高安匝数电流互感器伏安特性测量装置及测量方法
专利名称：高安匝数电流互感器伏安特性测量装置及测量方法
技术领域：
本发明涉及一种电流互感器伏安特性的测量装置及测量方法，特别涉及一种低频
带角度测量高安匝数电流互感器伏安特性测量装置及测量方法。
背景技术：
GB1208-1997《电流互感器规定》"根据用户的要求，制造厂应提供保护用电流互 感器伏安特性"。因此制造厂必须对出厂的保护用电流互感器进行伏安特性试验。但是，在 试验高安匝数电流互感器二次绕组伏安特性时，电流互感器的二次绕组电压往往超过国家 标准规定的匝间绝缘耐受电压值(4. 5kV)，有时甚至为该规定值的数倍(10000V 20000V 以上)，致使伏安特性试验无法进行。 高压电器2004年10月第40巻5期文章"用低频电源测量高安匪数电流互感器的 伏安特性"中揭露了一种伏安特性测量方法，具体为高安匝数电流互感器100 —次绕组110 开路，二次绕组120上施加有频率为10Hz的电压信号U，缓慢提升二次绕组120上的电压， 采集并记录二次绕组的电压值U1Q及电流I1Q。其中电压值U1Q与电流值I1Q之间存在非90 度交角。将10Hz频率时的电压值仏。乘以5进行折算，折算后的数值认定为50HZ频率时的 电压值U5。。 然而，由图2的电流互感器等效模型(其中Zr为一次绕组阻抗，ZcT为二次绕组阻 抗，Zm为励磁阻抗)可以看出影响伏安特性主要为电流互感器励磁阻抗Zm，该励磁阻抗Zm 由电阻R与电抗X组成Zm = R+jX。其中，电阻R不受频率影响，电抗X与频率f存在X = j X 2 II f X x关系，则，50Hz频率下的电阻R5。与10Hz频率下的电阻R1Q的关系为R1Q = R5。， 50HZ频率下的电抗X5。与10Hz频率下的电抗X1Q的关系为X5。 = 5X10。
假设电抗X1Q与电阻R1Q的关系为X1Q : R1Q = 6 : 1，并且10Hz频率下的电流I1Q
与50Hz频率下的电流I5。相同，根据公式U = I*Zm ;|Zm| = Vx2+i 2 ,则10Hz时，U10 = I10x Vxlo2+i io2 = I10x V(6W+Wio2 = 6.083 Riolio; 5 0 H z 时 ，
U50 = l5。x VX502 +i 5。2 = I10x V(5Xi0)2 +/ io2 = I10x V(5x6i i0)2 +i io2 =
30.02 R10I10。 此时，将10Hz时的电压值仏。乘以5进行折算，得到Us。' = 5U10 = 30. 415R10I10。
贝U，误差e = I (U5。， _U5。)/U5。| = 1.316%。 由上可知，当电抗Xi。与电阻Rw数值比值低于6 : l时，误差e >1.316%，故该
伏安特性测量方法通过将10Hz频率时的电压值U1Q乘以5折算得到的U5。'认定为50Hz频 率时的电压值仏。，会降低伏安特性的测量准确度。 因此，有必要提供一种改进的高安匝数电流互感器伏安特性测量装置及测量方法 来克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种高安匝数电流互感器伏安特性测量装置及测量方法，提 高伏安特性的测量准确度。 为了实现上述目的，本发明提供了一种高安匝数电流互感器伏安特性测量装置， 包括10Hz低频源、功放、电流互感器电流信号采样电路、电流互感器电压信号采样电路和 微处理器，所述10Hz低频源的输出端连接所述功放的输入端，所述功放的两个输出端分别 连接所述电流互感器电流采样电路的第一输入端以及所述电流互感器电压信号电路的第 一输入端，所述电流互感器电流采样电路的第二输入端连接到所述电流互感器电压采样电 路的第二输入端，所述电流互感器一次绕组开路，二次绕组的两个输出端分别与所述电流 互感器电压信号采样电路的第一输入端和第二输入端连接，所述电流互感器电流信号采样 电路的两个输出端和所述电流互感器电压信号采样电路的两个输出端均与所述微处理器 的输入端，所述微处理器的输出端连接10Hz低频源的输入端。
