一种抗直流低压电流互感器仪表保安系数自动测量设备
阅读说明：本技术 一种抗直流低压电流互感器仪表保安系数自动测量设备 (Automatic measuring equipment for security coefficient of anti-direct-current low-voltage current transformer instrument ) 是由 周游 赵莉 欧习洋 黄磊 米思蓓 魏东 何珉 万家乐 王曼 李映辉 于 2020-12-11 设计创作，主要内容包括：一种抗直流低压电流互感器仪表保安系数自动测量设备,涉及仪表保安系数测试设备技术领域,本发明包括CPU模块及与CPU模块电性连接并可实现数据双向交互的电压测量模块、电流测量模块和UI用户接口模块,还包括和CPU模块电性连接并可接收来自CPU模块命令的程控直流电流源模块、程控电压源模块和程控多路开关,所述程控直流电流源模块、程控电压源模块均与程控多路开关电性连接,所述电压测量模块、电流测量模块和程控多路开关均与被检互感器电性连接,本发明通过CPU模块控制测量被检互感器的二次侧极限感应电势和被检互感器的仪表保安系数,实现抗直流低压电流互感器仪表保安系数自动检测,具有测试简单自动化程度高的优点。(The invention relates to an automatic measuring device for security coefficient of an instrument of a direct current resistant low-voltage current transformer, which relates to the technical field of instrument security coefficient testing devices, and comprises a CPU module, a voltage measuring module, a current measuring module and a UI user interface module which are electrically connected with the CPU module and can realize data bidirectional interaction, and also comprises a program-controlled direct current source module, a program-controlled voltage source module and a program-controlled multi-way switch which are electrically connected with the CPU module and can receive commands from the CPU module, wherein the program-controlled direct current source module and the program-controlled voltage source module are electrically connected with the program-controlled multi-way switch, and the voltage measuring module, the current measuring module and the program-controlled multi-way switch are electrically connected with the instrument to be tested, the invention controls and measures the secondary side limit potential of the instrument to be tested and the security coefficient of the instrument to be tested through, the method has the advantages of simple test and high automation degree.)
技术领域
本发明涉及仪表保安系数测试装置技术领域，具体涉及一种抗直流低压电流互感器仪表保安系数自动测量设备。
背景技术
