关于互感器校验装置的技术探究

摘 要：随着现代工业与互感器校验装置的不断发展，传输正比于被测量的量、供给测量装置器、装置表和继电保护控制得到了很大改善。互感器校验装置是用于检定电压互感嚣与电流互感器的一种装置，在校验时通常使用差值法与绝对值比较法实现对电子式互感器的检验。本文通过概述互感器校验装置从手动到自动的高智能化发展，同步信号卡和数字信号处理。简要分析各种取差、测差电路以及相关产品，促进互感器校验装置发展。

关键词：互感器 校验 技术

互感器校验装置由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流或电压传感器组成，随着生产技术的发展互感器校验装置的要求也逐渐提升。互感器由国际电工委员会做了相应的标准化工作，对现场或者在实验室应用的电压和电流互感器进行技术性能的检定。通过读取合并单元的数据配合24位A/D采集卡，促进了互感器校验装置的发展，实现对电子式互感器的检验。

一.互感器校验装置概述

早在上世纪50年代，对误差作了新的定义。主要着重于手动互感器校验装置的发展，为电子式互感器性能的依据。60年代初国内使用的互感器校验装置主要由国外进口或仿制国外，但互感器的发展对互感器校验装置的发展提出新的要求。用户只需通过键盘和鼠标操作计算机屏幕上的软件系统，可以检定10级至0.0l级电流互感器和电压互感器。根据数据库管理系统对测试结果进行分析、计算、化整，并作出正确的判断，适应检定高准确度互感器的校验装置的需要。

1.随着微电子技术和计算机的发展，按规程要求完成互感器的全自动测试必不可少。人们对相对法实用普及型互感器校验装置提出更高的要求，使测试速度更快、纠错能力更强、设备寿命更长。互感器校验装置从手动、单一功能向自动型甚至带有微處理器的智能型发展，并采用最先进的虚拟装置器设计理念。多年来相继研制出多种互感器自动校验装置及智能装置，装置调压器升降一次即可完成十二工位互感器的测试。开创了微机在互感器及其测试装置器上的应用，使测量覆盖标准要求每个测量点。

2.智能型互感器校验装置迅速发展，运用先进的电子技术对互感器的误差信号直接采集分解。应用越来越广而且不断朝着高自动化、高智能化、高准确度、小型化的方向发展，增加了快速板与工位控制。大量微机等高新技术制作的各种规格全自动互感器校验台，通过对相同变比的被试互感器与标准互感器进行比对。使互感器的检定走上了自动检测的道路，拥有可靠的安全保护及故障报告。对测试结果进行数据处理的校验技术也得以广泛应用，具有自动测量，简单、方便、准确可靠的特点。

二.互感器校验装置分类

电子式互感器替代电磁式互感器是电力系统的发展方向，但其准确度校验问题日益突出。互感器校验装置是使用比较法测量被检互感器与标准互感器二次电压或电流比差与相角误差的装置器，对于扩展高精度标准检测范围、满足日益增长的高精度标准检测需求具有极其重要的意义。一般测得的比差用二次电流、电压量的相对误差（%）表示，按照标准通信协议解码合并单元的数字量输出信号。互感器校验装置从使用方法上可分为直接比较型和数字式智能互感器校验装置、虚拟装置器校验装置三类：

1.直接比较型互感器校验装置。随着电力系统容量和传输电压等级的进一步增大，互感器逐渐呈现出某些缺陷。直接比较型互感器校验装置是采用差值法原理进行取差，可在一定程度上减少绝缘、电磁干扰等问题。用直角坐标型交流电位差计的原理进行取差，然后用各种方法计算出相位差和比差。直接比较型只能比较两个额定参数相同的电流、电压量，实现计量、控制、测量、保护和数据传输的功能。早期的互感器校验装置主要设计成直接比较式的，直接将电子式互感器的二次侧数字量输出同标准互感器的二次侧数字量输出进行比较。

2.数字式智能互感器校验装置。目前，我国使用较多的数字式互感器校验装置大多采用差值法原理进行取差，可方便地与数字式装置表、微机保护控制设备接口。数字式互感器校验装置不断的由简单数显型发展成高智能型校验装置，采用绝对测差的原理来对电子式互感器进行测量。通过数字逻辑电路对误差信号进行采样、运算处理，是传统电磁式互感器理想的换代产品。早期的数字式互感器校验装置把先进的电子测量技术与电工测量技术相结合，二次输出为小电压信号且无需二次转换。性能优于单纯电工型互感器校验装置。智能型比较装置式互感器校验装置在互感器校验装置的原理基础上，将升压器、电子式电压互感器通过数字信号校验系统软件对采样数据进行分析。将电子技术和微处理技术应用于互感器校验装置，在电力系统中发挥重要作用。

3.虚拟装置器校验装置。随着电力系统的容量和传输的电压等级进一步增大，按照数字同步检测算法和电子式互感器的比差、相位差和相位误差定义进行分析，进而得到虚拟装置器校验装置。目前，国内外电子式互感器的研制工作已向实用化阶段发展，主要为根据该采样点数计算出电子式互感器的采样频率来调整电子式互感器的采样点数。不涉及同相分量和正交分量的分解和组合，并且得到被测量电子式互感器的角差、相位差和相位误差的采样点数。基于计算机技术的开放灵活的功能模块，启动A/D信号采样电路（采样标准互感器的二次输出信号）和电子式互感器的采样电路。用户可自定义接口并通过不同功能模块的组合可构成多种装置器，计算出各信号的基波分量和各次谐波分量并实现自动测量。

三.互感器校验装置技术展望

随着生产的发展和市场需要，电路准确级越来越高。电路精度保证在0.02%才可校准0.1级及以下准确级的互感器，因此互感器校验装置有了很大的发展。采用绝对测差原理来测量数字量输出的电子式互感器的误差的测量电路精度要求高，并在不断创新中。互感器校验装置从设计电子式电流、电压互感器的初级采样回路的手动、单一功能向自动型、带有微处理器的智能型发展。

1.随着新技术的发展和应用，DSP技术和虚拟装置器技术作为新兴技术降低硬件电路的设计难度，正在不断的发展和走向成熟。根据输入信号的大小选择切换继电器开关接通到不同的信号次级处理电路，更加智能化、现代化、简便化。通过模拟开关连接测量信号进入增益调整电路，与传统的校验装置相比更能满足日益增长的高精度标准检测需求。由于不同的电子式互感器具有不同的采样频率，因此在操作上只须调整电流大小。在结构上改变由单片机和电子电路等硬件设备构成的传统的数字式校验装置，通过校准回路的采样信号计算出标准互感器的硬件相移。

2.虚拟电流互感器校验装置是在PC机上实现的装置器，可按照信号的大小选择1%、5%、20%信号点处理回路或者大信号点处理回路。校验装置的各种功能主要通过安装在计算机上的程序来实现，需要进行简单的幅值调整（通过电阻串联回路调整幅值）和相位调整（电容回路）保证其功能。根据被测电子式互感器的采样频率调整标准互感器A/D采样信号的频率，虚拟校验装置自动记录检测数据并进行分析和计算。由于标准互感器的输出信号进入A/D采样前经过了增益和滤波等处理回路，虚拟校验装置可以显示比差和角差并直接给出准确度等级。通过软件算法分析比较这两路信号之间的时间差异，自动出比差和角差曲线、在不同负载电流下的准确度使互感器校验装置的性能得到提高。

参考文献：

[1]赵修民.互感器校验装置的原理和应用[M].太原：山西人民出版社，2015.

[2]刘庆余.互感器校验装置的原理与整体检定[M].北京：中国计量出版社，2014.