專利名稱：電子式電流互感器諧波特性檢測方法及其檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子式電流互感器的諧波特性檢測方法及其檢測裝置，屬于電力測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種能夠準確檢測電子式電流互感器諧波特性、最終實現(xiàn)對諧波電流進行準確測量的檢測方法及其檢測裝置。
背景技術(shù)：
當前，隨著非線性負載的不斷增多，電力系統(tǒng)中的諧波問題日益嚴重，對電能計量產(chǎn)生了十分顯著的影響，引起了諸如計量模式、計量算法、增加現(xiàn)有計量裝置的計量誤差等眾多問題。除諧波有功功率不為零的因素外，引起這些問題的主要成因是計量裝置的諧波響應(yīng)特性存在差別。另外，諧波還會影響繼電保護，造成以工頻量為參量的保護算法的測量誤差，影響保護算法的準確性、導(dǎo)致保護誤動或拒動。電力互感器作為電能計量的核心元件，其諧波響應(yīng)特性是諧波準確測量的關(guān)鍵因素。因此，對電力互感器的諧波特性進行檢測、掌握其諧波響應(yīng)性能具有重要的理論意義和實踐意義。目前對互感器諧波特性檢測提出規(guī)定的國內(nèi)標準不多，“GB/T20840. 8-2007互感器第8部分電子式電流互感器”提出了電子式電流和電壓互感器的諧波響應(yīng)和諧波準確度要求，規(guī)定“從實際考慮，各次諧波測量準確度的試驗僅在一次側(cè)施加單一諧波頻率是可以接受的”。但對于電子式電流互感器該標準同時指出理想情況下對諧波的試驗，應(yīng)在額定頻率和額定一次電流上疊加所要求的各次諧波頻率分量。這是因為額定一次電流疊加各次諧波分量是電網(wǎng)中真實諧波的客觀反映。有關(guān)這方面的文獻報道僅見于申請?zhí)枮?00910060509的名為一種特高壓直流電
流互感器的校準試驗裝置的發(fā)明專利，提供一種特高壓直流電流互感器的校準試驗裝置， 它包括交直流程控電源、校準傳感器和數(shù)據(jù)處理與控制裝置，校準傳感器包含零磁通傳感器和寬頻電流傳感器兩個傳感頭，數(shù)據(jù)處理與控制裝置包括信號處理單元、誤差測量計算單元和系統(tǒng)控制單元，交直流程控電源產(chǎn)生的試驗電流依次接入校準傳感器和被校直流電流互感器；被校直流電流互感器的輸出信號傳至信號處理單元，校準傳感器中的標準測量結(jié)果傳至信號處理單元，信號處理單元和誤差測量與計算單元連接，系統(tǒng)控制單元與交直流程控電源連接。該校準測量系統(tǒng)，可同時對直流電流互感器測量直流和諧波的準確度進行校準試驗。然而，上述專利的目的在于其可同時對直流電流互感器測量直流和諧波的準確度進行校準試驗，但其不涉及互感器的一次測直流電流和諧波電流如何產(chǎn)生的問題。即在互感器檢測裝置的諧波源和直流源方面，相關(guān)研究尚屬空白。有鑒于此，有必要提供一種能夠準確檢測電子式電流互感器諧波特性、最終實現(xiàn)對諧波電流進行準確測量的檢測方法及其檢測裝置，以滿足工業(yè)應(yīng)用需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了解決現(xiàn)有對電子式電流互感器的諧波特性檢測缺乏有效的檢測方法及檢測裝置的問題，本發(fā)明提供一種電子式電流互感器的諧波特性檢測方法，其諧波源部分可產(chǎn)生能夠模擬真實電網(wǎng)諧波電流的額定電流與各次諧波電流相疊加的一次電流，其檢測裝置可以測出電子式電流互感器對各次諧波電流的頻率特性，在電力系統(tǒng)中實現(xiàn)對諧波電流的準確測量。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種電子式電流互感器的諧波特性檢測裝置，由調(diào)壓器、單相降壓變壓器、同軸分流器、待檢測電流互感器、測量裝置、以及單相全控整流橋負荷組成，其特征在于