较佳地，所述低频源输出的电压在2kV以内的。 —种高安匝数电流互感器伏安特性测量方法，包括如下步骤微处理器依据互感 器的伏安特性要求设定采样点；所述微处理器控制10Hz低频源对应升压每个采样点；对于 每个采样点，所述微处理器从电流互感器电流信号采样电路获取采样电流，从电流互感器 电压信号采样电路获取采样电压，并根据采样电流和采样电压获取采样电流与采样电压之 间的角度，进而获取50Hz频率下的电压。 在本发明的一个实施例中，所述方法还包括所述微处理器根据获取的50Hz频率 下的电压绘制伏安特性曲线并与互感器的标准曲线进行比较，判断是否合格。
较佳地，所述微处理器采用时频转换技术获取采样电流与采样电压之间的角度。
在本发明的另一实施例中，所述微处理器采用时频转换技术获取采样电流与采样 电压之间的角度的步骤具体为所述微处理器分别控制电流互感器电压信号采样电路和电 流互感器电流信号采样电路采集2个周期电压信号和电流信号从而得到电压信号离散序 列、电流信号离散序列；所述微处理器从电压信号离散序列里寻找电压信号第一个正向过 零点和电压信号第二个正向过零点，获取电压信号第一个正向过零点在序列的位置以及电 压信号第二个正向过零点在序列的位置；所述微处理器从电流信号离散序列里寻找电流信 号第一个正向过零点，获取电流信号第一个正向过零点在序列的位置；微处理器获取电压 信号第一个正向过零点至电压信号第二个正向过零点的离散数据个数以及电压信号第一 个正向过零点至电流信号第一个正向过零点的离散数据个数；微处理器根据离散数据个数 获取采样电流与采样电压之间的角度。 与现有技术相比，本发明高安匝数电流互感器伏安特性测量装置及测量方法的微 处理器通过电流互感器电流信号采样电路采样的电流并通过电流互感器电压信号采样电 路采样的电压，获取采样电压和采样电流之间的角度，进而获取50Hz频率下的电压，微处 理器根据获取的50Hz频率下的电压绘制伏安特性曲线并与互感器的标准曲线进行比较， 判断是否合格。该方法提高了伏安特性的测量准确度。 通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明 的实施例。
图1为现有高安匝数电流互感器伏安特性测量方法电路示意图。
图2为图1所示电路的电流互感器等效模型示意图。 图3为本发明高安匝数电流互感器伏安特性测量装置的框图。 图4为本发明高安匝数电流互感器伏安特性测量方法的流程图。 图5为根据图4所示方法微处理器获得电压信号离散序列、电流信号离散序列示意图。
具体实施例方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种提高伏安特性的测量准确度的高安匝数电流互感器伏安特性的测量装置及测量方法，。 参考图3，所述高安匝数电流互感器伏安特性测量装置包括10Hz低频源10、功放53、电流互感器电流信号采样电路30、电流互感器电压信号采样电路40和微处理器20，所述10Hz低频源10的输出端连接所述功放53的输入端，所述功放53的两个输出端分别连接所述电流互感器电流采样电路的第一输入端以及所述电流互感器电压信号电路的第一输入端，所述电流互感器电流采样电路的第二输入端连接到所述电流互感器电压采样电路的第二输入端，所述电流互感器50的一次绕组51开路，二次绕组52的两个输出端分别与所述电流互感器电压信号采样电路40的第一输入端和第二输入端连接，所述电流互感器电流信号采样电路30的两个输出端和所述电流互感器电压信号采样电路40的两个输出端均与所述微处理器20的输入端，所述微处理器20的输出端连接10Hz低频源10的输入端。
所述低频源10输出2kV以内的电压，可实现TPY级保护用电流互感器等的伏安特性的测量。 参考图4，所述高安匝数电流互感器伏安特性测量方法包括如下步骤 步骤Sl :微处理器20依据互感器的伏安特性要求设定采样点。 步骤S2 :微处理器20控制10Hz低频源10对应升压至采样点。 步骤S3 :微处理器20从电流互感器电流信号采样电路30获取采样电流，从电流
