基于电压型现场电流互感器检定装置全自动检定系统设计.pdf

科技论坛科技论坛CE MAGAZINE PAGE 50CE MAGAZINE PAGE 51和相应负荷下的误差。现场检定装置的数学模型2 为：（1）式中：为复数误差，为二次负荷总阻抗复数，为励磁导纳复数，为比值差补偿值复数实部（只考虑匝数和分数匝补偿）。根据公式（1），在任意额定电流百分数下，只需测得空载误差和励磁导纳，即可得出比值差补偿值：（2）式中G为Y励磁电导，R2为二次绕组直阻。根据以上，可知测试线路有空载误差测量线路和导纳线路。（二）技术方案根据电压型检定装置原理,检定分为校验仪百分表回路检定、校验仪误差回路检定、标准器检定和整体数据比对实验。系统设计需满足以上四种检定功能，同时考虑安全性、可靠性和拓展性。采用单元化、模块化设计，实现功能单元化，子功能模块统一；反馈型设计网络保证系统实时控制；模块通过各种通讯方式进行交互，便于后续改进。系统设计图如下：图1 电压型检定装置全自动整体检定系统（三）系统组成电压型检定装置全自动整体检定系统由PC机测试系基于电压型现场电流互感器检定装置全自动检定系统设计苏跃龙 闫宪峰【摘 要】低压外推法测电流互感器误差的互感器现场检定装置在检定过程中，需要对其内置标准器、校验仪进行检定，传统测试中采用人工接线、纸质记录等工作方式，影响检定效率和检定精度，基于此设计一个可以对电压型电流互感器现场检定装置进行全流程检定的系统。【关键词】外推法；电流互感器；误差；自动检定作者简介：苏跃龙，本科，山西省机电设计研究院有限公司，工程师；闫宪峰,本科,山西省机电设计研究院有限公司，正高级工程师。前言现场电流互感器检定装置(以下简称检定装置)主要用于电力电流互感器的检定，因其检测原理的不同，可以在更低的工作电流（520额定电流下或甚至更小的电流）下，集成标准互感器、数据采集器、主控器等，通过检测被检电流互感器在任意点下的比值差补偿值和所需测试点的额定电流下的导纳，经过运算处理器，测得其误差。其优点在于，工作电流的降低，减少了大电流设备，现场工作更便捷，设备便携，提高了工作效率。为保证装置精度，需要对检定装置进行检定，检定过程有分部件检定和整体检定，分部件合格后，还需对其进行整体比对。通过对一有标准误差数据的电流互感器进行测试，其检定装置测试误差与标准数据相差不大于1/3电流互感器误差限值。检定装置根据其实现方式不同，检定装置电压型、阻抗型和电流型1，其数学模型一致，主要不同在标准器，电流型的标准器为空载电流互感器；电压型为空载电压互感器；阻抗型为功率因素0.8且二次负荷为5VA或10VA的电流互感器。本文选取电压型互感器现场检定装置进行全自动检定系统设计，其理论源于赵修民教授的“低压外推法测电流互感器误差”，根据此原理设计的检定装置在计量中应用范围广。但长期以来，在检定装置的计量检定过程中，普遍存在人工接线，纸质记录等效率较低的方式进行装置的检定，而近年质量检验越来越严格，为提高工作效率和计量准确性方面，本文设计一种全自动电压型检定装置检定系统。一、电压型检定装置全自动检定系统方案设计（一）电压型检定装置原理电压型检定装置检定原理，基于其工作原理为铁芯励磁，线圈感应，电流互感器和电压互感器可以等效考虑，对其检定溯源；在最大磁导率处测被检互感器的误差和导纳，再通过低压下的导纳，外推出在低压相应测试点的额定电流参考文献：1 宋雷.现代信息技术环境中的信息资源配置开发与利用 J.科技风,2023,(15):70-72.2 董萍.基于“一平三端”信息化教学平台的移动教学资源设计与开发以“现代信息技术”课程为例 J.河北软件职业技术学院学报,2022,24(01):63-67.3 陈明红,潘子璇.网络信息资源生态化配置影响因素及组态研究 J.情报科学,2021,39(08):173-183.4 王东.基于人工智能的电子信息资源实时存储方法 J.信息记录材料,2023,24(4):231-233,236.5 曹新九,魏颖昊,王淑敏,等.绿色生态城市信息资源共享交换标准化研究 J.标准科学,2023(2):53-56.