一種寬頻電流互感器校驗儀的製作方法
2023-07-24 03:31:21 1
一種寬頻電流互感器校驗儀的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種寬頻電流互感器校驗儀，包括差流採樣電阻、標準電流採樣電阻、鎖相放大器、數字萬用表和誤差計算器，所述鎖相放大器包括分別與所述差流採樣電阻兩端連接的測量信號輸入端、以及分別與所述標準電流採樣電阻兩端連接的參考信號輸入端；所述數字萬用表包括分別與所述標準電流採樣電阻兩端連接的輸入端、以及與所述誤差計算器的輸入端連接的輸出端；所述鎖相放大器的輸出端與所述誤差計算器的另一輸入端連接。這種互感器校驗儀可應用於檢定校準50Hz～3000Hz頻率範圍，準確度等級0.01級的寬頻電流互感器。
【專利說明】一種寬頻電流互感器校驗儀
【技術領域】
:
[0001]本實用新型涉及一種校驗儀，具體講涉及一種寬頻電流互感器校驗儀。
【背景技術】
:
[0002]互感器校驗儀是一種多功能與雙參數交流測量儀器，主要用於檢定各種類型與各種級別的電力互感器或儀用互感器及其附屬設備的基本誤差，並可以對有關電氣計量設備進行多功能的性能測試，互感器校驗儀是發展電力事業不可缺少的重要設備之一。因此，大力發展互感器校驗裝置，對提高互感器的研製和生產水平都具有重要意義。
[0003]傳統互感器校驗儀採用測差式原理檢定校準電流互感器，具體實現過程是將標準互感器與被檢互感器的二次電流送入到互感器校驗儀的差接電路，然後由取差環節送入到測量環節並與標準互感器的二次電流進行比較，從而給出被檢互感器相對於標準互感器的比差和角差。這種方法由於以下原因只能用於工頻(50Hz/60Hz)電流互感器的檢定:
[0004](I)互感器校驗儀的精度取決於其內含電導箱和電容箱的元件精度，用於高頻時，由於雜散電感、電容的影響，會產生較大的誤差；
[0005](2)使用的指零儀專門針對工頻信號進行合適的濾波處理，以消除高頻幹擾，用於高頻信號檢零時，面臨著非常複雜的濾波問題，難以實現；
[0006](3) 一些自動數顯式的互感器校驗儀內部有針對工頻信號的濾波電路，無法應用於高頻信號；
[0007](4)互感器校驗儀採用工頻比例電源進行溯源，即使研製了以上原理的寬頻互感器校驗儀也面臨著難以溯源的問題。
[0008]另一種檢定校準寬頻電流互感器的方案是採用直接比較式原理，通過精密電阻將標準互感器和被校準互感器的二次電流轉換為電壓，用數據採集卡同步測量兩路電壓，然後計算比差和角差。由於數據採集卡精度的限制，這種互感器校驗儀的準確度一般低於0.05%，只能應用於檢定校準0.2級及以下的低等級互感器。
實用新型內容:
[0009]為了克服現有技術中所存在的上述不足，本實用新型提供一種寬頻電流互感器校驗儀。
[0010]本實用新型提供的技術方案是:一種寬頻電流互感器校驗儀，包括差流採樣電阻、標準電流採樣電阻、鎖相放大器、數字萬用表和誤差計算器，其改進之處在於:所述鎖相放大器包括分別與所述差流採樣電阻兩端連接的測量信號輸入端、以及分別與所述標準電流採樣電阻兩端連接的參考信號輸入端；所述數字萬用表包括分別與所述標準電流採樣電阻兩端連接的輸入端、以及與所述誤差計算器的輸入端連接的輸出端；所述鎖相放大器的輸出端與所述誤差計算器的另一輸入端連接。
[0011]優選的，所述校驗儀分別與標準電流互感器和被測電流互感器連接。
[0012]進一步，所述標準電流互感器一次繞組的同名端與所述被測電流互感器一次繞組的同名端連接，所述標準電流互感器二次繞組的同名端與所述被測電流互感器二次繞組的同名端連接；所述標準電流互感器一次繞組的非同名端與交流電流源的一端連接；所述被測電流互感器一次繞組的非同名端與所述交流電流源的另一端連接。