互感器电压信号采样电路40获取采样电压。 步骤S4 :微处理器20根据电流互感器电流信号采样电路30获取的采样电流和电流互感器电压信号采样电路40获取的采样电压采用时频转换技术获取采样电流与采样电压之间的角度。下面详细说明。 假设某一时刻t，电流互感器电压信号采样电路40和电流互感器电流信号采样电
路30分别采样的电压信号U1Q、电流信号i1Q为
Ul0=Um10xSin ^L—"A)
i10=Imi0xsin ( wt+w) 其中u1Q、"。为电压、电流的瞬时值，Um1Q、 In^。为电压、电流的幅值，"为角频率，A、 ^为初始相角，由于电压、电流信号处于同一回路，信号的频率相同，相角差0，12 。 微处理器20分别控制电流互感器电压信号采样电路40和电流互感器电流信号采样电路30采集2个周期电压、电流信号获得电压信号离散序列、电流信号离散序列，并将该电压信号离散序列、电流信号离散序列存储至数据存储区，见图5。 微处理器20从电压信号离散序列里寻找电压信号第一个正向过零点，获取序列里第一个由负数转向正数的负数值、正数值以及电压信号第一个正向过零点在序列的位置；寻找电压信号第二个正向过零点，获取序列里第二个由负数转向正数的负数值、正数值以及电压信号第二个正向过零点在序列的位置。 从电流信号离散序列里寻找电流信号第一个正向过零点，记录序列里第一个由负
数转向正数的负数值、正数值以及电流信号第一个正向过零点在序列的位置。 由图5可知，在忽略选取正数位、负数位作为过零点的误差，则可以从过零点在其
序列中的位置，计算出电压信号第一个正向过零点至电压信号第二个正向过零点的离散数
据个数M;计算出电压信号第一个正向过零点至电流信号第一个正向过零点的离散数据个数n。 假设电流互感器电压信号采样电路40和电流互感器电流信号采样电路30的采样周期T，电压信号第一个正向过零点至电压信号第二个正向过零点的时间t为
t = M*T (1) 电压信号第一个正向过零点至电流信号第一个正向过零点的时间差A t为
A t = n*T (2) 正弦波第一个正向过零点至第二个正向过零点对应角度360度，电压、电流信号相位差e为 9 = At/tX360 = n/MX360(度) (3) 根据电压U等于电流I乘以励磁阻抗Zm (即U = I X Zm)，励磁阻抗Zm由电阻R与电抗X组成(即Zm = R+jX)，电压u = U(cos e +jsin e)可知[,]u = I10XZm10 = I10X (R10+jX10) = U10(cos e +jsin e) 公式两边实部等于实部、虚部等于虚部，则10HZ频率下电阻R『电抗X『励磁阻抗
Zm1(l分别为 R10 = U1(lcos e/I1(1; (4) X1(l = U1(lsin e /%。 (5)
<formula>formula see original document page 6</formula> 步骤S5 :微处理器20根据电流互感器电流信号采样电路30采样的电流I1Q、电流互感器电压信号采样电路40采样的电压仏、以及获取的采样电流与采样电压的角度获取50HZ频率下电压。下面详细说明。 由于50Hz频率下的电阻Rs。与10Hz频率下的电阻&。的关系为R1Q = R5。，50Hz频率下的电抗Xs。与10Hz频率下的电抗Xi。的关系为X5。 = 5X1Q。贝U，50Hz频率下的励磁阻抗Zm5。以及电压仏。分别为: <formula>formula see original document page 6</formula>
U50 = I50xZm50=I10x W +(5xX10)2 (8)
由公式(4)和公式(5)，则公式(8)为:U50 = I10x V(Uiocos亂)2 +[5x (UiosinMio)]2 ( 9 ) 步骤S6 :微处理器20判断是否存在剩余采样点，如果存在，继续下一步，如果不存在，转步骤8。 步骤S7 :微处理器20控制10Hz低频源10对应升压至下一采样点，转步骤步骤2。