所述調(diào)壓器輸入側(cè)接工頻試驗電源，其輸出側(cè)為單相降壓變壓器提供可調(diào)節(jié)的輸入電壓；所述單相降壓變壓器輸入側(cè)接調(diào)壓器輸出側(cè)，實現(xiàn)對電源電壓的降壓；所述待檢測電流互感器接于單相降壓變壓器輸出側(cè)，其輸出側(cè)為測量裝置提供被檢測信號；所述同軸分流器與待檢測電流互感器相串聯(lián)，為測量溯源標準，其輸出側(cè)為測量裝置提供溯源信號；所述單相全控整流橋負荷與同軸分流器相串聯(lián)，通過其直流側(cè)負荷的變化及觸發(fā)角的調(diào)整， 改變其交流側(cè)電流中的諧波成分及其含有率，再通過調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使單相全控整流橋負荷的交流側(cè)電流中的工頻分量保持恒定，從而獲得了工頻分量恒定、諧波分量可變的諧波電流；所述測量裝置接收來自同軸分流器輸出側(cè)的溯源信號和待檢測電流互感器的輸出信號，進行頻譜與測差分析，從而獲得待檢互感器的諧波特性。如上所述的電子式電流互感器的諧波特性檢測裝置，其特征在于，所述測量裝置主要由電源、信號采集、數(shù)據(jù)處理、鍵盤與液晶顯示四部分組成，其中電源部分為測量裝置提供直流工作電源；信號采集部分完成對溯源信號和測量信號的變換、放大、采集并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供給數(shù)據(jù)處理部分；數(shù)據(jù)處理部分對與溯源信號和測量信號對應(yīng)的數(shù)字信號進行傅立葉分析、頻譜比較和測差等處理；鍵盤與液晶顯示部分實現(xiàn)人機交互。本發(fā)明還提供一種電子式電流互感器的諧波特性檢測方法，采用如上所述的檢測裝置，所述檢測方法包括以下步驟
步驟1，將調(diào)壓器的輸出調(diào)節(jié)至單相降壓變壓器的原邊額定電壓； 步驟2，改變?nèi)卣鳂虻挠|發(fā)角，使其交流側(cè)電流中的諧波成分和含量發(fā)生變化，隨后調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使全控整流橋負荷的交流側(cè)電流中的工頻分量保持恒定，從而獲得了工頻分量恒定、諧波分量可變的、與電網(wǎng)實際運行情況類似的諧波電流。該諧波電流流過同軸分流器及待檢測電流互感器；
步驟3，同軸分流器輸出端測得的溯源信號及待檢測電流互感器的輸出信號輸入到測量裝置中，由測量裝置對這兩路信號進行傅立葉分析，分解出兩路信號的基波和各次諧波的幅值及相位信息，從而得到兩路信號的頻譜，包括幅值譜和相位譜，以溯源信號為基準， 求得兩路信號的基波和各次諧波的幅值和相位的差，從而得到待檢測電流互感器的諧波特性。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的電子式電流互感器諧波特性檢測方法及其檢測裝置，利用全控整流橋觸發(fā)角的調(diào)整以及調(diào)壓器的電壓調(diào)節(jié)，在全控整流橋的交流側(cè)產(chǎn)生工頻分量恒定、諧波分量可變的諧波電流。該電流流過同軸分流器及待檢測電流互感器，真實地模擬出電網(wǎng)諧波電流的實際情況，通過測量裝置對同軸分流器輸出溯源信號和待檢電流互感器輸出信號的頻譜及測差對比分析，可以準確掌握電流互感器的諧波響應(yīng)特性，從而實現(xiàn)對諧波電流的精確測量。



圖1是本發(fā)明實施例電子式電流互感器諧波特性檢測方法的電路原理圖。
具體實施例方式以下通過具體實施方式