（三）培育管理人才 信息资源配置与开发利用的难度不断增加，其中最主要的风险源自网络，网络中蕴含的风险相对来说会比较大，并且具有复杂且隐蔽的特点。基于此，只有相关工作人员不断提升自身的专业能力、技术水平，切实提高工作经验，才能够减少甚至避免网络发展对于信息资源配置所产生的不良影响。可以组织相关专业人员学习信息资源开发与利用的相关法律法规，树立基于法律基础上的主观意识，并将其作为对网络进行高效管控的重要手段。组织相关专业人员研讨以往发生过的安全风险问题和难题，并根据工作经验制定针对性预防方案，切实提高网络风险防控的实际价值。促进相关专业人员学习有关信息资源配置与开发的新手段，对互联网平台和信息技术进行高效且广泛的应用，利用创新型技术提升资源配置水平。（四）强化信息资源配置的宏观把控首先需要将“地区协调模式”转变为“全国协调模式”。开展信息资源的宏观配置，需要在不同范围内的信息机构之间进行信息的良好交互与共享，切实提升信息的真实性、安全性以及可利用性，积极实现高质量分工协调。受到传统信息技术环境的影响，印刷型文献传递具有一定限制性要求，固定地区范围之内的信息资源协调共享具有一定的可能性，但是全国范围内的信息资源协调共享的可能性则不大。由此可见，印刷型信息资源配置的地区性协调意义与价值会更大。现代化信息技术与网络技术的高效发展和在社会中的应用，为全国区域内实现信息资源合理配置与共享提供了良好条件。将信息资源协调配置限制在规定区域范围内的价值不大，甚至会在一定程度上降低信息资源配置的实际效率和质量。其次，对以往信息资源配置实际情况进行详细分析可以得知，当时信息资源配置的主要对象为印刷型信息资源，而对电子型信息资源协调这一方式的关注力度和重视力度都不足。电子信息资源能够确保信息在网络中进行传递、运输以及交互，为各区域内的服务机构在短时间之内构建联结以及信息交流共享提供充分便利的条件，操作十分简单便捷，还能够在一定程度上提供信息资源配置和共享的效率、质量。当然，在同一城市的不同信息机构之间依旧可以有部分印刷型信息资源的协调配置5。结论信息资源共享的规模情况将会对用户对信息的使用、需求，以及信息产生的实际价值产生较为深刻的影响，需要相关工作人员对该项内容产生足够重视。信息资源的共享程度越高，那么用户就会拥有更多获取信息的渠道，并且信息资源的质量也会大幅度提升，从而满足用户信息获取的实际需求，实现高效资源合理配置、开发以及利用。信息资源共享范围与现代信息技术之间有着直接性联系，更与信息网络的发达程度密切相关。也就是说，在现代化信息技术发展的过程当中，可进行配置的信息资源不断增加，需要采取针对性手段对其进行持续、有效的开发与利用。科技论坛科技论坛CE MAGAZINE PAGE 52CE MAGAZINE PAGE 53统、高准确级标准器、全自动整体检定装置和被检电压型检定装置构成。PC机测试系统控制检定项目（校验仪百分表检定、校验仪差值回路检定、内附标准互感器检定、整体比对实验）命令的下发、处理被检装置上传的检定数据、数据维护和报告输出等；高准确级标准器为系统提供55000/5和525000/1的高准确级变比，并能根据接收到的信号变比自动切换；全自动整体检定装置基于BHE原理进行线路自动切换。（四）工作流程PC机下发检定指令，高准确级标准器、全自动整体检定装置和被检电压型检定装置收到指令各自进行切换，依次检定百分表、校验仪、标准器和整体检定等检定项目，检定数据同步上传PC测试系统，根据收到的检定数据进行数据处理、超差判断、报告输出。作为检定检定装置内置标准器的高准确级标准器（0.01级）具有通讯功能，可根据接收命令进行变比自动切换，可实现多种变比标准器。二、系统检定线路（一）校验仪误差检定线路图2中显示为BHE型整体检定装置进行校验仪误差检定。传统测试方法为，首先进行线路连接，在BHE上进行测试项目切换，其次通过在BHE上给出不同的标准数据，在电压型（图中以HLE1符号表示）装置上测出实际的数值，并进行纸质记录，JJG169-2010中以不超过2级校验仪为准3。