[0013]進一步，所述標準電流互感器二次繞組的同名端分別與所述被測電流互感器二次繞組的同名端和差流採樣電阻的一端連接，所述標準電流互感器二次繞組的非同名端與標準電流採樣電阻的一端連接；所述被測電流互感器二次繞組的非同名端與負載電阻的一端連接，所述負載電阻的另一端分別與所述差流採樣電阻的另一端和所述標準電流採樣電阻的另一端連接。
[0014]與最接近的技術方案相比，本實用新型具有如下有益效果:
[0015]1、本實用新型提供的校驗儀與標準電流互感器和被測電流互感器連接，可用於檢定校準50Hz?3000Hz頻率範圍，準確度等級0.01級的寬頻電流互感器。
[0016]2、採用鎖相放大器測量寬頻率範圍的微小差壓信號，抗幹擾能力強，解決了寬頻電流互感器誤差的測量難題，並易於實現溯源。
[0017]3、標準電流互感器和被檢電流互感器的二次電流迴路連接為差流迴路，差流採樣電阻與鎖相放大器相連，利用作差法和鎖相放大器相結合，能精確測量微小信號。
【專利附圖】
【附圖說明】
:
[0018]圖1為校驗儀原理圖。
[0019]圖2為寬頻電流互感器檢定/校驗原理圖。
[0020]圖3為電壓、電流向量圖。
[0021]其中:1 一鎖相放大器、2—標準電流米樣電阻、3—差流米樣電阻、4一數字萬用表、5 一誤差計算器、6—標準電流互感器、7—被檢電流互感器、8—交流電流源、9 一負載。
【具體實施方式】
:
[0022]為了更好地理解本實用新型，下面結合說明書附圖和實例，對本實用新型的內容做進一步地說明:
[0023]如附圖1所示，寬頻電流互感器校驗儀包括鎖相放大器1、標準電流採樣電阻2、差流採樣電阻3、數字萬用表4、誤差計算器5。
[0024]差流採樣電阻3上的差壓信號被送入鎖相放大器I的測量輸入端，將作差法和鎖相放大器精確測量微小信號的特點相結合，利用鎖相放大器來測量微小的差壓信號。
[0025]標準電流採樣電阻2上的參考電壓被送入鎖相放大器I的參考輸入端，同時通過數字萬用表4測量其幅值，標準電流採樣電阻與鎖相放大器連接，可用於觸發鎖相放大器內部的鑑相器，進而鎖定相位。
[0026]鎖相放大器I將差壓信號相對於參考電壓進行正交分解，並得到同相分量和正交分量的幅值。利用鎖相放大器測量較寬頻率範圍的小信號，抗幹擾能力強，為實現寬頻電流互感器誤差的測量做好了準備。
[0027]誤差計算器本身具有計算和顯示誤差的功能，本實用新型利用現有技術中誤差計算器的計算和顯示誤差功能獲取來自鎖相放大器I和數字萬用表4的數據，計算和顯示誤差。
[0028]附圖2為寬頻電流互感器校驗儀的檢定/校準原理圖。
[0029]用於檢定或校準寬頻電流互感器時，標準電流互感器和被檢電流互感器的二次電流迴路連接為差流迴路，被檢互感器和標準互感器的二次電流差值流過差流採樣電阻，差流被轉化為差壓信號，並作為鎖相放大器的被測信號。
[0030]圖2中，標準電流互感器6和被檢電流互感器7的一次、二次繞組的符號標識相同，分別用L1-L2和K1-K2表示，其中LpK1分別為一次繞組和二次繞組的同名端，L2、K2分別為一次繞組和二次繞組的非同名端。標準電流互感器6和被檢電流互感器7的一次繞組同名端相連，非同名端分別連接交流電流源8的輸出。標準電流互感器6和被檢電流互感器7的二次繞組同名端相連，並連接本實用新型的K端。標準電流互感器6的非同名端連接本實用新型的Ttl端。被檢電流互感器7的非同名端連接負載9的一端，負載9的另一端連接本實用新型的Tx端。
