专利名称：一种小信号输出型非常规互感器检验系统及检验方法
技术领域：
本发明属于测量电变量领域，尤其涉及一种互感器之电学性能的测试或故障的探测。
背景技术：
国际上将有别于传统电磁型电压/电流互感器的新一代互感器统称为非常规互感器(Non Conventional Instrument Transformer，简禾尔 NCIT)。随着数字化变电站的建设，非常规互感器也得以在各变电站中实现大规模应用。非常规互感器依其变换原理可以分为有源和无源两大系列。有源非常规互感器又称为电子式电压/电流互感器(EVT/ECT)(业内亦习惯称之为“小流变”)，其特点是需要向传感头提供电源，主要是以罗科夫斯基(Rogowski)线圈为代表，它在户外、空气绝缘变电站中应用时，要解决处于高电位电子设备的供电问题和信号从高电位到地电位的传送问题。无源非常规互感器主要指采用法拉第效应光学测量原理的电流/电压互感器，又称为光电式电压/电流互感器(0VT/0CT)(业内亦习惯称之为“光流变”)，其特点是无须向传感头提供电源。电流变化主要是利用石英晶体的法拉第效应，即光束通过磁场作用下的晶体产生旋转，测量光线旋转角度来测量电流，电压变换主要是利用石英晶体的普克尔效应测量电场强度来量测导线的对地电压。在运行检修过程中，需要对非常规互感器进行检验。近年来出现了多种关于非常规互感器的检验方式，例如，授权公告日2008年6月 11日，授权公告号CN 100394209C的中国专利中公开了 “一种电流互感器现场检测装置及检测方法”，包括校验仪和升流装置，特点是校验仪是微电流互感器校验仪，微电流互感器校验仪设置有第一取样器和第二取样器，第一取样器与微电流互感器校验仪之间设置有多变比微型标准电流互感器，检测时，将第一取样器设置在升流装置的回路上，将待测电流互感器与负载箱组成一个待测回路，将第二取样器设置在待测回路上，对于实际产生的电流差值，扣除联合等效标准误差值，即得到待测电流互感器的电流差值，并通过检测装置显示该电流差值。又如，授权公告日2010年4月观日，授权公告号CN 201444193U的中国专利中公开了一种“用于数字化电能计量装置的综合误差检验装置”，其采用标准的电压互感器、电流互感器、电子互感器检定仪、电能表检定仪，通过向被检线路电压互感器、电流互感器加额定电压、额定电流，测出标准仪器的值，将该标准与被测仪器的被测值相比较，进行电子互感器、合并单元、以太网、数字接口式电能表在内数字化电能计量系统综合误差检验。可见，现有的对非常规互感器的检验方式，基本都是基于在标准互感器的基础上， 将标准互感器的输出信号进行转换为不同的信号模式，从而与在非常规互感器采集来的信号相比较，来检验非常规互感器的正确与否。其各种技术方案之间的差别，只是对于输出信号不同的非常规互感器，对标准互感器的转换方式不同而已。
归纳起来，现有非常规电流互感器的检验方法大致可分为以下两大类1)小信号模拟量输出型非常规电流互感器的检验方法对于小信号模拟量输出型的电流互感器的检验，同时对非常规互感器及标准互感器通入相同的电流值，利用专业信号转换装置将标准互感器输出转换为被测非常规互感器输出相同的小电压信号，同时输入专业的非常规互感器校验仪，再通过数据分析及比较得到非常规电流互感器的实际比值差。2)数字式输出型非常规电流互感器的检验方法对于光信号输出的非常规电流互感器，在同时输入电流时，将标准互感器输出采用A/D转换为数字量信号输入到PC机中，再相应的与从被测非常规互感器的采集来的信号进行比较分析，以确定被测电流互感器的精度。由于以上无论是小信号模拟量输出还是光信号输出的非常规互感器的检验方法都是针对互感器出厂前的实验室检验方法，故无法推广到变电站的现场检验中使用。按照相关国标的规定，当设备大修或出现事故时，需现场对电流互感器进行现场检验，以上方法均不能完成标准的要求。