技术领域
[0001] 本
发明属于电流互感器领域，具体涉及一种电流互感器比差角差检测系统及检测方法。
背景技术
[0002] 目前电流互感器(CT)的检定主要采用传统的测试方法，即采用差流法测试比差角差，差流法就是将标准和被电流检互感器的二次电流送入到互感器测试仪的差接
电路，然后将差接电路得到的差值输入到测量环节进行测量，最后与标准互感器二次电流比较，得出被检互感器相对于标准互感器的比差和角差值。
[0003] 传统法测试是直接模拟CT运行中的各种状态进行测试，但是随着系统容量的增加，CT一次电流越来越大，此时想要模拟真实运行环境就很困难：
[0004] 传统差流法测试存在以下缺点：
[0005] a)必须使用标准互感器、升流器、调压器、标准负载箱等设备配合使用，设备多而重，接线复杂，效率低下，还会增大测量误差，测试需要的额定一次电流很难用升流器达到，若降低被测CT一次电流，那么其变比误差会很大。
[0006] b)要求标准CT与被检CT的变比必须相同，如果现场CT变比数值较大或不同于标准CT的变比，对于一些高变比以及特殊变比的CT，标准CT达不到要求，升流器也达不到要求，不能测试。
[0007] c)对于额定一次电流大的CT，如果升流器达不到也不能测试。
[0008] d)测试还涉及到标准负载箱、调压器、升流器、CT分析仪器等多种设备，测试的接线和操作过程很繁琐，使用极其不便；人工手动操作还增大人为误差。
[0009] e)对于部分特殊CT，如
套管CT、GIS CT没有办法测试。
[0010] 综上所述，传统差流法测试CT具有很大局限性，不同的测试还需要不同的仪器，操作难度大,效率低、安全性极差。
发明内容
[0011] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种电流互感器比差角差检测系统，通过该系统自动计算出电流互感器的比差角差参数，不需要大电流、大
电压、负载箱和标准电流互感器就可实现对现场各类型电流互感器的检定，具有接线简单、操作简捷、测试速度快、安全可靠等优点，解决了传统差流法测试操作难度大，需要多种不同的仪器，接线复杂的问题。
[0012] 本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：
[0013] 电流互感器比差角差检测系统，包括工控机模
块、输出模块、采集模块，所述工控机模块包括工控机、显示器、
键盘，所述输出模块包括D/A转换器、功率
放大器，所述采集模块包括
信号采集器、A/D转换器，首先，通过键盘将待测电流互感器铭牌上的电压、电流信号参数输入至工控机，工控机将铭牌上的电压、电流信号参数转化为
数字量输出至D/A转换器将数字量转换为模拟量，经过
功率放大器放大后将电压信号施加到待测电流互感器的二次侧绕组，其次，信号采集器采集待测电流互感器上的电压、电流信号，经过A/D转换器转换为数字量回传至工控机，然后，工控机将回传数据进行运算，得到待测电流互感器的励磁参数，最后，根据励磁参数计算待测电流互感器的比差、角差，并将计算结果发送至显示器进行显示。
[0014] 所述显示器包括
液晶显示器、LED状态显示器。
[0015] 为了进一步解决传统差流法测试效率低、安全性差的问题，本发明还提出一种基于电流互感器比差角差检测系统的检测方法，该检测方法操作简单，检测的准确性高，该检测方法采用如下技术方案：
[0016] 电流互感器比差角差检测方法，包括如下步骤：
[0017] 首先，通过键盘将待测电流互感器铭牌上的电压、电流信号参数输入至工控机，工控机将铭牌上的电压、电流信号参数转化为数字量输出至D/A转换器将数字量转换为模拟量，经过功率放大器放大后将正负电压信号交替施加到待测电流互感器的二次侧绕组；
