互感器校验装置综述

杨智超1修琼1刘畅1孙宏伟1夏博2

（1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院辽宁沈阳110000；

2.国网辽宁省电力有限公司检修分公司辽宁沈阳110000）

摘要：随着电力互感器的快速发展与广泛应用，各类型电力互感器校验仪的研究得到了广泛重视，互感器校验装置是用于检定电压互感器与电流互感器的专用设备，随着现代工业的发展，对互感器校验仪的要求也逐渐提升，互感器校验仪也随之不断发展。主要介绍了互感器的校验方法；概述了互感器校验仪从手动到自动，高智能化的发展，并根据其发展对互感器校验仪进行了分类，简要分析了各种取差、测差电路以及相关产品，指出互感器校验仪的最新发展方向。

关键词：互感器；校验仪；比差；相角误差；虚拟仪器

引言

互感器校验装置是用来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，是互感器的主要测试仪器。互感器性能的校验是电压/流互感器研制中的重点，随着生产技术的发展，一方面互感器的发展对互感器校验仪的发展提出各种新的要求，另一方面新材料新技术促进了互感器校验仪的发展。

1、互感器校验仪的发展

早在上世纪50年代，国内外互感器校验仪主要着重于手动互感器校验仪的发展。60年代初，国内使用的互感器校验仪不是国外进口的就是仿制国外的，而且这些校验仪都只能检定0.1级以下互感器。随着我国0.05级以上高准确度互感器的研制成功，为适应检定高准确度互感器的校验仪的需要，我国在六十年代末自行研制成功比较仪式校验仪，可以检定10级至0.01级电流互感器和电压互感器。原来只能用于奥地利磁耦合式上的双级电流互感器也可在比较仪式校验仪上使用，为双级电流互感器的发展提供了有利的条件。比较仪式校验仪由于结构简单，性能良好，很快在国内就得到了广泛的应用。随着微电子技术和计算机的发展，人们对相对法实用普及型互感器校验仪提出了更高的要求，互感器校验仪从手动、单一功能向自动型甚至带有微处理器的智能型发展。多年来，相继研制出多种互感器自动校验装置及智能装置。80年代，国外开始出现各种应用电子线路和微机的自动互感器校验仪（简称数显校验仪）。90年代国内也研制成功了各种数显校验仪，使互感器的检定走上了自动检测的道路，并且开创了微机在互感器及其测试仪器上的应用。于是智能型互感器校验仪迅速发展，应用越来越广，并不断朝着高自动化，高智能化，高准确度，小型化的方向发展。在一般互感器测试中，现已有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，测试结果进行数据处理的校验技术也得以广泛应用。利用PC虚拟仪器技术，在互感器校验装置中的应用不断增多，使得自动测试水平又上一台阶。

2、互感器的优点

随着电力系统的发展，互感器作为仪表与电网的桥梁，是电力计量中的重要环节，在电网运行保护中起到关键作用。然而传统的电磁互感器体积大、绝缘性能低、易磁饱和、动态响应范围窄、容易起火、存在爆炸等安全问题。下面介绍互感器的几个特点：没有铁心不会产生电磁饱和的现象、二次输出侧为不会像CT那样二次开路发生高压，产生危险、动态响应范围大能够实现大范围的测量、体积小、重量轻、绝缘性能强、没有填充油绝缘避免了爆炸的危险，可与计算机相连接，实现了电力变电站智能化、数字化、微机化，因此其有着巨大发展的前景。EVT和ECT是指二次输出都是为电压信号，其分为模拟量或数字量输出两种。与传统电磁式互感器的构造和原理不同，传统的互感器是由铁心和线圈组成，而EVT或ECT摒弃这些传统的原理，并没有采用这些构造，大大节约了国家战略资源。根据其原理和构造的不同，可以分为几种，下面我们分类依次介绍。