此外，在《非常规互感器特性分析》(2009年01月期(第17卷第1期)，河南机电高等专科学校学报，姚娟，齐山成，马临超)中，作者在对非常规互感器的工作原理、特性进行分析和描述后，亦提到了“上述两种不同类型的互感器还存在的共性问题，如接口兼容性问题，现场校验问题，设备的可靠性问题需进一步在工程应用中检验。”可见，非常规互感器的变电站现场检验是一个十分重要的问题。2007年8月1日开始实行的国家标准GB/T 20840. 7-2007 (互感器第7部分电子式电压互感器)和GB/T20840.8-2007(互感器第8部分电子式电流互感器)中，明确规定了非常规互感器的两种输出型式小电压信号的模拟量以及符合IEC61850-9-1格式或者IEC60870-5-1的FT3帧格式的数字量，这与传统互感器的输出有本质上的区别。因此，非常规互感器的现场检验方式，和传统互感器检验方式也有很大的区别。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种小信号输出型非常规互感器检验系统，其采用三台装置(控制端、电流输出端和信号采集端)，通过无线连接组成一个系统，通过大电流冲击法来检验模拟量小信号输出的非常规互感器，从而解决了当设备大修或出现事故时，需现场对电流互感器进行现场检验的问题，为数字化变电站非常规互感器的现场检验提供了完整的解决方案。本发明的技术方案是提供一种小信号输出型非常规互感器检验系统，包括小信号输出非常规电流互感器和小信号输出非常规电流互感器输出端子箱，其特征是设置一个控制端装置、一个电流输出端装置和一个信号采集端装置；所述的电流输出端装置经电缆与小信号输出非常规电流互感器的一次回路连接；所述的信号采集端装置经屏蔽电缆与小信号输出非常规电流互感器输出端子箱的输出接口对应连接；所述的控制端装置、电流输出端装置和信号采集端装置之间通过无线通讯的方式连接组成一个系统。其中，所述的控制端装置为内嵌操作系统平台软件的主控制端装置，其通过无线通讯连接的方式对电流输出端装置及信号采集端装置进行运行参数的设定/控制和实现同步。所述的电流输出端装置按照控制端装置的设定/要求，输出所述小信号输出非常规电流互感器一次额定电流值的30% 50%，以实现模拟实际运行时的一次回路状况。所述的信号采集端装置按照控制端装置的设定/要求，实现对小信号输出非常规电流互感器的数据采集和/或解析，并将所采集的数据送至控制端装置进行数据分析，得到最终的试验结论。具体的，其所述的控制端装置为带有无线通讯�？榈奈⒋砥鞯缏�、工控机、嵌入式控制装置、便携式或固定式PC机。进一步的，所述的控制端装置至少包括CPU�？椤⒌缭茨？楹臀尴咝藕糯淠？�。其所述的电流输出端装置为带有无线通讯�？榈拇蟮缌鞣⑸爸谩＝徊降模龅牡缌魇涑龆俗爸弥辽侔ǹ刂颇？�、电源�？椤⒌缌魇涑瞿？�、 逆变模块、无线通讯�？楹偷缌魇涑龆�。其所述的信号采集端装置为带有无线通讯�？榈男⌒藕挪杉�/解析/输出装置。进一步的，所述的信号采集端装置至少由电源�？�、CPU模块、小信号采集�？�、小信号输出�？楹臀尴咝藕糯淠？楣钩�。所述的无线通讯�？槲�400MHZ频段无线发射/接收电路。本发明还提供了一种上述小信号输出型非常规互感器检验系统的检验方法，其特征是A、用电缆将电流输出端装置对应连接到小信号输出非常规电流互感器的一次回路，用屏蔽电缆将信号采集端装置对应连接到小信号输出非常规电流互感器输出端子箱的输出接口 ；B、控制端装置自动检测其与电流输出端装置、信号采集端装置之间的通讯状态， 确认三台装置之间的无线通讯联系正常，如不正常，则发出报警信号；C、在控制端装置上，对电流输出端装置进行输出电流的参数设置，对信号采集端装置进行数据采集的相关数据设置，并通过无线通讯�？榉直鸾ど璧纳柚貌问直鸲杂Ψ⑺椭恋缌魇涑龆俗爸煤�/或信号采集端装置；D、电流输出端装置按控制端装置的设置要求在规定的时刻向小信号输出非常规电流互感器的一次回路输出相应的电流幅值及角度；E、信号采集端装置通过连接到小信号输出非常规电流互感器输出端子箱的屏蔽电缆，接收小信号输出非常规电流互感器的输出信号，在接收到相应的小信号输出非常规电流互感器输出的小电压信号后，再通过无线通讯�？榻觳獾降男〉缪剐藕欧⑺椭量刂贫俗爸茫籉、控制端装置对接收到的检测数据与预设定输出电流的参数进行比较，得到最终的试验结论，结束试验。其中，所述输出电流的参数设置至少包括对输出电流的幅值/大小以及角度/相位角的设置。所述数据采集的相关数据设置至少包括对采集种类、采集频率、采集周期或采集时长的设置。为了描述的简洁和方便，以下叙述中采用如下简称