[0018] 其次，信号采集器在正负电压信号周期内，分别采集待测电流互感器二次侧的电压、电流信号，经过A/D转换器转换为数字量回传至工控机；
[0019] 然后，工控机将回传数据进行运算，得到待测电流互感器的励磁参数，获取二次侧回路电流及相角；
[0020] 最后，根据励磁参数计算待测电流互感器的比差、角差，并将计算结果发送至显示器进行显示。
[0021] 所述工控机将回传数据进行运算，得到待测电流互感器的励磁参数的具体步骤如下：
[0022] 步骤1，计算电流互感器二次绕组
匝链的
铁心磁通φ(t)，
[0023] 其中，U为电流互感器二次侧输入直流电压，Rct为电流互感器二次侧直流
电阻， 为tn时刻电流互感器二次侧回路电流瞬时值，φ(0)为初始时刻磁通量，n为
采样周期的个数，t＝n*(tn-tn-1)；
[0024] 步骤2，根据φ(t)及 画出等效
磁滞回线；
[0025] 步骤3，计算电流互感器额定
频率f下的等效电压均方根值：
[0026]
[0027] 步骤4，重复步骤1至步骤3，获取多个正负电压周期内等效电压均方根值UE，根据多个等效电压均方根值UE画出电流互感器励磁特性曲线，然后计算励磁参数，获取二次侧回路电流及相角。
[0028] 根据励磁参数计算待测电流互感器的比差ΔI、角差Δθ的具
体模型如下：
[0029]
[0030] 其中， 分别为正电压周期内电流互感器二次侧回路电流及相角， 分别为负电压周期内电流互感器二次侧回路电流及相角。
[0031] 与
现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0032] 1、该系统作为一个独立的测试设备，只需要将电流互感器接入，然后通过
键盘输入相应参数，即可自动测试电流互感器的比差角差，不需要大电流、大电压、负载箱和标准电流互感器就可实现对现场各类型电流互感器的检定，具有接线简单、操作简捷、测试速度快、安全可靠等优点。
[0033] 2、该系统包括液晶显示器及LED状态显示器，可实时将参数及状态继续显示，方便了操作人员对该测试过程的实时监控。
[0034] 3、本发明的检测方法基于本发明的检测系统，只需要输入电流互感器的铭牌参数，即可自动进行检测，方法操作简单，检测的准确性高。
附图说明
[0035] 图1为电流互感器比差角差检测系统工作原理
框图。
[0036] 图2为电流互感器等效模型示意图。
[0037] 其中，图中的标示为：1-工控机模块；2-输出模块；3-采集模块。
具体实施方式
[0038] 下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
[0039] 电流互感器(CT)比差角差检测系统工作原理框图如图1所示，系统包括工控机模块、输出模块、采集模块，所述工控机模块包括工控机、显示器、键盘，所述输出模块包括D/A转换器、功率放大器，所述采集模块包括信号采集器、A/D转换器，所述工控机分别与键盘和显示器连接，工控机模块的主要作用是通过键盘控制输入和监视测试过程以及计算和显示测试数据；输出模块的主要作用是通过工控机发出信号，将信号经高
精度D/A转换并由高精度大功率放大器放大，然后将放大后的电压信号输送到被测CT上；采集模块的主要作用是采集被测CT上的电流、电压信号，经高精度A/D转换后送至工控机分析、计算。
[0040] 系统的工作原理及工作过程如下：
[0041] 当系统工作时，首先，通过键盘将待测电流互感器铭牌上的电压、电流信号参数输入至工控机，工控机将铭牌上的电压、电流信号参数转化为数字量输出至D/A转换器将数字量转换为模拟量，经过高精度D/A转换后由高精度大功率放大器放大并施加到被测CT二次侧绕组，同时由采集模块采集被测CT上的电压值和电流值，这些电压、电流数据经高精度A/D转换后送回工控机，工控机将这些数据自动运算，计算出被测CT励磁参数，然后使用建立好的数学模型自动计算得出被测CT的比差和角差，再由工控机
