本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，特別是涉及一種帶自檢功能的電流互感器

背景技術(shù)：

隨著我國電力系統(tǒng)規(guī)模不斷地發(fā)展，對系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性的要求越來越高。電流互感器是電力系統(tǒng)中非常重要的設(shè)備之一，是高壓電網(wǎng)中的重要電氣設(shè)備，擔(dān)負(fù)著為電力系統(tǒng)提供計(jì)量和繼電保護(hù)所需信號的重任。在變電站應(yīng)用非常廣泛，它連接著一次設(shè)備與二次設(shè)備，既使一次設(shè)備和二次設(shè)備隔離，同時(shí)也使一次回路的高電壓、大電流轉(zhuǎn)變?yōu)槎位芈返臉?biāo)準(zhǔn)弱電壓、小電流，從而保證了整個(gè)電力系統(tǒng)回路的安全。而電流互感器的校驗(yàn)就成為了電流互感器在電力系統(tǒng)檢測的重要一步，這對于實(shí)現(xiàn)電流互感器的工作和檢測性能的穩(wěn)定性、可靠性具有重要作用。

目前，在電力系統(tǒng)中使用的電流互感器絕大部分都是電磁式的，電磁式的電流互感器是基于電磁感應(yīng)原理制成的，其原理與變壓器的原理相同，由笨重的鐵心和線圈構(gòu)成。電磁式電流互感器已運(yùn)行近一個(gè)世紀(jì)，它的原理和制造技術(shù)都很成熟而被廣泛使用。磁式電流互感器存在以下缺點(diǎn)：①潛在的突然危險(xiǎn)，例如，突然性爆炸及絕緣擊穿引起單相對地短路等系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素；②若互感器二次側(cè)負(fù)荷開路將會(huì)產(chǎn)生高壓，對配電設(shè)備甚至人身安全造成危害；③體積增大，成本增高，設(shè)備笨重；④對高壓線路上的暫態(tài)過程不能正確反應(yīng)；⑤隨著二次負(fù)載增大，測量誤差就增大，準(zhǔn)確度下降。目前使用的電磁式電流互感器在正常工作時(shí)磁通密度很低，而在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，由于原方短路電流很大，使磁通密度大大增加，有時(shí)甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過飽和值，從二次側(cè)的電流與原方電流相比，在大小和相角上不可避免地出現(xiàn)誤差。

現(xiàn)有的電流互感器檢測主要以現(xiàn)場檢測為主，現(xiàn)場檢測都是采用 傳統(tǒng)“比較測差法”和近幾年興起的“低壓外推法”兩種檢測方法。“比較測差法”屬于傳統(tǒng)方法，主要優(yōu)點(diǎn)是可對任何類型的工頻電流互感器進(jìn)行直接測量，量值可溯源，方法符合現(xiàn)行的檢定規(guī)程,但缺點(diǎn)是需攜帶大量的設(shè)備到工作現(xiàn)場，工作量大，危險(xiǎn)系數(shù)高，且現(xiàn)場接線復(fù)雜,極不方便現(xiàn)場工作。由此國內(nèi)外先后開發(fā)了超小型電流互感器測試儀、現(xiàn)場用標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、現(xiàn)場用升流器、負(fù)載箱等相關(guān)產(chǎn)品。這些產(chǎn)品使現(xiàn)場檢測設(shè)備重量體積有所降低，但仍需要人工檢測，危險(xiǎn)因素并沒有減少。而“低壓外推法”在我國并沒有普及使用。電力系統(tǒng)中現(xiàn)有電流互感器本身并不具備自動(dòng)檢測誤差的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種帶自檢功能的電流互感器，基于電流互感器的“比較測差法”檢測裝置原理提出一種帶自檢功能的電流互感器，能夠克服現(xiàn)有電流互感器本身的缺陷，實(shí)現(xiàn)自檢。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種帶自檢功能的電流互感器，包括電源、微型電流互感器校驗(yàn)儀、取樣器、微型標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、單變比電流互感器、濾波器、指示燈、自檢開關(guān)控制回路、報(bào)警或復(fù)位電路；