图2 BHE检定内附校验仪测误差回路系统中AX和KD与HLE1型检定装置U和DU进行连接，系统通过U输出电压供给全自动整体检定装置，依次生成不同的高准确级标准信号供给HLE1型装置，HLE1型装置采集误差数据。（二）内附电压标准器检定线路图3中为电压型（HLE1型）内附标准器检定线路。传统测试方法为：依次检定55000/5A和525000/1A内置标准器，每个变比需换接线路，记录检定数据并进行超差判断，以不超过0.05级标准器为准。图3 内附标准器检定线路系统中U1和U2与HLE1型装置U和DU进行连接，通过U输出电压供给标准一次电压U1，二次电压U2与HLE1型装置内附标准器作差，系统依次进行各变比标准器检定，HLE1型装置采集标准器差值数据。（三）整体检定线路图4中为HLE1型装置整体检定线路。传统测试方法为：对525000/5A和55000/1A现场电流互感器，选取若干典型的电流比采用传统方法和HLE1型检定装置分别进行检定。比较二者差值，其测试结果不能超出被试电流互感器准确等级，且差值在相应测量点误差限值的1/3内。图4 整体检定线路系统中电流互感器K1，K2和L1，L2与HLE1型装置U和DU进行连接。系统控制HLE1型装置进行误差测试。三、关键技术设计系统的关键技术在于：高准确级标准器的实现，该标准器基于BYL1型0.01级标准电压互感器，其集成变比为525000/5A和55000/1A，变比多，范围宽，在设计实现各档位自动切换时需考虑变比高压切换，确保在升压过程和高压采集时不能勿动作，解决了高低压之间的干扰问题。由于空载电流标准器为空载电压互感器，切换器件接触电阻很小，其引入的误差忽略不计，通讯采用光耦隔离设计，消除各系统间的串扰。BHE整体检定装置自动化实现，BHE整体检定装置为旋钮式，需手动调节、手动测试，在保证原有精度的基础上，增加MCU处理器，开关继电控制，通讯模块，使其成为可控设备。因为BHE测量功能多（电压、电流、阻抗、导纳），测量精度范围宽（六档），功能冗余，所以保留电流、导纳测量功能，选取三档测量精度，使系统更加精简。四、系统运行效果电压型检定装置全自动检定系统可用于计量检定和设备出场检定，实现了一次接线，全自动检定电压型装置的百分表、校验仪误差回路、内置标准器和整体检定等项目，会自动生成测试报告，总流程时间较传统人工测试方法从0.5天/人提高为0.05天/人，大大提高了检定效率和检定准确度，且原始记录易追溯；同时各项项目检测数据与原始数据基本一致，如下表1、表2、表3、表4所示，百分表满足1级，差值回路满足2级，内附标准器满足0.05级，整体比对差值小于误差限值1/3。表1 百分表回路误差对比表2 20%额定电流下差值回路误差对比表3 500A/5A内附标准器和测差回路综合检定数据对比表4 变比500A/5A、二次负荷10VA、功率因数0.8的电流互感器误差数据对比结论全自动整体检定系统的研制有助于提高电压型现场互感器检定装置的检定效率，提高了检定准确率；系统模块化设计便于模块技术迭代，提高了产品的性能。参考文献：1 赵修民,赵屹涛,韩海洲,等.整体检定现场电流互感器检定装置的探讨 J.电测与仪表,2012,49(2):37-39,43.2 赵屹涛,张保国.HLE1 型电流互感器现场检定装置 J.电测与仪表,2004,41(4):49-51,48.3 国家计量检定规程 JJG169-2010.互感器校验仪 S.北京：中国标准出版社.2011.科技论坛科技论坛CE MAGAZINE PAGE 52CE MAGAZINE PAGE 53统、高准确级标准器、全自动整体检定装置和被检电压型检定装置构成。PC机测试系统控制检定项目（校验仪百分表检定、校验仪差值回路检定、内附标准互感器检定、整体比对实验）命令的下发、处理被检装置上传的检定数据、数据维护和报告输出等；高准确级标准器为系统提供55000/5和525000/1的高准确级变比，并能根据接收到的信号变比自动切换；全自动整体检定装置基于BHE原理进行线路自动切换。（四）工作流程PC机下发检定指令，高准确级标准器、全自动整体检定装置和被检电压型检定装置收到指令各自进行切换，依次检定百分表、校验仪、标准器和整体检定等检定项目，检定数据同步上传PC测试系统，根据收到的检定数据进行数据处理、超差判断、报告输出。