整理后将测试结果在液晶显示器上显示出来。
[0042] CT等效模型示意图如图2所示。其中np和ns为(理想)电流互感器的一次侧和二次侧的匝数，Rct和Xct为电流互感器二次绕组的电阻和漏感，Zc为励磁支路等效阻抗，Zb为标称频率下的负载阻抗，Ip为一次侧连接终端流经的电流，Ict为二次侧连接终端流经的电流，即二次回路电流，Ic为励磁支路流经的电流，Us为二次侧连接终端的电压，Uc为励磁支路等效阻抗两端的电压。
[0043] CT的励磁特性测试可以用直流电压测试(IEC60044-6标准，对应国家标准GB16847-1977)，避免绕组和二次
端子承受工频下不能容许的电压。
[0044] 电流互感器比差角差检测方法如下：
[0045] 首先，通过键盘将待测电流互感器铭牌上的电压、电流信号参数输入至工控机，工控机将铭牌上的电压、电流信号参数转化为数字量输出至D/A转换器将数字量转换为模拟量，经过功率放大器放大后将正、负电压信号交替施加到待测电流互感器的二次侧绕组，同步测试二次侧绕组端口电压、二次回路电流，即可测试出二次绕组直流电阻Rct。
[0046] 其次，信号采集器在正负电压信号周期内，分别采集待测电流互感器二次侧的电压、电流信号，经过A/D转换器转换为数字量回传至工控机，
[0047] 当正的电压信号加到CT二次绕组时，同步测试二次回路电流，二次回路电流与
磁场强度H成比例关系，通过数字积分方法计算出当前磁通，当前磁通与磁感应强度B成比例关系，当负的电压信号加到CT二次绕组时，同步测试二次回路电流，通过数字积分方法计算出当前磁通，知道当前磁通及与当前磁通对应的二次回路电流，即可画出等效磁滞回线。
[0048] 通过对CT二次绕组施加多组正、负周期且幅值可变的直流电压，即可测试出多条磁滞回线，通过多条磁滞回线即可画出励磁曲线，该直流电压的幅值大小只要满足即可。
[0049] 因此，所有电磁式CT都能得到可靠的测试，本发明的方法及相应的模型参数可用于测试多种不同的量，即测量或计算拐点、复合误差、剩磁系数等参数。
[0050] 然后，工控机将回传数据进行运算，得到待测电流互感器的励磁参数，具体的运算过程及相关说明如下：
[0051] 在CT二次端子加任一电压U(t)，在时间t时二次绕组匝链的铁心磁通φ(t)与此电压的关系如下式：
[0052]
[0053] 其中φ(0)为初始时刻磁通量， 为tn时刻电流互感器二次侧回路电流瞬时值，Rct为二次绕组直流电阻，可以看作常数；U为施加在电流互感器二次侧的直流电压，可以看作常数，则
[0054]
[0055] 0～t1、t1～t2、…tn-1～tn为0～t时间内n个采样周期，且采样周期不变，t＝n*(tn-tn-1)。 为各采样时刻瞬时电流值，则
[0056]
[0057] 磁通与磁感应强度B成比例关系，电流与磁场强度H成比例关系，知道磁通与电流即可画出等效磁滞回线。
[0058] CT额定频率f下的等效电压均方根值UE：
[0059]
[0060] 获取多个正负电压周期内等效电压均方根值UE，根据多个等效电压均方根值UE画出电流互感器励磁特性曲线，然后计算励磁参数，获取二次侧回路电流及相角。
[0061] 最后，根据励磁参数计算待测电流互感器的比差、角差，并将计算结果发送至显示器进行显示。
[0062] 计算待测电流互感器的比差ΔI、角差Δθ的具体模型如下：
[0063]
[0064] 其中， 分别为正电压周期内电流互感器二次侧回路电流及相角， 分别为负电压周期内电流互感器二次侧回路电流及相角。