小信号输出非常规互感器，简称为小流变或小信号流变；控制端装置，简称为M端或M端装置；电流输出端装置，简称为Sl端或Sl端装置；信号采集端装置，简称为S2端或S2端装置。与现有技术比较，本发明的优点是1.本技术方案解决了现阶段没有非常规互感器现场检验的状况；2.本技术方案可以为数字化变电站非常规互感器的现场检验提供完整的解决方案；3.本设备的S2端可以读取解析小信号流变输出信号，M端亦可以读取并解析光流变输出信号，因此不需要借助第三方装置即可完成非常规互感器的现场检验任务；4.可以按输出信号的不同，组成相应的系统，来完成对各种非常规电流互感器的检验。
图1是本发明的系统构成原理示意图；图2是本技术方案中控制端装置的�？楣钩墒疽馔迹煌�3是信号采集端装置的�？楣钩墒疽馔迹煌�4是电流输出端装置的�？楣钩墒疽馔迹煌�5是本发明检验方法的步骤/流程示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明。图1中，本系统包括小信号输出非常规电流互感器和小信号输出非常规电流互感器输出端子箱，其发明点在于设置了一个控制端装置(图中以M端代表，下同)、一个电流输出端装置(图中以Sl端代表，下同)和一个信号采集端装置(图中以S2端代表，下同)； 电流输出端装置经电缆与小信号输出非常规电流互感器的一次回路连接；信号采集端装置经屏蔽电缆与小信号输出非常规电流互感器输出端子箱的输出接口连接；所述的控制端装置、电流输出端装置和信号采集端装置之间通过无线通讯的方式连接组成一个系统。其中，所述的控制端装置为内嵌操作系统平台软件的主控制端装置，其通过无线通讯连接的方式对电流输出端装置及信号采集端装置进行运行参数的设定/控制和实现时间信号的同步；所述的电流输出端装置按照控制端装置的设定/要求，输出所述小信号输出非常规电流互感器一次额定电流值的30% 50%，以实现模拟实际运行时的一次回路状况；所述的信号采集端装置按照控制端装置的设定/要求，实现对小信号输出非常规电流互感器的数据采集和/或解析，并将所采集的数据送至控制端装置进行数据分析，得到最终的试验结论。由图可知，本技术方案由三台装置(控制端M、电流输出端Sl和信号采集端S2)构成，通过无线连接组成一个系统，来检验模拟量小信号输出的非常规互感器(业内亦称之为“小流变”)。
其中M端为主控制端，可以通过无线连接的方式对Sl及S2端进行控制和实现同步，Sl端为大电流输出端，可以按要求输出一次电流额定值的30% 50%，以实现模拟实际运行时的一次回路状况；S2端为小信号流变的信号采集端，可以实现对小信号电流互感器的数据采集和解析。图2中，控制端装置至少由CPU�？椤⒌缭茨？楹臀尴咝藕糯淠？楣钩桑吮阌诙怨庑藕攀涑龅姆浅９婊ジ衅鹘屑煅椋箍稍谏鲜瞿？榈幕∩显偕柚霉庑藕攀涑瞿？楹凸庑藕挪杉？椤：苊飨裕就妓镜目刂贫俗爸梦形尴咄ㄑ赌？榈奈⒋砥鞯缏�、工控机、嵌入式控制装置、便携式或固定式PC机。控制端装置为内嵌操作系统平台软件的主控制端装置，其通过无线通讯连接的方式对电流输出端装置及信号采集端装置进行运行参数的设定/控制和实现时间信号的同