步骤S8，微处理器20根据获取的50Hz频率下的电压U5。绘制伏安特性曲线并与互感器的标准曲线进行比较，判断是否合格，结束。 由上可知，本发明高安匝数电流互感器伏安特性测量装置及测量方法中，微处理器20通过电流互感器电流信号采样电路30采样的电流并通过电流互感器电压信号采样电路40采样的电压，获取采样电压和采样电流之间的角度，进而获取50Hz频率下的电压U5。，微处理器20根据获取的50Hz频率下的电压U5。绘制伏安特性曲线并与互感器的标准曲线进行比较，判断是否合格。该方法提高了伏安特性的测量准确度。 以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
权利要求
一种高安匝数电流互感器伏安特性测量装置，包括10Hz低频源、功放、电流互感器电流信号采样电路、电流互感器电压信号采样电路和微处理器，所述10Hz低频源的输出端连接所述功放的输入端，所述功放的两个输出端分别连接所述电流互感器电流采样电路的第一输入端以及所述电流互感器电压信号电路的第一输入端，所述电流互感器电流采样电路的第二输入端连接到所述电流互感器电压采样电路的第二输入端，所述电流互感器一次绕组开路，二次绕组的两个输出端分别与所述电流互感器电压信号采样电路的第一输入端和第二输入端连接，所述电流互感器电流信号采样电路的两个输出端和所述电流互感器电压信号采样电路的两个输出端均与所述微处理器的输入端，所述微处理器的输出端连接10Hz低频源的输入端。
2. 如权利要求1所述的高安匝数电流互感器伏安特性测量装置，其特征在于，所述低 频源输出的电压在2kV以内的。
3. —种高安匝数电流互感器伏安特性测量方法，包括如下步骤 微处理器依据互感器的伏安特性要求设定采样点； 所述微处理器控制10Hz低频源对应升压每个采样点；对于每个采样点，所述微处理器从电流互感器电流信号采样电路获取采样电流，从电 流互感器电压信号采样电路获取采样电压，并根据采样电流和采样电压获取采样电流与采 样电压之间的角度，进而获取50Hz频率下的电压。
4. 如权利要求3所述的高安匝数电流互感器伏安特性测量方法，其特征在于，还包括 所述微处理器根据获取的50Hz频率下的电压绘制伏安特性曲线并与互感器的标准曲线进行比较，判断是否合格。
5. 如权利要求3所述的高安匝数电流互感器伏安特性测量方法，其特征在于，所述微 处理器采用时频转换技术获取采样电流与采样电压之间的角度。
6. 如权利要求5所述的高安匝数电流互感器伏安特性测量方法，其特征在于，所述微 处理器采用时频转换技术获取采样电流与采样电压之间的角度的步骤具体为所述微处理器分别控制电流互感器电压信号采样电路和电流互感器电流信号采样电 路采集2个周期电压信号和电流信号从而得到电压信号离散序列、电流信号离散序列；所述微处理器从电压信号离散序列里寻找电压信号第一个正向过零点和电压信号第 二个正向过零点，获取电压信号第一个正向过零点在序列的位置以及电压信号第二个正向 过零点在序列的位置；所述微处理器从电流信号离散序列里寻找电流信号第一个正向过零点，获取电流信号 第一个正向过零点在序列的位置；微处理器获取电压信号第一个正向过零点至电压信号第二个正向过零点的离散数据 个数以及电压信号第一个正向过零点至电流信号第一个正向过零点的离散数据个数；微处理器根据离散数据个数获取采样电流与采样电压之间的角度。
全文摘要
本发明公开了一种高安匝数电流互感器伏安特性测量装置，包括10Hz低频源、功放、电流互感器电流信号采样电路、电流互感器电压信号采样电路和微处理器。所述装置通过电流互感器电流信号采样电路采样的电流并通过电流互感器电压信号采样电路采样的电压，获取采样电压和采样电流之间的角度，进而获取50Hz频率下的电压。该方法获取的50Hz频率下的电压非常精确，因此。该方法提高了伏安特性的测量准确度。本发明同时公开了一种高安匝数电流互感器伏安特性测量方法。
文档编号G01R31/00GK101750560SQ20091027331
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者廖源, 邓泽官 申请人:国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司