所述取樣器包括一次側(cè)取樣器和二次側(cè)取樣器；所述一次側(cè)取樣器與所述自檢開關(guān)控制回路的一次側(cè)相連，所述二次側(cè)取樣器與所述自檢開關(guān)控制回路的二次側(cè)相連；

所述一次側(cè)取樣器與所述微型標(biāo)準(zhǔn)電流互感器相連，所述二次側(cè)取樣器與所述單變比電流互感器相連；

所述微型電流互感器校驗(yàn)儀的輸入端與所述微型標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的輸出端、所述單變比電流互感器輸出端相連；

所述微型電流互感器校驗(yàn)儀的輸出端所述報(bào)警或復(fù)位電路連接的輸入端相連；

所述微型電流互感器校驗(yàn)儀對所述取樣器采集到的電流利用四階卷積插值加窗快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation，F(xiàn)FT) 算法進(jìn)行計(jì)算，得到帶自檢功能的電流互感器本身的比值差和相位差。

可選的，所述微型電流互感器校驗(yàn)儀誤差為0.1級，所述微型電流互感器校驗(yàn)儀的參數(shù)有X、Y、D_x、D_Y、K、α，其中，X、Y為絕對誤差中的同相測量盤示值、正交測量盤示值；D_x測量盤最小分度值或量化值，D_Y為最小格所代表的被測尺寸的數(shù)值；K為儀器常數(shù),在此K＝1；α為校驗(yàn)儀的準(zhǔn)確度等級。

可選的，所述取樣器采用空心線圈采樣，所述一次側(cè)取樣器變比系數(shù)為K₁，其中K₁的取值是所述微型標(biāo)準(zhǔn)電流互感器接入的線路電流的取值。

可選的，所述微型標(biāo)準(zhǔn)電流互感器用于將采集到的一次側(cè)第一強(qiáng)度的電流轉(zhuǎn)換為第二強(qiáng)度的電流，所述第一強(qiáng)度大于所述第二強(qiáng)度。

可選的，所述單變比電流互感器輸入端與所述微型標(biāo)準(zhǔn)電流互感器輸出相連，構(gòu)成測查回路。

可選的，所述指示燈用于指示自檢、復(fù)位及報(bào)警。

可選的，所述指示燈包括復(fù)位指示燈，故障指示燈。

可選的，所述電源分別給所述自檢開關(guān)控制回路和所述微型電流互感器校驗(yàn)儀供電。

可選的，所述單變比電流互感器的變比系數(shù)K2＝1。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：利用微型電流互感器校驗(yàn)儀對取樣器采集到的電流進(jìn)行計(jì)算，得到電流互感器本身的比值差和相位差，能夠克服現(xiàn)有電流互感器本身的缺陷，實(shí)現(xiàn)自檢。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的自檢式電流互感器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的微型電流互感器校驗(yàn)儀硬件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的微型電流互感器校驗(yàn)儀工作流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種帶自檢功能的電流互感器。包括電源101、微型電流互感器校驗(yàn)儀102、取樣器103、微型標(biāo)準(zhǔn)電流互感器106、單變比電流互感器107、濾波器、指示燈108、自檢開關(guān)控制回路109、報(bào)警或復(fù)位電路110。能夠?qū)崿F(xiàn)自檢功能。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

一種帶自檢功能的電流互感器，圖1為本發(fā)明實(shí)施例的自檢式電流互感器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，包括電源101、微型電流互感器校驗(yàn)儀102、取樣器103、微型標(biāo)準(zhǔn)電流互感器106、單變比電流互感器107、指示燈108、自檢開關(guān)控制回路109、報(bào)警或復(fù)位電路110；

所述取樣器包括一次側(cè)取樣器104和二次側(cè)取樣器105；所述一次側(cè)取樣器104與所述自檢開關(guān)控制回路109的一次側(cè)相連，所述二次側(cè)取樣器105與所述自檢開關(guān)控制回路109的二次側(cè)相連；