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所述无线通讯�？槲�400MHZ频段无线发射/接收电路。由于CPU�？�、电源�？椤⒐庑藕攀涑瞿？�(实为电-光转换/输出电路)、光信号采集�？�(实为光-电转换/输入电路)和无线信号传输�？樗杂Φ墓δ艿缏芬丫墒旒际酰矣卸嘀窒嗤蚶嗨乒δ艿南殖墒惺鄄房晒┭≡瘢蚀耍鲜瞿？榛蚬δ艿缏返木咛逑呗�、相互之间的具体连接等在此不再叙述，本领域的技术人员，在掌握和理解了本技术方案的构思和发明要点之后，无需经过创造性的劳动，即可再现本技术方案，实现所需要的技术效果。图3中，信号采集端装置至少由电源�？�、CPU�？�、小信号采集�？�、小信号输出�？楹臀尴咝藕糯淠？楣钩伞：苊飨裕就妓镜男藕挪杉俗爸梦形尴咄ㄑ赌？榈男⌒藕挪杉�/解析/ 输出装置。其中，小信号采集�？槲Ｄ庑藕挪杉缏罚浣有×鞅涫涑龆俗酉洳杉降哪Ｄ庑藕沤写谢虿⑿胁杉�、解析、整形或转换，再在CPU的控制下，经由小信号输出�？楹臀尴咝藕糯淠？槭涑鲋量刂贫俗爸媒蟹治�、记录或显示。同样地，由于上述�？榈缏坊蚬δ艿缏肪钟屑际酰矣卸嘀窒嗤蚶嗨乒δ艿南殖墒惺鄄房晒┭≡瘢蚀耍鲜瞿？榛蚬δ艿缏返木咛逑呗�、相互之间的具体连接等在此不再叙述。其余同图2。图4中，电流输出端装置至少包括控制�？�、电源�？�、电流输出�？�、逆变�？�、 无线通讯�？楹偷缌魇涑龆�。由图可知，电流输出端装置实际上就是一台带有无线通讯�？榈拇蟮缌鞣⑸爸� (业内亦称为大电流发生器)。同样，由于大电流发生器在继保试验工作中为常用仪器，且有多种相同或类似功能的现成市售产品可供选择，故此，上述�？榛蚬δ艿缏返木咛逑呗�、相互之间的具体连接等在此不再叙述。其余同图2。图5中，本小信号输出型非常规互感器检验系统的检验方法，按照下列步骤依次来进行A、用电缆将电流输出端装置对应连接到小信号输出非常规电流互感器的一次回路，用屏蔽电缆将信号采集端装置对应连接到小信号输出非常规电流互感器输出端子箱的输出接口 ；B、控制端装置自动检测其与电流输出端装置、信号采集端装置之间的通讯状态， 确认三台装置之间的无线通讯联系正常，如不正常，则发出报警信号；C、在控制端装置上，对电流输出端装置进行输出电流的参数设置，对信号采集端装置进行数据采集的相关数据设置，并通过无线通讯�？榉直鸾ど璧纳柚貌问杂Ψ⑺椭恋缌魇涑龆俗爸煤�/或信号采集端装置；D、电流输出端装置按控制端装置的设置要求在规定的时刻向小信号输出非常规电流互感器的一次回路输出相应的电流幅值及角度；E、信号采集端装置通过连接到小信号输出非常规电流互感器输出端子箱的屏蔽电缆，接收小信号输出非常规电流互感器的输出信号，在接收到相应的小信号输出非常规电流互感器输出的小电压信号后，再通过无线通讯�？榻觳獾降男〉缪剐藕欧⑺椭量刂贫俗爸茫籉、控制端装置对接收到的检测数据与预设定输出电流的参数进行比较，得到最终的试验结论，结束试验。其中，所述数据采集的相关数据设置至少包括采集种类、采集频率、采集周期或采集时长的设置。所述输出电流的参数设置至少包括输出电流的幅值/大小以及角度/相位角的设置。由图可知，利用本方法在对小信号输出的非常规互感器进行检验时，首先在M端设置一次电流所需输出的电流值大小与相角，通过无线信号传输到Sl端及S2端，Sl接收到命令后会按设定时刻输出电流值，S2通过连接到小信号流变输出箱的屏蔽电缆接收流变输出信号，再通过无线信号传输到M端，由M端进行数据分析，得到最终的试验结论。基于前述同样的理由，本方法中所提到的相关检测项目和具体检测参数及其设置，均为本领域的现有技术，具体的检验要求均遵循现有国标、检验规程、试验标准和设计标准来进行，其具体细节在此不再详述。由于本发明通过大电流冲击法来检验模拟量小信号输出的非常规互感器，解决了当设备大修或出现事故时，需现场对电流互感器进行现场检验的问题，为数字化变电站非常规互感器的现场检验提供了完整的解决方案；由于其不需要借助第三方装置即可完成非常规互感器的现场检验任务；且可以按输出信号的不同，组成相应的系统，来完成对各种非常规电流互感器的检验工作。本发明可广泛用于各种小信号输出型非常规互感器的现场检验领域。
权利要求