技术领域：
本发明涉及一种电流互感器伏安特性的测量装置及测量方法，特别涉及一种低频
带角度测量高安匝数电流互感器伏安特性测量装置及测量方法。
背景技术：
GB1208-1997《电流互感器规定》"根据用户的要求，制造厂应提供保护用电流互 感器伏安特性"。因此制造厂必须对出厂的保护用电流互感器进行伏安特性试验。但是，在 试验高安匝数电流互感器二次绕组伏安特性时，电流互感器的二次绕组电压往往超过国家 标准规定的匝间绝缘耐受电压值(4. 5kV)，有时甚至为该规定值的数倍(10000V 20000V 以上)，致使伏安特性试验无法进行。 高压电器2004年10月第40巻5期文章"用低频电源测量高安匪数电流互感器的 伏安特性"中揭露了一种伏安特性测量方法，具体为高安匝数电流互感器100 —次绕组110 开路，二次绕组120上施加有频率为10Hz的电压信号U，缓慢提升二次绕组120上的电压， 采集并记录二次绕组的电压值U1Q及电流I1Q。其中电压值U1Q与电流值I1Q之间存在非90 度交角。将10Hz频率时的电压值仏。乘以5进行折算，折算后的数值认定为50HZ频率时的 电压值U5。。 然而，由图2的电流互感器等效模型(其中Zr为一次绕组阻抗，ZcT为二次绕组阻 抗，Zm为励磁阻抗)可以看出影响伏安特性主要为电流互感器励磁阻抗Zm，该励磁阻抗Zm 由电阻R与电抗X组成Zm = R+jX。其中，电阻R不受频率影响，电抗X与频率f存在X = j X 2 II f X x关系，则，50Hz频率下的电阻R5。与10Hz频率下的电阻R1Q的关系为R1Q = R5。， 50HZ频率下的电抗X5。与10Hz频率下的电抗X1Q的关系为X5。 = 5X10。
假设电抗X1Q与电阻R1Q的关系为X1Q : R1Q = 6 : 1，并且10Hz频率下的电流I1Q
与50Hz频率下的电流I5。相同，根据公式U = I*Zm ;|Zm| = Vx2+i 2 ,则10Hz时，U10 = I10x Vxlo2+i io2 = I10x V(6W+Wio2 = 6.083 Riolio; 5 0 H z 时 ，
U50 = l5。x VX502 +i 5。2 = I10x V(5Xi0)2 +/ io2 = I10x V(5x6i i0)2 +i io2 =
30.02 R10I10。 此时，将10Hz时的电压值仏。乘以5进行折算，得到Us。' = 5U10 = 30. 415R10I10。
贝U，误差e = I (U5。， _U5。)/U5。| = 1.316%。 由上可知，当电抗Xi。与电阻Rw数值比值低于6 : l时，误差e >1.316%，故该
伏安特性测量方法通过将10Hz频率时的电压值U1Q乘以5折算得到的U5。'认定为50Hz频 率时的电压值仏。，会降低伏安特性的测量准确度。 因此，有必要提供一种改进的高安匝数电流互感器伏安特性测量装置及测量方法 来克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种高安匝数电流互感器伏安特性测量装置及测量方法，提 高伏安特性的测量准确度。 为了实现上述目的，本发明提供了一种高安匝数电流互感器伏安特性测量装置， 包括10Hz低频源、功放、电流互感器电流信号采样电路、电流互感器电压信号采样电路和 微处理器，所述10Hz低频源的输出端连接所述功放的输入端，所述功放的两个输出端分别 连接所述电流互感器电流采样电路的第一输入端以及所述电流互感器电压信号电路的第 一输入端，所述电流互感器电流采样电路的第二输入端连接到所述电流互感器电压采样电 路的第二输入端，所述电流互感器一次绕组开路，二次绕组的两个输出端分别与所述电流 互感器电压信号采样电路的第一输入端和第二输入端连接，所述电流互感器电流信号采样 电路的两个输出端和所述电流互感器电压信号采样电路的两个输出端均与所述微处理器 的输入端，所述微处理器的输出端连接10Hz低频源的输入端。
