關于互感器校驗裝置的技術探究

摘 要：隨著現代工業與互感器校驗裝置的不斷發展，傳輸正比于被測量的量、供給測量裝置器、裝置表和繼電保護控制得到了很大改善。互感器校驗裝置是用于檢定電壓互感囂與電流互感器的一種裝置，在校驗時通常使用差值法與絕對值比較法實現對電子式互感器的檢驗。本文通過概述互感器校驗裝置從手動到自動的高智能化發展，同步信號卡和數字信號處理。簡要分析各種取差、測差電路以及相關產品，促進互感器校驗裝置發展。

關鍵詞：互感器 校驗 技術

互感器校驗裝置由連接到傳輸系統和二次轉換器的一個或多個電流或電壓傳感器組成，隨著生產技術的發展互感器校驗裝置的要求也逐漸提升。互感器由國際電工委員會做了相應的標準化工作，對現場或者在實驗室應用的電壓和電流互感器進行技術性能的檢定。通過讀取合并單元的數據配合24位A/D采集卡，促進了互感器校驗裝置的發展，實現對電子式互感器的檢驗。

一.互感器校驗裝置概述

早在上世紀50年代，對誤差作了新的定義。主要著重于手動互感器校驗裝置的發展，為電子式互感器性能的依據。60年代初國內使用的互感器校驗裝置主要由國外進口或仿制國外，但互感器的發展對互感器校驗裝置的發展提出新的要求。用戶只需通過鍵盤和鼠標操作計算機屏幕上的軟件系統，可以檢定10級至0.0l級電流互感器和電壓互感器。根據數據庫管理系統對測試結果進行分析、計算、化整，并作出正確的判斷，適應檢定高準確度互感器的校驗裝置的需要。

1.隨著微電子技術和計算機的發展，按規程要求完成互感器的全自動測試必不可少。人們對相對法實用普及型互感器校驗裝置提出更高的要求，使測試速度更快、糾錯能力更強、設備壽命更長。互感器校驗裝置從手動、單一功能向自動型甚至帶有微處理器的智能型發展，并采用最先進的虛擬裝置器設計理念。多年來相繼研制出多種互感器自動校驗裝置及智能裝置，裝置調壓器升降一次即可完成十二工位互感器的測試。開創了微機在互感器及其測試裝置器上的應用，使測量覆蓋標準要求每個測量點。

2.智能型互感器校驗裝置迅速發展，運用先進的電子技術對互感器的誤差信號直接采集分解。應用越來越廣而且不斷朝著高自動化、高智能化、高準確度、小型化的方向發展，增加了快速板與工位控制。大量微機等高新技術制作的各種規格全自動互感器校驗臺，通過對相同變比的被試互感器與標準互感器進行比對。使互感器的檢定走上了自動檢測的道路，擁有可靠的安全保護及故障報告。對測試結果進行數據處理的校驗技術也得以廣泛應用，具有自動測量，簡單、方便、準確可靠的特點。

二.互感器校驗裝置分類

電子式互感器替代電磁式互感器是電力系統的發展方向，但其準確度校驗問題日益突出。互感器校驗裝置是使用比較法測量被檢互感器與標準互感器二次電壓或電流比差與相角誤差的裝置器，對于擴展高精度標準檢測范圍、滿足日益增長的高精度標準檢測需求具有極其重要的意義。一般測得的比差用二次電流、電壓量的相對誤差（%）表示，按照標準通信協議解碼合并單元的數字量輸出信號。互感器校驗裝置從使用方法上可分為直接比較型和數字式智能互感器校驗裝置、虛擬裝置器校驗裝置三類：

1.直接比較型互感器校驗裝置。隨著電力系統容量和傳輸電壓等級的進一步增大，互感器逐漸呈現出某些缺陷。直接比較型互感器校驗裝置是采用差值法原理進行取差，可在一定程度上減少絕緣、電磁干擾等問題。用直角坐標型交流電位差計的原理進行取差，然后用各種方法計算出相位差和比差。直接比較型只能比較兩個額定參數相同的電流、電壓量，實現計量、控制、測量、保護和數據傳輸的功能。早期的互感器校驗裝置主要設計成直接比較式的，直接將電子式互感器的二次側數字量輸出同標準互感器的二次側數字量輸出進行比較。