所述一次側(cè)取樣器104與所述微型標(biāo)準(zhǔn)電流互感器106相連，所述二次側(cè)取樣器105與所述單變比電流互感器107相連；

所述微型電流互感器校驗(yàn)儀102的輸入端與所述微型標(biāo)準(zhǔn)電流互感器106的輸出端、所述單變比電流互感器107輸出端相連；

所述微型電流互感器校驗(yàn)儀102的輸出端所述報(bào)警或復(fù)位電路110連接的輸入端相連；

所述微型電流互感器校驗(yàn)儀102對所述取樣器103采集到的電流利用四階卷積插值加窗快速傅里葉變換(Fast FourierTransformation，簡稱FFT)算法進(jìn)行計(jì)算，得到帶自檢功能的電流互感器本身的比值差和相位差。

可選的，所述微型電流互感器校驗(yàn)儀102誤差為0.1級，所述微型電流互感器校驗(yàn)儀102的參數(shù)有X、Y、D_x、D_Y、K、α，其中，X、Y為絕對誤差中的同相測量盤示值、正交測量盤示值；D_x測量盤最小分度值或量化值，D_Y為最小格所代表的被測尺寸的數(shù)值；K為儀器常數(shù),在此K＝1；α為校驗(yàn)儀的準(zhǔn)確度等級。

可選的，所述取樣器103能夠采用空心線圈采樣，所述一次側(cè)取樣器104變比系數(shù)為K₁，其中K₁的取值是所述微型標(biāo)準(zhǔn)電流互感器接入的線路電流的取值。

可選的，所述微型標(biāo)準(zhǔn)電流互感器106用于將采集到的一次側(cè)第一強(qiáng)度的電流轉(zhuǎn)換為第二強(qiáng)度的電流，所述第一強(qiáng)度大于所述第二強(qiáng)度。

可選的，所述單變比電流互感器107輸入端與所述微型標(biāo)準(zhǔn)電流互感器106輸出相連，構(gòu)成測查回路。

可選的，所述指示燈108用于指示自檢、復(fù)位及報(bào)警。

可選的，所述指示燈108包括復(fù)位指示燈，故障指示燈。

可選的，所述電源101分別給所述自檢開關(guān)控制回路109和所述微型電流互感器校驗(yàn)儀102供電。

可選的，所述單變比電流互感器107的變比系數(shù)K2＝1。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的微型電流互感器校驗(yàn)儀硬件結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，被測電磁式電流互感器信號201與標(biāo)準(zhǔn)電磁式電流互感器信號202經(jīng)過電流/電壓轉(zhuǎn)換器(I/V轉(zhuǎn)換器)203，將采集到一次側(cè)電流轉(zhuǎn)換為工作電流,輸入到微型電流互感器校驗(yàn)儀，一般為1A以下的小電流，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換，并將采集到的一次側(cè)電流流過電阻產(chǎn)生工作電壓輸入到微型電流互感器校驗(yàn)儀，實(shí)現(xiàn)微型校驗(yàn)儀的正常工作。再經(jīng)過信號放大器204將經(jīng)過轉(zhuǎn)換的信號放大，以方便后續(xù)單元 濾波。第一濾波器205和第二濾波器206將信號中的諧波濾波出去，剩下的第二強(qiáng)度電流信號保持不變，另一方面經(jīng)過第一過零檢測207再分別經(jīng)過第二過零檢測208、第三過零檢測209，最后通過電子開關(guān)210，濾波后的電流信號保持不變，連接模擬、數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊211經(jīng)過中央處理器212(Central Processing Unit：CPU)，在數(shù)碼管213顯示出電流互感器自身的比差值和相位差。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的微型電流互感器校驗(yàn)儀工作流程示意圖。如圖3所示，首先開始301，將系統(tǒng)和變量初始化302，對標(biāo)準(zhǔn)電流和微差電流進(jìn)行采樣303，再將所述標(biāo)準(zhǔn)電流和微差電流的電流差轉(zhuǎn)換為電壓差304，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號305，利用四階卷積差值加窗FFT算法計(jì)算出比差值和相位差306，比對查詢表格307，判斷誤差是否在標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍內(nèi)308，如果在標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍內(nèi)，按復(fù)位按鈕309，如果不在標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍內(nèi)，誤差指示燈亮310，電流互感器退出運(yùn)行311。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。