较佳地，所述低频源输出的电压在2kV以内的。 —种高安匝数电流互感器伏安特性测量方法，包括如下步骤微处理器依据互感 器的伏安特性要求设定采样点；所述微处理器控制10Hz低频源对应升压每个采样点；对于 每个采样点，所述微处理器从电流互感器电流信号采样电路获取采样电流，从电流互感器 电压信号采样电路获取采样电压，并根据采样电流和采样电压获取采样电流与采样电压之 间的角度，进而获取50Hz频率下的电压。 在本发明的一个实施例中，所述方法还包括所述微处理器根据获取的50Hz频率 下的电压绘制伏安特性曲线并与互感器的标准曲线进行比较，判断是否合格。
较佳地，所述微处理器采用时频转换技术获取采样电流与采样电压之间的角度。
在本发明的另一实施例中，所述微处理器采用时频转换技术获取采样电流与采样 电压之间的角度的步骤具体为所述微处理器分别控制电流互感器电压信号采样电路和电 流互感器电流信号采样电路采集2个周期电压信号和电流信号从而得到电压信号离散序 列、电流信号离散序列；所述微处理器从电压信号离散序列里寻找电压信号第一个正向过 零点和电压信号第二个正向过零点，获取电压信号第一个正向过零点在序列的位置以及电 压信号第二个正向过零点在序列的位置；所述微处理器从电流信号离散序列里寻找电流信 号第一个正向过零点，获取电流信号第一个正向过零点在序列的位置；微处理器获取电压 信号第一个正向过零点至电压信号第二个正向过零点的离散数据个数以及电压信号第一 个正向过零点至电流信号第一个正向过零点的离散数据个数；微处理器根据离散数据个数 获取采样电流与采样电压之间的角度。 与现有技术相比，本发明高安匝数电流互感器伏安特性测量装置及测量方法的微 处理器通过电流互感器电流信号采样电路采样的电流并通过电流互感器电压信号采样电 路采样的电压，获取采样电压和采样电流之间的角度，进而获取50Hz频率下的电压，微处 理器根据获取的50Hz频率下的电压绘制伏安特性曲线并与互感器的标准曲线进行比较， 判断是否合格。该方法提高了伏安特性的测量准确度。 通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明 的实施例。
图1为现有高安匝数电流互感器伏安特性测量方法电路示意图。
图2为图1所示电路的电流互感器等效模型示意图。 图3为本发明高安匝数电流互感器伏安特性测量装置的框图。 图4为本发明高安匝数电流互感器伏安特性测量方法的流程图。 图5为根据图4所示方法微处理器获得电压信号离散序列、电流信号离散序列示意图。
具体实施例方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种提高伏安特性的测量准确度的高安匝数电流互感器伏安特性的测量装置及测量方法，。 参考图3，所述高安匝数电流互感器伏安特性测量装置包括10Hz低频源10、功放53、电流互感器电流信号采样电路30、电流互感器电压信号采样电路40和微处理器20，所述10Hz低频源10的输出端连接所述功放53的输入端，所述功放53的两个输出端分别连接所述电流互感器电流采样电路的第一输入端以及所述电流互感器电压信号电路的第一输入端，所述电流互感器电流采样电路的第二输入端连接到所述电流互感器电压采样电路的第二输入端，所述电流互感器50的一次绕组51开路，二次绕组52的两个输出端分别与所述电流互感器电压信号采样电路40的第一输入端和第二输入端连接，所述电流互感器电流信号采样电路30的两个输出端和所述电流互感器电压信号采样电路40的两个输出端均与所述微处理器20的输入端，所述微处理器20的输出端连接10Hz低频源10的输入端。
所述低频源10输出2kV以内的电压，可实现TPY级保护用电流互感器等的伏安特性的测量。 参考图4，所述高安匝数电流互感器伏安特性测量方法包括如下步骤 步骤Sl :微处理器20依据互感器的伏安特性要求设定采样点。 步骤S2 :微处理器20控制10Hz低频源10对应升压至采样点。 步骤S3 :微处理器20从电流互感器电流信号采样电路30获取采样电流，从电流
互感器电压信号采样电路40获取采样电压。 步骤S4 :微处理器20根据电流互感器电流信号采样电路30获取的采样电流和电流互感器电压信号采样电路40获取的采样电压采用时频转换技术获取采样电流与采样电压之间的角度。下面详细说明。 假设某一时刻t，电流互感器电压信号采样电路40和电流互感器电流信号采样电