测量用电流互感器是一种专门用来测量电力系统的电流和电能的电流互感器。在正常工作条件下，它应符合规定的准确级要求，以保证测量准确。然而电力系统中使用的电流互感器往往因系统故障或操作会有很大的过电流流过一次绕组。在这种情况下则希望二次侧电流不再严格按比例增长，以避免二次侧回路所接的仪器、仪表受到大电流冲击，因此对测量用电流互感器提出了仪表保安系数(FS)的要求，仪表保安系数是指仪表保安电流与额定一次电流之比，仪表保安电流则指测量用电流互感器在额定二次侧负荷下，其复合误差不小于10％的最小一次电流值。
目前测量仪表保安系数是使用如下的方法：a)在电流互感器一次绕组开路的情况下，用调压器对二次侧绕组施加额定频率的实际正弦电压；b)用一个电压表测量调压器的输出电压，当调压器输出电压的方均根值等于二次侧极限感应电势时，用电流表测量调压器输出的励磁电流；c)用所得励磁电流为分子，额定二次侧电流与仪表保安系数的乘积为分母，其值应等于或大于10％；试验使用的电流表和电压表应为交流真有效值表，示值误差不超过±3％。现有的测试方法存在如下技术问题：需要的工具比较多、过程复杂需频繁换接线、人工测量效率低易出错，为解决上述技术问题，本发明提供一种抗直流低压电流互感器仪表保安系数自动测量设备。
发明内容
本发明的目的在于：为解决背景技术中提出的技术问题，本发明提供一种抗直流低压电流互感器仪表保安系数自动测量设备。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种抗直流低压电流互感器仪表保安系数自动测量设备，包括CPU模块，还包括和CPU模块电性连接并可实现数据双向交互的电压测量模块、电流测量模块和UI用户接口模块，还包括和CPU模块电性连接并可接收来自CPU模块命令的程控直流电流源模块、程控电压源模块和程控多路开关，所述程控直流电流源模块、程控电压源模块均与程控多路开关电性连接，所述电压测量模块、电流测量模块和程控多路开关均与被检互感器电性连接。
进一步地，所述CPU控制模块控制整个设备的运行；所述电压测量模块测量加到被检互感器二次侧的电压；所述电流测量模块测量被测互感器二次侧线上的电流大小；所述UI用户接口模块负责接收用户的控制输入和显示测量结果；所述程控电压源模块可以在CPU控制模块的控制下输出交流电压；所述程控直流电流源模块可以在CPU控制模块的控制下输出直流电流；所述程控多路开关用于切换程控电压源模块和程控直流电流源模块和被检互感器的连接。
一种利用抗直流低压电流互感器仪表保安系数自动测量设备进行测量的方法，测试时被测互感器一次侧都是开路状态，包括以下步骤：
步骤一、测量被检互感器的二次侧极限感应电势，具体为：
(1)测量被检互感器的二次侧直流阻抗：CPU控制模块控制程控多路开关将程控直流电流源模块和被检互感器二次侧连接在一起，CPU控制模块控制程控直流电流源模块输出和被检互感器二次侧额定电流一样大的直流电流，CPU控制模块控制电压测量模块对被检互感器二次侧端口上的电压进行测量；
(2)计算被检互感器直流内阻：根据(1)中测量得到的电压值、程控直流电流源模块输出的电流值，利用欧姆定律计算得到被检互感器的直流内阻；
(3)测量被检互感器的二次侧极限感应电势：根据步骤一中(2)测得的被测互感器的直流内阻和互感器的额定负荷以及标定的仪表保安系数计算被测互感器的二次侧极限感应电势，计算方式具体如下：
其中，E为被检互感器的二次侧极限感应电势，FS为被检互感器的仪表保安系数，In为被检互感器的而定二次侧电流，Rdc为被检互感器二次侧绕组的直流电阻，Rb为被检互感器额定负荷的阻性分量，Xb为被检互感器额定负荷的感抗分量；
步骤二、测量被检互感器的仪表保安系数，具体为：
(1)CPU控制模块控制程控多路开关将程控电压源模块接到被检互感器的二次侧；
(2)CPU控制模块控制程控电压源模块输出幅值等于被检互感器二次侧极限感应电势的电压值；
(3)CPU控制模块控制电流测量模块测量被检互感器二次侧加上极限感应电势时线路上的励磁电流大小；
(4)CPU控制模块控制程控电压源模块停止输出；
(5)根据(3)中测量得到的励磁电流计算仪表保安系数是否合格，具体为：
其中，Id为步骤二中(3)测量出来的励磁电流的数值，FS为被检互感器标定的仪表保安系数值，In为被检互感器的二次侧额定电流值；
(6)步骤二中(5)计算得到的结果如果满足(5)中的不等式则被检互感器的仪表保安系数是合格的，否则判定为不合格；
步骤三、CPU控制模块将步骤二中(6)的结果通过UI用户接口模块显示给用户。
本发明的工作原理及有益效果如下：本发明通过CPU控制模块通过程控多路开关将被检互感器二次侧和程控直流源接通，控制程控直流源输出额定电流，通过电压测量模块测量被检互感器的二次侧端口电压，根据欧姆定律计算得到被检互感器的直流内阻，最后根据极限感应电势公式计算被检互感器二次侧极限感应电势；通过程控多路开关将被检互感器二次侧和程控电压源连接，控制程控电压源输出极限感应电压，通过电流测量模块测量互感器二次侧线路上的电流，停止电压输出，并根据测量得到的励磁电流技术仪表保安系数是否合格，最后通过UI用户接口模块向用户显示测量结果，本发明自动控制装置内部的各个模块协同工作，实现了抗直流低压电流互感器的仪表保安系数的自动检测，具有测试简单自动化程度高的优点。