[0031]假設交流電流源8輸出的一次電流從標準電流互感器6的L2端流入，從被檢電流互感器7的L2端流出。根據電流互感器同名端的定義，標準電流互感器6的二次電流Itl將從其二次繞組非同名端K2流出，經端子Ttl、標準電流採樣電阻2、差流採樣電阻3、端子K回到二次繞組同名端I。被檢電流互感器7的二次電流Ix將從其二次繞組同名端K1流出，經本實用新型的K端、差流採樣電阻3、本實用新型的Tx端、負載9回到二次繞組非同名端K2。標準電流採樣電阻2將流過標準電流互感器6的二次電流Itl,並產生壓降U，由數字萬用表4測量其幅值。差流採樣電阻3將流過差流(Ix-1tl),並產生差壓AU。充分利用了作差法和鎖相放大器精確測量微小信號的優勢。標準電流採樣電阻2的阻值為R1，差流採樣電阻3的阻值為R2，則有下式成立:
[0032]U = 10R1(I)
[0033]AU = (Ix-10) R2 = IxR2-10R2 (2)
[0034]上述電壓、電流向量圖如附圖3所示，圖中Ux和Uy為鎖相放大器I對差壓AU向量相對於電壓向量U進行分解得到的同相分量和正交分量，鎖相放大器I輸出這兩個分量的幅值。
[0035]誤差計算器5獲取來自鎖相放大器I和數字萬用表4的數據，計算和顯示被檢寬頻電流互感器的比差和角差數據，如下式所示。
J1-1?2+Z7A-l +Uy2 --R2
[0036]f = _I_及1(3)
—
i?丨
fΛ
U
[0037]5 = arcUin —-----(4)
-R0+Ur
D 1Λ
VJ
[0038]另外，除了本實用新型提供的技術方案實現校驗儀的設計，還可以採用鎖相電路和相敏檢測電路實現寬頻電流互感器校驗儀。
[0039]以上僅為本實用新型的實施例而已，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在申請待批的本實用新型的權利要求範圍之內。
【權利要求】
1.一種寬頻電流互感器校驗儀，包括差流採樣電阻、標準電流採樣電阻、鎖相放大器、數字萬用表和誤差計算器，其特徵在於:所述鎖相放大器包括分別與所述差流採樣電阻兩端連接的測量信號輸入端、以及分別與所述標準電流採樣電阻兩端連接的參考信號輸入端；所述數字萬用表包括分別與所述標準電流採樣電阻兩端連接的輸入端、以及與所述誤差計算器的輸入端連接的輸出端；所述鎖相放大器的輸出端與所述誤差計算器的另一輸入端連接。
2.如權利要求1所述的一種寬頻電流互感器校驗儀，其特徵在於: 所述校驗儀分別與標準電流互感器和被測電流互感器連接。
3.如權利要求2所述的一種寬頻電流互感器校驗儀，其特徵在於: 所述標準電流互感器一次繞組的同名端與所述被測電流互感器一次繞組的同名端連接，所述標準電流互感器二次繞組的同名端與所述被測電流互感器二次繞組的同名端連接；所述標準電流互感器一次繞組的非同名端與交流電流源的一端連接；所述被測電流互感器一次繞組的非同名端與所述交流電流源的另一端連接。
4.如權利要求3所述的一種寬頻電流互感器校驗儀，其特徵在於: 所述標準電流互感器二次繞組的同名端分別與所述被測電流互感器二次繞組的同名端和差流採樣電阻的一端連接，所述標準電流互感器二次繞組的非同名端與標準電流採樣電阻的一端連接；所述被測電流互感器二次繞組的非同名端與負載電阻的一端連接，所述負載電阻的另一端分別與所述差流採樣電阻的另一端和所述標準電流採樣電阻的另一端連接。
【文檔編號】G01R35/02GK204065391SQ201420466252
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月18日 優先權日:2014年8月18日
【發明者】李鶴, 雷民, 章述漢, 王忠東, 胡浩亮, 李登雲, 熊前柱, 楊春燕, 陳剛 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院, 江蘇省電力公司電力科學研究院