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新型比较仪式互感器校验仪的研制(一)

  在使用电流比较仪检定高精度电流互感器时,需采用比较仪检定线路川,同时也必须使用有比较仪检定线路的互感器校验仪,在我国至今使用范围最广的是HEG2型互感器校验仪。
  随着电子技术在互感器测试领域应用的迅速发展,相继诞生了HEZI型数显自平衡互感器校验仪和HEC-H比较仪式电流互感器校验仪!,这两种仪器均有比较仪检定功能,近年来得到广泛使用。前者是采用HEG2型互感器校验仪的原理,运用电子技术使其能够自动平衡,提高了测试速度,其缺点是由于补偿式电流比较仪补偿绕组有阻抗压降,会带来两种测试误差B。后者采用电流源输出差流的测试原理,使得电流比较仪的指零绕组电压接近于零,达到测试目的,其主要缺点是校验仪差流输
出的电流与检零绕组指零电压的程度有直接的系,导致测试重复性差,同时不能实现电压互感器阻抗、导纳的测量。我们研制的这种新型比较仪互感器校验仪可以解决这些测试问题。
  1  新型比较仪式互感器校验仪的技术指标和工原理
  1.1  主要技术指标
  准确度:2%;
  测量对象:CT、PT、Z、Y;
  测量范围:同相分量%):0.00001~200.0;分辨率:000001%  CT  5Ax5%以_上正交分量():0.0001~999.9
  分辨率:0.0001'  CT  5Ax5%以上
  阻抗Q):0.0001~60.0  分辨率:0.00010导纳  mS ):0.0001~60.0  分辨率:0.0001mS
工作范围:
  电流: (%~149%)In  l,=5A)
  5%~149%)I,  l,=lA)电压: 5%~149%)Uh
  U,=100V,150V,100V/U)5%~199%)Un Un=100V/3)百分表:l级
  1.2  补偿式电流比较仪的调零测试线路4

  补偿式电流比较仪作为零磁通电流互感器用来检定精密电流互感器所采用的线路如图1所示。

图1中CT.为被检精密电流互感器,CT,为补偿式电流比较仪,W。和Wb分别为二次及一次补偿绕组,W。为电流比较仪的指零绕组,Z;为电流比较仪的调零负荷箱。检定时,反复调节2;使得W.绕组上的电压为零,此时互感器校验仪的读数即为CT,的误差。

 1.3  整机原理

  整机原理如图2所示,我们把电子调零线路与测差式互感器校验仪相结合。当使用电流比较仪检定电流互感器时,首先由电子调零电路在单片机的控制下在B端产生一系列幅值和相位均连续可调的调零信号,该信号给电流比较仪的二次补偿绕组提供调零电压;然后检零单元检测电流比较仪安匝平衡绕组W.)输出信号,重复反馈调节使得安匝平衡绕组输出电压为零,这时电流比较仪就处于零磁通状态。然后利用测差式互感器校验仪将比差f和角差8测出并传给计算机进行数据处理。

 

1.4  测差式互感器校验仪误差测试原理
  传统使用的数字式互感器校验仪一般均有模拟除法器、整流等电路,造成测量范围较窄,不能测试高于0.01级的互感器;线性度、稳定性较差;零位误差较大;百分表显示有效位数不足等问题。为了改进上述问题,我们设计的测差式互感器校验仪的原理框图如图3。

误差测量部分采用测差式线路,差值信号经过取样、放大和滤波之后进入A/D采样;工作电流电压)信号使用相同的电路,另外工作电流电压)信号通道增加了0%和90%鉴相电路,  鉴相电路输出两路互成90*的方波中断1和中断2信号。单片机中断服务程序在工作电流电压)信号0%和90。时刻对差值信号和工作电流电压)信号通道中的模拟信号进行采样,然后根据互感器误差表达公式计算得出比差f和角差8回。下面以电流互感器误差测量为例加以介绍。
  根据电流互感器的误差定义和误差表达公式间f=- 400A//I)cos中  %)8= B438A1/Io)sin中  ()
式中  =90*-4-a,a是二次回路阻抗角;$是铁心损耗角。
  我们可以得出:当电流互感器检定线路中工作电流信号i=lsinot,  差流信号Ai=A/sin (wt+中),在ot=909时对i和Ai采样则得到Io和Alcos中,那么就可以计算出比差f;若在wt=09时对Ai采样,  得到△/sin中,那么就可以计算出角差89。
  对于电压互感器误差测量、阻抗和导纳测量有类似理论推算方法。
  图3中放大电路采用如图4的同相放大器,使用ADC409模拟开关控制运放的增益。该电路具有响应速度快,线性度好的特点,而且不受模拟开关导通电阻的影响。