路30分别采样的电压信号U1Q、电流信号i1Q为
Ul0=Um10xSin ^L—"A)
i10=Imi0xsin ( wt+w) 其中u1Q、"。为电压、电流的瞬时值，Um1Q、 In^。为电压、电流的幅值，"为角频率，A、 ^为初始相角，由于电压、电流信号处于同一回路，信号的频率相同，相角差0，12 。 微处理器20分别控制电流互感器电压信号采样电路40和电流互感器电流信号采样电路30采集2个周期电压、电流信号获得电压信号离散序列、电流信号离散序列，并将该电压信号离散序列、电流信号离散序列存储至数据存储区，见图5。 微处理器20从电压信号离散序列里寻找电压信号第一个正向过零点，获取序列里第一个由负数转向正数的负数值、正数值以及电压信号第一个正向过零点在序列的位置；寻找电压信号第二个正向过零点，获取序列里第二个由负数转向正数的负数值、正数值以及电压信号第二个正向过零点在序列的位置。 从电流信号离散序列里寻找电流信号第一个正向过零点，记录序列里第一个由负
数转向正数的负数值、正数值以及电流信号第一个正向过零点在序列的位置。 由图5可知，在忽略选取正数位、负数位作为过零点的误差，则可以从过零点在其
序列中的位置，计算出电压信号第一个正向过零点至电压信号第二个正向过零点的离散数
据个数M;计算出电压信号第一个正向过零点至电流信号第一个正向过零点的离散数据个数n。 假设电流互感器电压信号采样电路40和电流互感器电流信号采样电路30的采样周期T，电压信号第一个正向过零点至电压信号第二个正向过零点的时间t为
t = M*T (1) 电压信号第一个正向过零点至电流信号第一个正向过零点的时间差A t为
A t = n*T (2) 正弦波第一个正向过零点至第二个正向过零点对应角度360度，电压、电流信号相位差e为 9 = At/tX360 = n/MX360(度) (3) 根据电压U等于电流I乘以励磁阻抗Zm (即U = I X Zm)，励磁阻抗Zm由电阻R与电抗X组成(即Zm = R+jX)，电压u = U(cos e +jsin e)可知[,]u = I10XZm10 = I10X (R10+jX10) = U10(cos e +jsin e) 公式两边实部等于实部、虚部等于虚部，则10HZ频率下电阻R『电抗X『励磁阻抗
Zm1(l分别为 R10 = U1(lcos e/I1(1; (4) X1(l = U1(lsin e /%。 (5)
<formula>formula see original document page 6</formula> 步骤S5 :微处理器20根据电流互感器电流信号采样电路30采样的电流I1Q、电流互感器电压信号采样电路40采样的电压仏、以及获取的采样电流与采样电压的角度获取50HZ频率下电压。下面详细说明。 由于50Hz频率下的电阻Rs。与10Hz频率下的电阻&。的关系为R1Q = R5。，50Hz频率下的电抗Xs。与10Hz频率下的电抗Xi。的关系为X5。 = 5X1Q。贝U，50Hz频率下的励磁阻抗Zm5。以及电压仏。分别为: <formula>formula see original document page 6</formula>
U50 = I50xZm50=I10x W +(5xX10)2 (8)
由公式(4)和公式(5)，则公式(8)为:U50 = I10x V(Uiocos亂)2 +[5x (UiosinMio)]2 ( 9 ) 步骤S6 :微处理器20判断是否存在剩余采样点，如果存在，继续下一步，如果不存在，转步骤8。 步骤S7 :微处理器20控制10Hz低频源10对应升压至下一采样点，转步骤步骤2。