3、互感器校验方法的

电磁式互感器和互感器在结构和工作原理上有很多不同，在输出信号形式上也有很大差别，因此互感器难以用传统电磁式互感器的校验方法进行校验。

3.1电磁式互感器的校验方法

对电磁式电力互感器，国内外普遍使用的是用差值法原理进行取差，通过数字逻辑电路对误差信号进行采样、处理，然后将测试标定点、比差、角差等参量用数字显示出来的方法。通常有以下几大类。（1）数字式互感器校验仪。按工作原理可分为零值法和非零值法两类。其中非零值法的设计思路是将同相分量与标准电流作除法运算得出比差，将正交分量与标准电流作除法运算求得角差[1]。瑞士Tettex公司生产了2761型自动数显电流互感器校验仪，2765型自动数显电压互感器校验仪，采用Zinn微差支路法取差电路，实现了自动连续测量、直接读数显示与高集成化和滤波技术，有效抑制了噪声和谐波干扰。国产HES-1型数字式互感器校验仪的工作原理与此类似。（2）自动平衡互感器校验仪。基于电流比较型互感器校验仪，以单板机为核心，利用智能化技术代替手动操作，控制互感器校验仪的平衡过程、自动校零与控制检定程序。1983年美国借鉴Zinn和Braun方法首推微机化互感器自动比较仪[3]，其取差电路为自动平衡电流互感器取差，测差电路把Zinn的模拟乘法器检相闭环平衡式与Braun的电子矢量计结合起来，在模拟计算机线路中完成全部测差功能。此线路可对不同变比互感器测试，但线路复杂，易于自激，不能扩频。基于Braun法，哈尔滨工业大学于1986年进行了微机化音频电流互感器自动校验仪的研制，采用了自平衡电流比较仪作取差线路。（3）智能型比较仪式互感器校验仪。该校验仪也是在电流比较型互感器校验仪的基础上加以实现的，与自动平衡互感器校验仪不同的是，核心处理芯片采用了单片机，按一定软件功能与算法来实现自动检测、自动反馈、自动补偿与自动测量及显示的。随着数字信号处理器的快速发展，基于DSP的智能型互感器校验仪的研究，更是进一步地提高了校验仪的智能化程度，使测试更加简单。

3.2互感器校验方法

对互感器而言，由于工作原理的原因，其输出不具备驱动能力，因而不能采用传统电磁式互感器的校验方法，数字校验方法是首要选择。介绍了各种利用数字校验方法进行校验的技术，其中利用虚拟仪器加以实现的方法应用较为广泛。在信号的分析处理上，多采用傅里叶变换方法求取所采集的标准与待测互感器输出信号的基波分量。但是电网频率波动，及固定采样频率会带来“栅栏效应”和“频谱泄漏”，影响校验精度。为抑制这些影响，主要采用以下几种方法：（1）采用更高的采样率。但这样不利于校验过程的实时实现，且难以利用嵌入式微处理器实现便携式校验；（2）离散傅里叶变换后加入数字补偿；（3）利用加窗和插值算法与DFT相结合，解决栅栏效应及频谱泄漏造成的影响；（4）将准同步算法与DFT结合来提取基波分量［10，17］；（5）加入频率跟踪以减少非周期采样引起的误差［16］，或利用有限次迭代与最小二乘法结合的组合测量来提高频率测量的精度。

结束语

自从上世纪50年代末以来，随着生产的发展和市场需要，互感器校验仪有了很大的发展，并在不断创新中。本文介绍了互感器校验装置从手动、单一功能向自动型，简单数显型到带有微处理器的智能型的发展。按照互感器校验仪的发展，本文对其进行了分类和简略的分析。DSP技术和虚拟仪器技术作为新兴技术，正在不断的发展和走向成熟，随着新技术的发展和应用，互感器校验仪的性能将得到大的提高，校验装置将更加智能化、现代化、简便化。

参考文献：

[1]包玉树，陈威，李军，李澄，邓艳琴.全自动互感器校验仪整体检定系统设计及应用[J].电测与仪表，2012，49（07）：41-44.

[2]任稳柱，袁渊，杨忠州，李宁，张媛，张宇博.电子式互感器稳态误差校验技术的研究[J].高压电器，2011，47（04）：64-68.

[3]童悦.电流互感器在线校验关键技术研究[D].华中科技大学，2011.