电子式电流互感器校验技术的研究

于文斌1,张国庆1,郭志忠1,2

(11哈尔滨工业大学电气工程学院,哈尔滨150001;21许继电力科学研究院,北京100085)

摘　要　电流互感器原有的校验技术已难满足新型电子式电流互感器(输出模拟电压小信号和数字量信号)产品

性能检定的技术要求。依据IEC60044-8标准,讨论了新互感器校验技术的原理和方法。结合研究的混合式电流互感器,引入虚拟仪器技术,建立了电流互感器的校验系统,给出了比值误差和相位误差的实验结果。关键词　电子式电流互感器　校验技术　比值误差　相位误差　虚拟仪器技术中图分类号　TM452　　　文献标识码　A

TheResearchforCalibrationTechnologyofElectronicCurrentTransformers

YuWenbin1,ZhangGuoqing1,GuoZhizhong1,2

(1.SchoolofElectricalEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China;

2.ElectricPowerResearchInstituteofXJGroup,Beijing100085,China)

Abstract　Theoldcalibrationtechnologyoftransformershasnotsatisfiedwiththeperformancetestofelectroniccurrenttransformers.Accordingtotheoutputcharacteristicsofelectroniccurrenttransformers(analogvoltagesignalsanddigitalsignals),thetheoryandmethodofcalibrationtechnologyforelectroniccurrenttransformersarediscussedinthispaperbasedonthestandardofIEC6004428.Thevirtualinstrumenttechnologyisintroduced,andthecalibrationsystemofcur2renttransformersisconstructed,combiningwiththedesignedhybridopticalcurrenttransformer.Thetestresultsofratioerrorandphaseerroraregivenandanalyzed.

Keywords　electronictransformer　calibrationtechnology　ratioerror　phaseerror　virtualinstrumenttechnology

0　引　言

1　理论分析

111　相位差和相位误差

传统的电流互感器(TA)校验技术基于比较仪式(工作电压下用电流比较仪测小电流)和电位差式(工作电流下测电位差即低电压)共同采用的补偿式零值平衡原理,通过调节电导箱、电容箱或同相盘、正交盘使电路平衡,求得正交分量和同相分量。传统模拟式TA利用零检测仪通过平衡模拟桥(其读数即TA的比值差和相位差)来校验。这都是模拟方法,且误差不能太大(否则模拟桥不能平衡)。新型电子式电流互感器(ETA)由电磁铁心线圈、Ro2gowski线圈、分流器以及传感元件(传感光纤或光学玻璃)构成,其传感机理虽与传统电磁式TA不同,但均有模拟电压小信号和数字量输出[1]。ETA的电子线路带来的信号时延经数模转换后再利用模拟桥时被看作ETA的相位差。时延较小时该误差可在算法上补偿,但该时延大多较大(通常ms级),使桥不能平衡。

依据IEC标准,ETA输出的数字量或模拟量信号的准确度均须校验[2],而现有TA校验技术已难满足ETA性能检定的技术要求,故有必要研究ETA校验技术。

传统TA的相位差指标因ETA的模数转换和数据处理引入了时延而不再适用,故而使用新定义的相位误差[2]。

相位差系一、二次信号间总的相角差,对模拟输出系一、二次电流相量间的相位移之差,对数字输出系一次侧某电流出现时刻与二次数字化数据集传输启动时刻间的时间差。传统TA基于极坐标的相位差φ=φs-φp(见图1,φp为一次电流相量Ip的相位移,φs为二次电流相量Is的相位移,Kr为变比)。若Is超前Ip,则φ>0

。

图1　电流互感器的相位差

Fig11　Phasedisplacementofcurrenttransformers

相位误差[2]φe=φ-(φ0r+φtdr)(见图2,φ0r

为额定相位偏差补偿;φtdr=-2πftdr,为额定时间延迟tdr引起的相位偏差;f为频率)。

无积分环节空心线圈式TA的φ0r=90°,其他

(意即任何其他的相位偏差必类型ETA的φ0r=0°须在tdr中考虑)。