步骤S8，微处理器20根据获取的50Hz频率下的电压U5。绘制伏安特性曲线并与互感器的标准曲线进行比较，判断是否合格，结束。 由上可知，本发明高安匝数电流互感器伏安特性测量装置及测量方法中，微处理器20通过电流互感器电流信号采样电路30采样的电流并通过电流互感器电压信号采样电路40采样的电压，获取采样电压和采样电流之间的角度，进而获取50Hz频率下的电压U5。，微处理器20根据获取的50Hz频率下的电压U5。绘制伏安特性曲线并与互感器的标准曲线进行比较，判断是否合格。该方法提高了伏安特性的测量准确度。 以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
权利要求
一种高安匝数电流互感器伏安特性测量装置，包括10Hz低频源、功放、电流互感器电流信号采样电路、电流互感器电压信号采样电路和微处理器，所述10Hz低频源的输出端连接所述功放的输入端，所述功放的两个输出端分别连接所述电流互感器电流采样电路的第一输入端以及所述电流互感器电压信号电路的第一输入端，所述电流互感器电流采样电路的第二输入端连接到所述电流互感器电压采样电路的第二输入端，所述电流互感器一次绕组开路，二次绕组的两个输出端分别与所述电流互感器电压信号采样电路的第一输入端和第二输入端连接，所述电流互感器电流信号采样电路的两个输出端和所述电流互感器电压信号采样电路的两个输出端均与所述微处理器的输入端，所述微处理器的输出端连接10Hz低频源的输入端。
2. 如权利要求1所述的高安匝数电流互感器伏安特性测量装置，其特征在于，所述低 频源输出的电压在2kV以内的。
3. —种高安匝数电流互感器伏安特性测量方法，包括如下步骤 微处理器依据互感器的伏安特性要求设定采样点； 所述微处理器控制10Hz低频源对应升压每个采样点；对于每个采样点，所述微处理器从电流互感器电流信号采样电路获取采样电流，从电 流互感器电压信号采样电路获取采样电压，并根据采样电流和采样电压获取采样电流与采 样电压之间的角度，进而获取50Hz频率下的电压。
4. 如权利要求3所述的高安匝数电流互感器伏安特性测量方法，其特征在于，还包括 所述微处理器根据获取的50Hz频率下的电压绘制伏安特性曲线并与互感器的标准曲线进行比较，判断是否合格。
5. 如权利要求3所述的高安匝数电流互感器伏安特性测量方法，其特征在于，所述微 处理器采用时频转换技术获取采样电流与采样电压之间的角度。
6. 如权利要求5所述的高安匝数电流互感器伏安特性测量方法，其特征在于，所述微 处理器采用时频转换技术获取采样电流与采样电压之间的角度的步骤具体为所述微处理器分别控制电流互感器电压信号采样电路和电流互感器电流信号采样电 路采集2个周期电压信号和电流信号从而得到电压信号离散序列、电流信号离散序列；所述微处理器从电压信号离散序列里寻找电压信号第一个正向过零点和电压信号第 二个正向过零点，获取电压信号第一个正向过零点在序列的位置以及电压信号第二个正向 过零点在序列的位置；所述微处理器从电流信号离散序列里寻找电流信号第一个正向过零点，获取电流信号 第一个正向过零点在序列的位置；微处理器获取电压信号第一个正向过零点至电压信号第二个正向过零点的离散数据 个数以及电压信号第一个正向过零点至电流信号第一个正向过零点的离散数据个数；微处理器根据离散数据个数获取采样电流与采样电压之间的角度。
全文摘要
本发明公开了一种高安匝数电流互感器伏安特性测量装置，包括10Hz低频源、功放、电流互感器电流信号采样电路、电流互感器电压信号采样电路和微处理器。所述装置通过电流互感器电流信号采样电路采样的电流并通过电流互感器电压信号采样电路采样的电压，获取采样电压和采样电流之间的角度，进而获取50Hz频率下的电压。该方法获取的50Hz频率下的电压非常精确，因此。该方法提高了伏安特性的测量准确度。本发明同时公开了一种高安匝数电流互感器伏安特性测量方法。
文档编号G01R31/00GK101750560SQ20091027331
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者廖源, 邓泽官 申请人:国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司
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