2.數字式智能互感器校驗裝置。目前，我國使用較多的數字式互感器校驗裝置大多采用差值法原理進行取差，可方便地與數字式裝置表、微機保護控制設備接口。數字式互感器校驗裝置不斷的由簡單數顯型發展成高智能型校驗裝置，采用絕對測差的原理來對電子式互感器進行測量。通過數字邏輯電路對誤差信號進行采樣、運算處理，是傳統電磁式互感器理想的換代產品。早期的數字式互感器校驗裝置把先進的電子測量技術與電工測量技術相結合，二次輸出為小電壓信號且無需二次轉換。性能優于單純電工型互感器校驗裝置。智能型比較裝置式互感器校驗裝置在互感器校驗裝置的原理基礎上，將升壓器、電子式電壓互感器通過數字信號校驗系統軟件對采樣數據進行分析。將電子技術和微處理技術應用于互感器校驗裝置，在電力系統中發揮重要作用。

3.虛擬裝置器校驗裝置。隨著電力系統的容量和傳輸的電壓等級進一步增大，按照數字同步檢測算法和電子式互感器的比差、相位差和相位誤差定義進行分析，進而得到虛擬裝置器校驗裝置。目前，國內外電子式互感器的研制工作已向實用化階段發展，主要為根據該采樣點數計算出電子式互感器的采樣頻率來調整電子式互感器的采樣點數。不涉及同相分量和正交分量的分解和組合，并且得到被測量電子式互感器的角差、相位差和相位誤差的采樣點數。基于計算機技術的開放靈活的功能模塊，啟動A/D信號采樣電路（采樣標準互感器的二次輸出信號）和電子式互感器的采樣電路。用戶可自定義接口并通過不同功能模塊的組合可構成多種裝置器，計算出各信號的基波分量和各次諧波分量并實現自動測量。

三.互感器校驗裝置技術展望

隨著生產的發展和市場需要，電路準確級越來越高。電路精度保證在0.02%才可校準0.1級及以下準確級的互感器，因此互感器校驗裝置有了很大的發展。采用絕對測差原理來測量數字量輸出的電子式互感器的誤差的測量電路精度要求高，并在不斷創新中。互感器校驗裝置從設計電子式電流、電壓互感器的初級采樣回路的手動、單一功能向自動型、帶有微處理器的智能型發展。

1.隨著新技術的發展和應用，DSP技術和虛擬裝置器技術作為新興技術降低硬件電路的設計難度，正在不斷的發展和走向成熟。根據輸入信號的大小選擇切換繼電器開關接通到不同的信號次級處理電路，更加智能化、現代化、簡便化。通過模擬開關連接測量信號進入增益調整電路，與傳統的校驗裝置相比更能滿足日益增長的高精度標準檢測需求。由于不同的電子式互感器具有不同的采樣頻率，因此在操作上只須調整電流大小。在結構上改變由單片機和電子電路等硬件設備構成的傳統的數字式校驗裝置，通過校準回路的采樣信號計算出標準互感器的硬件相移。

2.虛擬電流互感器校驗裝置是在PC機上實現的裝置器，可按照信號的大小選擇1%、5%、20%信號點處理回路或者大信號點處理回路。校驗裝置的各種功能主要通過安裝在計算機上的程序來實現，需要進行簡單的幅值調整（通過電阻串聯回路調整幅值）和相位調整（電容回路）保證其功能。根據被測電子式互感器的采樣頻率調整標準互感器A/D采樣信號的頻率，虛擬校驗裝置自動記錄檢測數據并進行分析和計算。由于標準互感器的輸出信號進入A/D采樣前經過了增益和濾波等處理回路，虛擬校驗裝置可以顯示比差和角差并直接給出準確度等級。通過軟件算法分析比較這兩路信號之間的時間差異，自動出比差和角差曲線、在不同負載電流下的準確度使互感器校驗裝置的性能得到提高。

參考文獻：

[1]趙修民.互感器校驗裝置的原理和應用[M].太原：山西人民出版社，2015.

[2]劉慶余.互感器校驗裝置的原理與整體檢定[M].北京：中國計量出版社，2014.