖傳輸將高壓側(cè)信號數(shù)字化并傳輸?shù)降蛪簜?cè)；通過外部同步觸發(fā)信號將同一時刻的標(biāo)準(zhǔn)電流傳感器輸出值和被校高壓電流傳感器輸出值進(jìn)行比對，在校驗(yàn)平臺中用虛擬儀器實(shí)現(xiàn)數(shù)字積分算法和誤差理論算法，來檢定現(xiàn)場運(yùn)行的被校高壓電流傳感器的準(zhǔn)確度。其有益效果是可實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化的高壓電流互感器在線校驗(yàn)，準(zhǔn)確度高，實(shí)時性好，大大提高了電力系統(tǒng)一次設(shè)備的可靠性。如上所述的高壓電流互感器在線校驗(yàn)方法采用的高壓電流互感器在線校驗(yàn)裝置， 按照校驗(yàn)規(guī)則主要分為標(biāo)準(zhǔn)通道、被校通道和校驗(yàn)平臺三部分，分別如下①標(biāo)準(zhǔn)電流傳感器的傳感頭采用基于PCB板的鉗形空心線圈。該傳感頭具有動態(tài)范圍廣，頻帶寬，無磁飽和等優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用最成熟的電子式電流互感器之一?？招木€圈是將測量導(dǎo)線繞在截面均勻的非磁性材料的框架上的一種電流傳感器。在做成鉗形結(jié)構(gòu)的形狀時， 開口氣隙中的磁導(dǎo)率和非磁性骨架的磁導(dǎo)率基本一致，不會影響一次電流產(chǎn)生的磁場在線圈中的分布，因此適合做成開氣隙的鉗形線圈結(jié)構(gòu)。另外，空心線圈還有沒有鐵芯，沒有鐵芯的磁路飽和問題，響應(yīng)速度快，不與被測電路直接接觸等優(yōu)點(diǎn)，使得其能夠在高壓電線上帶電操作。②標(biāo)準(zhǔn)電流傳感器由傳感頭、高壓側(cè)數(shù)據(jù)采集模塊和本地?cái)?shù)據(jù)接收模塊組成。傳感器頭是基于PCB板的鉗形空心線圈，高壓側(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊在接受到本地接受模塊的同步信號后，將空心線圈輸出的微分信號進(jìn)行放大、A/D (Analog to Digital)轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換后，通過光纖發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到本地?cái)?shù)據(jù)接收模塊。③被校通道包括被校互感器輸出轉(zhuǎn)換模塊，和本地?cái)?shù)據(jù)接收模塊。被?；ジ衅鬏敵鲛D(zhuǎn)換模塊包括分流器，模數(shù)轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換。被校電流互感器通過分流器將輸出(Γ5Α或者(TlA的電流信號轉(zhuǎn)換為低電壓信號，A/D轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換后通過光纖發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到本地?cái)?shù)據(jù)接收模塊。④校驗(yàn)平臺為便攜式工控機(jī)和基于Labview的軟件編程語言組成的虛擬儀器平臺。校驗(yàn)平臺通過RS-232的通信接口接收本地?cái)?shù)據(jù)接收模塊發(fā)送過來的標(biāo)準(zhǔn)通道和被校通道的數(shù)據(jù)，然后將標(biāo)準(zhǔn)通道的數(shù)據(jù)做數(shù)字積分、將兩通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差計(jì)算和波形顯示和數(shù)據(jù)記錄。本發(fā)明的高壓電流互感器在線校驗(yàn)方法，可實(shí)現(xiàn)在不停電情況下高壓電流互感器的在線校驗(yàn)、數(shù)據(jù)監(jiān)測、記錄和波形顯示。


附圖1為本發(fā)明實(shí)施例工作系統(tǒng)構(gòu)成框圖； 附圖2為本發(fā)明實(shí)施例原理示意附圖3為本發(fā)明實(shí)施例標(biāo)準(zhǔn)通道硬件系統(tǒng)框圖； 附圖4為本發(fā)明實(shí)施例被校通道硬件系統(tǒng)框圖； 附圖5為鉗形PCB板的空心線圈傳感頭外觀圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明
如圖1所示，本發(fā)明由標(biāo)準(zhǔn)通道和被校通道以及校驗(yàn)平臺組成。標(biāo)準(zhǔn)通道主要包括標(biāo)準(zhǔn)電流傳感器1，高壓側(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送模塊2，被校通道包括被?；ジ衅鬏敵鲛D(zhuǎn)換模塊3和本地?cái)?shù)據(jù)接收模塊4，校驗(yàn)平臺5為工控機(jī)和虛擬儀器的軟件組成，6為數(shù)據(jù)傳輸光纖。如圖2所示，本發(fā)明是在通過由已知準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)電流傳感器和被校高壓電流互感器在同一時刻輸出值的對比，來檢定現(xiàn)場運(yùn)行的被校高壓電流互感器的各項(xiàng)參數(shù)的裝置。其工作原理如下標(biāo)準(zhǔn)電流傳感器的傳感頭采用基于PCB板的高準(zhǔn)確度鉗形空心線圈， 其輸出的電壓信號通過高壓側(cè)信號采集模塊變成數(shù)字信號。