，結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。請參照圖1，本發(fā)明實施例提供的電子式電流互感器的諧波特性檢測裝置由調(diào)壓器Tl、單相降壓變壓器T2、待檢測電流互感器、同軸分流器、測量裝置、以及單相全控整流橋負荷組成。所述調(diào)壓器Tl，其輸入側(cè)接工頻試驗電源，其輸出側(cè)為單相降壓變壓器T2提供可調(diào)節(jié)的輸入電壓。所述單相降壓變壓器T2，其輸入側(cè)接調(diào)壓器Tl輸出側(cè)，實現(xiàn)對電源電壓的降壓。所述待檢測電流互感器接于單相降壓變壓器T2輸出側(cè)，其輸出側(cè)為測量裝置提供被檢測信號。所述同軸分流器為測量溯源標準，與待檢測電流互感器相串聯(lián)，其輸出側(cè)為測量裝置提供溯源信號。所述測量裝置接收來自同軸分流器輸出側(cè)的溯源信號和待檢測電流互感器的輸出信號，進行頻譜與測差分析，從而獲得待檢測互感器的諧波特性。測量裝置主要由電源、 信號采集、數(shù)據(jù)處理、鍵盤與液晶顯示等四部分組成。其中，電源部分為測量裝置提供直流工作電源；信號采集部分完成對溯源信號和測量信號的變換、放大、采集并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供給數(shù)據(jù)處理部分；數(shù)據(jù)處理部分對與溯源信號和測量信號對應(yīng)的數(shù)字信號進行傅立葉分析、頻譜比較和測差等處理；鍵盤與液晶顯示部分實現(xiàn)人機交互。所述單相全控整流橋負荷接于單相降壓變壓器T3輸出側(cè)，通過其直流側(cè)負荷的變化及觸發(fā)角的調(diào)整，改變其交流側(cè)諧波電流，使單相升壓變壓器T2輸出可變的諧波電壓。所述單相全控整流橋負荷與同軸分流器相串聯(lián)，通過其直流側(cè)負荷的變化及觸發(fā)角的調(diào)整，改變其交流側(cè)電流中的諧波成分及其含有率，再通過調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使單相全控整流橋負荷的交流側(cè)電流中的工頻分量保持恒定，從而獲得了工頻分量恒定、諧波分量可變的諧波電流。請參照圖1，本發(fā)明實施例提供的電子式電流互感器諧波特性檢測方法，采用上述電子式電流互感器諧波特性檢測裝置，所述檢測方法包括以下步驟
步驟1，將調(diào)壓器Tl的輸出調(diào)節(jié)至單相降壓變壓器的原邊額定電壓； 步驟2，改變?nèi)卣鳂虻挠|發(fā)角，使其交流側(cè)電流中的諧波成分和含量發(fā)生變化，隨后調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使全控整流橋負荷的交流側(cè)電流中的工頻分量保持恒定，從而獲得了工頻分量恒定、諧波分量可變的、與電網(wǎng)實際運行情況類似的諧波電流。該諧波電流流過同軸分流器及待檢測電流互感器；
步驟3，同軸分流器輸出端測得的溯源信號及待檢測電流互感器的輸出信號輸入到測量裝置中，由測量裝置對這兩路信號進行傅立葉分析，分解出兩路信號的基波和各次諧波的幅值及相位信息，從而得到兩路信號的頻譜，包括幅值譜和相位譜，以溯源信號為基準， 求得兩路信號的基波和各次諧波的幅值和相位的差，從而得到待檢測電流互感器的諧波特性。 本發(fā)明的電子式電流互感器諧波特性檢測方法及其檢測裝置，利用全控整流橋負荷的變化及觸發(fā)角的調(diào)整以及調(diào)壓器的調(diào)壓作用，在全控整流橋的交流側(cè)產(chǎn)生工頻分量恒定、諧波分量可變的、與電網(wǎng)實際運行情況類似的諧波電流。該電流流過同軸分流器及待檢互感器。該電流真實地模擬出電網(wǎng)諧波電流的實際情況，通過測量裝置對同軸分流器輸出側(cè)溯源信號和待檢電流互感器輸出信號的頻譜及測差對比分析，可以準確掌握電流互感器的諧波響應(yīng)特性，從而實現(xiàn)對諧波電流的精確測量。
權(quán)利要求