作为检定检定装置内置标准器的高准确级标准器（0.01级）具有通讯功能，可根据接收命令进行变比自动切换，可实现多种变比标准器。二、系统检定线路（一）校验仪误差检定线路图2中显示为BHE型整体检定装置进行校验仪误差检定。传统测试方法为，首先进行线路连接，在BHE上进行测试项目切换，其次通过在BHE上给出不同的标准数据，在电压型（图中以HLE1符号表示）装置上测出实际的数值，并进行纸质记录，JJG169-2010中以不超过2级校验仪为准3。图2 BHE检定内附校验仪测误差回路系统中AX和KD与HLE1型检定装置U和DU进行连接，系统通过U输出电压供给全自动整体检定装置，依次生成不同的高准确级标准信号供给HLE1型装置，HLE1型装置采集误差数据。（二）内附电压标准器检定线路图3中为电压型（HLE1型）内附标准器检定线路。传统测试方法为：依次检定55000/5A和525000/1A内置标准器，每个变比需换接线路，记录检定数据并进行超差判断，以不超过0.05级标准器为准。图3 内附标准器检定线路系统中U1和U2与HLE1型装置U和DU进行连接，通过U输出电压供给标准一次电压U1，二次电压U2与HLE1型装置内附标准器作差，系统依次进行各变比标准器检定，HLE1型装置采集标准器差值数据。（三）整体检定线路图4中为HLE1型装置整体检定线路。传统测试方法为：对525000/5A和55000/1A现场电流互感器，选取若干典型的电流比采用传统方法和HLE1型检定装置分别进行检定。比较二者差值，其测试结果不能超出被试电流互感器准确等级，且差值在相应测量点误差限值的1/3内。图4 整体检定线路系统中电流互感器K1，K2和L1，L2与HLE1型装置U和DU进行连接。系统控制HLE1型装置进行误差测试。三、关键技术设计系统的关键技术在于：高准确级标准器的实现，该标准器基于BYL1型0.01级标准电压互感器，其集成变比为525000/5A和55000/1A，变比多，范围宽，在设计实现各档位自动切换时需考虑变比高压切换，确保在升压过程和高压采集时不能勿动作，解决了高低压之间的干扰问题。由于空载电流标准器为空载电压互感器，切换器件接触电阻很小，其引入的误差忽略不计，通讯采用光耦隔离设计，消除各系统间的串扰。BHE整体检定装置自动化实现，BHE整体检定装置为旋钮式，需手动调节、手动测试，在保证原有精度的基础上，增加MCU处理器，开关继电控制，通讯模块，使其成为可控设备。因为BHE测量功能多（电压、电流、阻抗、导纳），测量精度范围宽（六档），功能冗余，所以保留电流、导纳测量功能，选取三档测量精度，使系统更加精简。四、系统运行效果电压型检定装置全自动检定系统可用于计量检定和设备出场检定，实现了一次接线，全自动检定电压型装置的百分表、校验仪误差回路、内置标准器和整体检定等项目，会自动生成测试报告，总流程时间较传统人工测试方法从0.5天/人提高为0.05天/人，大大提高了检定效率和检定准确度，且原始记录易追溯；同时各项项目检测数据与原始数据基本一致，如下表1、表2、表3、表4所示，百分表满足1级，差值回路满足2级，内附标准器满足0.05级，整体比对差值小于误差限值1/3。表1 百分表回路误差对比表2 20%额定电流下差值回路误差对比表3 500A/5A内附标准器和测差回路综合检定数据对比表4 变比500A/5A、二次负荷10VA、功率因数0.8的电流互感器误差数据对比结论全自动整体检定系统的研制有助于提高电压型现场互感器检定装置的检定效率，提高了检定准确率；系统模块化设计便于模块技术迭代，提高了产品的性能。参考文献：1 赵修民,赵屹涛,韩海洲,等.整体检定现场电流互感器检定装置的探讨 J.电测与仪表,2012,49(2):37-39,43.2 赵屹涛,张保国.HLE1 型电流互感器现场检定装置 J.电测与仪表,2004,41(4):49-51,48.3 国家计量检定规程 JJG169-2010.互感器校验仪 S.北京：中国标准出版社.2011.