高壓側(cè)信號采集模塊主要包括前置放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換，在接收到同步信號后將標(biāo)準(zhǔn)傳感器輸出的微分信號進(jìn)行前置放大、A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再通過光纖發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成光信號發(fā)送到本地接收模塊。被校電流互感器為電磁式電流互感器輸出為(Γ5Α的電流信號，通過I/V轉(zhuǎn)換器將輸出轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出到低壓側(cè)信號采集模塊。被校互感器輸出轉(zhuǎn)換模塊主要包括模數(shù)轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換，在接收到同步信號后將I/V轉(zhuǎn)換器輸出的電壓信號采樣，轉(zhuǎn)換為光信號傳遞到本地接收模塊。本地接收模塊主要包括同步時鐘發(fā)送，光電轉(zhuǎn)換和激光供電。為兩路模塊發(fā)送同步信號，高壓側(cè)信號采集模塊供能和接收兩路通道發(fā)送回來的數(shù)據(jù)，以RS-232 的通信接口標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送給上位機(jī)中虛擬儀器校驗(yàn)平臺完成信號處理，誤差計(jì)算和診斷。如圖3所示，標(biāo)準(zhǔn)通道硬件包括高壓側(cè)信號采集模塊和本地接收模塊，其工作原理如下本地接收模塊通過上行光纖給高壓側(cè)信號采集模塊提供激光供電、發(fā)送觸發(fā)同步脈沖；高壓側(cè)信號采集模塊收到同步脈沖后進(jìn)行采樣，并通過下行光纖向本地接收模塊傳送數(shù)據(jù)，其供電方式為光供電的方式。本地接收模塊包括接收高壓側(cè)數(shù)據(jù)和與上位機(jī)通信。 本地接收模塊接收標(biāo)準(zhǔn)通道與被校通道兩路的通信數(shù)據(jù)，通過RS-232交錯地發(fā)送給工控機(jī)。如圖4所示，被校通道硬件包括被?；ジ衅鬏敵鲛D(zhuǎn)換模塊和本地?cái)?shù)據(jù)接收模塊， 其工作原理和標(biāo)準(zhǔn)通道基本一致，其主要區(qū)別在于被?；ジ衅鬏敵鲛D(zhuǎn)換模塊不在高壓側(cè)， 不需要光供電，可以直接接入220V電源供電。被校驗(yàn)電流電流互感器為高壓電流互感器， 輸出為電流信號，因此需要I/V轉(zhuǎn)換器將電流轉(zhuǎn)換成電壓信號。參見附圖5，圖中10—卡緊裝置，11 一交連，12，出線端子，由于本發(fā)明旨在不影響一次側(cè)接線的情況下對現(xiàn)場運(yùn)行的高壓電流互感器實(shí)施在線校驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)電流傳感器設(shè)計(jì)為鉗形PCB板空心線圈，標(biāo)準(zhǔn)傳感器的外殼為全鋁屏蔽殼，具有電場屏蔽和高頻磁場屏蔽的作用，內(nèi)層機(jī)械設(shè)計(jì)分為兩層，一層為開口的PCB板空心線圈，另一層固定著高壓側(cè)采集模塊和激光供能接收電路，整個鋁盒全封閉式設(shè)計(jì)，輸出信號為光纖輸出信號，外接絕緣子， 鋁殼設(shè)計(jì)另外一個非常重要的作用是固定，該鋁殼設(shè)計(jì)可以使開口線圈氣隙緊密結(jié)合在一起，保證閉合后開口氣隙小于0. Imm;另一方面，可以起到固定載流導(dǎo)體在線圈中心位置的作用，避免導(dǎo)體震動引起線圈偏心偏軸等位置偏移。使用過程中，首先將各部分連接線接好，再將標(biāo)準(zhǔn)電流傳感器傳感頭卡入高壓導(dǎo)線上，再扣合卡緊裝置10，即可進(jìn)行校驗(yàn)。
權(quán)利要求
1. 一種高壓電流互感器在線校驗(yàn)方法，其特征在于在被校驗(yàn)高壓電流傳感器回路中，串聯(lián)一個基于PCB板的高準(zhǔn)確度鉗形空心線圈為標(biāo)準(zhǔn)電流傳感器，通過光纖傳輸將高壓側(cè)信號數(shù)字化并傳輸?shù)降蛪簜?cè)；通過外部同步觸發(fā)信號將同一時刻的標(biāo)準(zhǔn)電流傳感器輸出值和被校高壓電流傳感器輸出值進(jìn)行比對，在校驗(yàn)平臺中用虛擬儀器實(shí)現(xiàn)數(shù)字積分算法和誤差理論算法，來檢定現(xiàn)場運(yùn)行的被校高壓電流傳感器的準(zhǔn)確度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高壓電流互感器在線校驗(yàn)方法，帶電對現(xiàn)場運(yùn)行中的高壓電流互感器實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度校驗(yàn)，其特征在于在被校驗(yàn)高壓電流傳感器回路中，串聯(lián)一個基于PCB板的高準(zhǔn)確度鉗形空心線圈為標(biāo)準(zhǔn)電流傳感器，通過光纖傳輸將高壓側(cè)信號數(shù)字化并傳輸?shù)降蛪簜?cè)；通過外部同步觸發(fā)信號將同一時刻的標(biāo)準(zhǔn)電流傳感器輸出值和被校高壓電流傳感器輸出值進(jìn)行比對，在校驗(yàn)平臺中用虛擬儀器實(shí)現(xiàn)數(shù)字積分算法和誤差理論算法，來檢定現(xiàn)場運(yùn)行的被校高壓電流傳感器的準(zhǔn)確度，減少了停電損失，縮短高壓電流互感器的校驗(yàn)周期。
文檔編號G01R35/02GK102401889SQ20111035083
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者萬罡, 馮翔翔, 劉彬, 劉翔, 葉國雄, 楊帆, 童悅, 胡蓓, 郭克勤, 陳鵬, 黃華 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院