1.一種電子式電流互感器的諧波特性檢測裝置，由調(diào)壓器、單相降壓變壓器、同軸分流器、待檢測電流互感器、測量裝置、以及單相全控整流橋負荷組成，其特征在于所述調(diào)壓器輸入側(cè)接工頻試驗電源，其輸出側(cè)為單相降壓變壓器提供可調(diào)節(jié)的輸入電壓；所述單相降壓變壓器輸入側(cè)接調(diào)壓器輸出側(cè)，實現(xiàn)對電源電壓的降壓；所述待檢測電流互感器接于單相降壓變壓器輸出側(cè)，其輸出側(cè)為測量裝置提供被檢測信號；所述同軸分流器與待檢測電流互感器相串聯(lián)，為測量溯源標準，其輸出側(cè)為測量裝置提供溯源信號；所述單相全控整流橋負荷與同軸分流器相串聯(lián)，通過其直流側(cè)負荷的變化及觸發(fā)角的調(diào)整， 改變其交流側(cè)電流中的諧波成分及其含有率，再通過調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使單相全控整流橋負荷的交流側(cè)電流中的工頻分量保持恒定，從而獲得工頻分量恒定、諧波分量可變的諧波電流；所述測量裝置接收來自同軸分流器輸出側(cè)的溯源信號和待檢測電流互感器的輸出信號，進行頻譜與測差分析，從而獲得待檢互感器的諧波特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子式電流互感器的諧波特性檢測裝置，其特征在于，所述測量裝置主要由電源、信號采集、數(shù)據(jù)處理、鍵盤與液晶顯示四部分組成，其中電源部分為測量裝置提供直流工作電源；信號采集部分完成對溯源信號和測量信號的變換、放大、采集并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供給數(shù)據(jù)處理部分；數(shù)據(jù)處理部分對與溯源信號和測量信號對應(yīng)的數(shù)字信號進行傅立葉分析、頻譜比較和測差處理；鍵盤與液晶顯示部分實現(xiàn)人機交互。
3.一種電子式電流互感器的諧波特性檢測方法，采用如權(quán)利要求1所述的檢測裝置， 所述檢測方法包括以下步驟步驟1，將調(diào)壓器的輸出調(diào)節(jié)至單相降壓變壓器的原邊額定電壓；步驟2，改變?nèi)卣鳂虻挠|發(fā)角，使其交流側(cè)電流中的諧波成分和含量發(fā)生變化，隨后調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使全控整流橋負荷的交流側(cè)電流中的工頻分量保持恒定，從而獲得了工頻分量恒定、諧波分量可變的、與電網(wǎng)實際運行情況類似的諧波電流，該諧波電流流過同軸分流器及待檢測電流互感器；步驟3，同軸分流器輸出端測得的溯源信號及待檢測電流互感器的輸出信號輸入到測量裝置中，由測量裝置對這兩路信號進行傅立葉分析，分解出兩路信號的基波和各次諧波的幅值及相位信息，從而得到兩路信號的頻譜，包括幅值譜和相位譜，以溯源信號為基準， 求得兩路信號的基波和各次諧波的幅值和相位的差，從而得到待檢測電流互感器的諧波特性。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子式電流互感器的諧波特性檢測方法及其檢測裝置，所述檢測裝置包含輸入側(cè)接工頻試驗電源的調(diào)壓器T1，接于T1輸出側(cè)的對電源電壓實現(xiàn)降壓的單相降壓變壓器T2，串聯(lián)接于T2輸出側(cè)的待檢測電流互感器、同軸分流器與單相全控整流橋負荷，接于待檢測電流互感器和同軸分流器輸出端的測量裝置。本發(fā)明提供的電子式電流互感器的諧波特性檢測方法，其諧波源部分可產(chǎn)生能夠模擬真實電網(wǎng)諧波電流的額定電流與各次諧波電流相疊加的一次電流，其檢測裝置可以測出電子式電流互感器對各次諧波電流的頻率特性，從而在電力系統(tǒng)中實現(xiàn)對諧波電流的準確測量。
文檔編號G01R31/00GK102385013SQ201110322909
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者余春雨, 馮宇, 吳士普, 李璿, 毛安瀾, 汪本進, 王曉琪, 王玲, 費燁, 陳心佳, 陳曉明 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院