附图说明
图1是本发明原理框图；
图2是本发明二次侧极限感应电势测量流程图；
图3是本发明测量互感器的仪表保安系数流程图；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
如图1-3所示，一种抗直流低压电流互感器仪表保安系数自动测量设备，包括CPU模块，还包括和CPU模块电性连接并可实现数据双向交互的电压测量模块、电流测量模块和UI用户接口模块，还包括和CPU模块电性连接并可接收来自CPU模块命令的程控直流电流源模块、程控电压源模块和程控多路开关，所述程控直流电流源模块、程控电压源模块均与程控多路开关电性连接，所述电压测量模块、电流测量模块和程控多路开关均与被检互感器电性连接，本发明的CPU模块采用ADI公司的BF609双核DSP处理器，电压测量模块模数转换器采用AD7608,18位SAR ADC，电流测量模块模数转换器采用AD7608,18位SAR ADC。
进一步地，所述CPU控制模块控制整个设备的运行；所述电压测量模块测量加到被检互感器二次侧的电压；所述电流测量模块测量被测互感器二次侧线上的电流大小；所述UI用户接口模块负责接收用户的控制输入和显示测量结果；所述程控电压源模块可以在CPU控制模块的控制下输出交流电压；所述程控直流电流源模块可以在CPU控制模块的控制下输出直流电流；所述程控多路开关用于切换程控电压源模块和程控直流电流源模块和被检互感器的连接。
一种利用抗直流低压电流互感器仪表保安系数自动测量设备进行测量的方法，测试时被测互感器一次侧都是开路状态，包括以下步骤：
步骤一、测量被检互感器的二次侧极限感应电势，具体为：
(1)测量被检互感器的二次侧直流阻抗：CPU控制模块控制程控多路开关将程控直流电流源模块和被检互感器二次侧连接在一起，CPU控制模块控制程控直流电流源模块输出和被检互感器二次侧额定电流一样大的直流电流，CPU控制模块控制电压测量模块对被检互感器二次侧端口上的电压进行测量；
(2)计算被检互感器直流内阻：根据(1)中测量得到的电压值、程控直流电流源模块输出的电流值，利用欧姆定律计算得到被检互感器的直流内阻；
(3)测量被检互感器的二次侧极限感应电势：根据步骤一中(2)测得的被测互感器的直流内阻和互感器的额定负荷以及标定的仪表保安系数计算被测互感器的二次侧极限感应电势，计算方式具体如下：
其中，E为被检互感器的二次侧极限感应电势，FS为被检互感器的仪表保安系数，In为被检互感器的而定二次侧电流，Rdc为被检互感器二次侧绕组的直流电阻，Rb为被检互感器额定负荷的阻性分量，Xb为被检互感器额定负荷的感抗分量；
步骤二、测量被检互感器的仪表保安系数，具体为：
(1)CPU控制模块控制程控多路开关将程控电压源模块接到被检互感器的二次侧；
(2)CPU控制模块控制程控电压源模块输出幅值等于被检互感器二次侧极限感应电势的电压值；
(3)CPU控制模块控制电流测量模块测量被检互感器二次侧加上极限感应电势时线路上的励磁电流大小；
(4)CPU控制模块控制程控电压源模块停止输出；
(5)根据(3)中测量得到的励磁电流计算仪表保安系数是否合格，具体为：
其中，Id为步骤二中(3)测量出来的励磁电流的数值，FS为被检互感器标定的仪表保安系数值，In为被检互感器的二次侧额定电流值；
(6)步骤二中(5)计算得到的结果如果满足(5)中的不等式则被检互感器的仪表保安系数是合格的，否则判定为不合格；
步骤三、CPU控制模块将步骤二中(6)的结果通过UI用户接口模块显示给用户。
本发明的工作原理及有益效果如下：本发明通过CPU控制模块通过程控多路开关将被检互感器二次侧和程控直流源接通，控制程控直流源输出额定电流，通过电压测量模块测量被检互感器的二次侧端口电压，根据欧姆定律计算得到被检互感器的直流内阻，最后根据极限感应电势公式计算被检互感器二次侧极限感应电势；通过程控多路开关将被检互感器二次侧和程控电压源连接，控制程控电压源输出极限感应电压，通过电流测量模块测量互感器二次侧线路上的电流，停止电压输出，并根据测量得到的励磁电流技术仪表保安系数是否合格，最后通过UI用户接口模块向用户显示测量结果，本发明自动测量被检互感器的二次侧极限感应电压，自动判断被检互感器的仪表保安系数是否合格，测试过程全自动，中间不需要人工干预，自动控制装置内部的各个模块协同工作，实现了抗直流低压电流互感器的仪表保安系数的自动检测，具有测试简单自动化程度高的优点。
由技术常识可知，本发明可以通过其他的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。