1.一种小信号输出型非常规互感器检验系统，包括小信号输出非常规电流互感器和小信号输出非常规电流互感器输出端子箱，其特征是设置一个控制端装置、一个电流输出端装置和一个信号采集端装置；所述的电流输出端装置经电缆与小信号输出非常规电流互感器的一次回路连接；所述的信号采集端装置经屏蔽电缆与小信号输出非常规电流互感器输出端子箱的输出接口对应连接；所述的控制端装置、电流输出端装置和信号采集端装置之间通过无线通讯的方式连接组成一个系统；其中，所述的控制端装置为内嵌操作系统平台软件的主控制端装置，其通过无线通讯连接的方式对电流输出端装置及信号采集端装置进行运行参数的设定/控制和实现时间信号的同步；所述的电流输出端装置按照控制端装置的设定/要求，输出所述小信号输出非常规电流互感器一次额定电流值的30% 50%，以实现模拟实际运行时的一次回路状况；所述的信号采集端装置按照控制端装置的设定/要求，实现对小信号输出非常规电流互感器的数据采集和/或解析，并将所采集的数据送至控制端装置进行数据分析，得到最终的试验结论。
2.按照权利要求1所述的小信号输出型非常规互感器检验系统，其特征是所述的控制端装置为带有无线通讯�？榈奈⒋砥鞯缏�、工控机、嵌入式控制装置、便携式或固定式PC 机。
3.按照权利要求1或2所述的小信号输出型非常规互感器检验系统，其特征是所述的控制端装置至少包括CPU�？�、电源�？楹臀尴咝藕糯淠？�。
4.按照权利要求1所述的小信号输出型非常规互感器检验系统，其特征是所述的电流输出端装置为带有无线通讯�？榈拇蟮缌鞣⑸爸�。
5.按照权利要求1或4所述的小信号输出型非常规互感器检验系统，其特征是所述的电流输出端装置至少包括控制�？�、电源�？�、电流输出�？�、逆变�？�、无线通讯�？楹偷缌魇涑龆�。
6.按照权利要求1所述的小信号输出型非常规互感器检验系统，其特征是所述的信号采集端装置为带有无线通讯�？榈男⌒藕挪杉�/解析/输出装置。
7.按照权利要求1或6所述的小信号输出型非常规互感器检验系统，其特征是所述的信号采集端装置至少由电源�？�、CPU�？�、小信号采集�？�、小信号输出�？楹臀尴咝藕糯淠？楣钩�。
8.按照权利要求1所述的小信号输出型非常规互感器检验系统，其特征是所述无线通讯�？槲�400MHZ频段无线发射/接收电路。
9.一种按照权利要求1所述小信号输出型非常规互感器检验系统的检验方法，其特征是A、用电缆将电流输出端装置对应连接到小信号输出非常规电流互感器的一次回路，用屏蔽电缆将信号采集端装置对应连接到小信号输出非常规电流互感器输出端子箱的输出接口 ；B、控制端装置自动检测其与电流输出端装置、信号采集端装置之间的通讯状态，确认三台装置之间的无线通讯联系正常，如不正常，则发出报警信号；C、在控制端装置上，对电流输出端装置进行输出电流的参数设置，对信号采集端装置进行数据采集的相关数据设置，并通过无线通讯模块分别将所预设的设置参数分别对应发送至电流输出端装置和/或信号采集端装置；D、电流输出端装置按控制端装置的设置要求在规定的时刻向小信号输出非常规电流互感器的一次回路输出相应的电流幅值及角度；E、信号采集端装置通过连接到小信号输出非常规电流互感器输出端子箱的屏蔽电缆， 接收小信号输出非常规电流互感器的输出信号，在接收到相应的小信号输出非常规电流互感器输出的小电压信号后，再通过无线通讯�？榻觳獾降男〉缪剐藕欧⑺椭量刂贫俗爸茫籉、控制端装置对接收到的检测数据与预设定输出电流的参数进行比较，得到最终的试验结论，结束试验。
10.按照权利要求7所述的小信号输出型非常规互感器检验系统的检验方法，其特征是所述输出电流的参数设置至少包括对输出电流的幅值/大小以及角度/相位角的设置； 所述数据采集的相关数据设置至少包括对采集种类、采集频率、采集周期或采集时长的设置。
全文摘要
一种小信号输出型非常规互感器检验系统及检验方法，属测量领域。包括小信号输出非常规电流互感器和其输出端子箱，其设置一控制端、一电流输出端和一信号采集端；电流输出端经电缆与小信号输出非常规电流互感器一次回路连接；信号采集端经屏蔽电缆与小信号输出非常规电流互感器输出端子箱输出接口连接；控制端装置、电流输出端装置和信号采集端装置之间通过无线方式连接组成一个系统；控制端对电流输出端及信号采集端进行运行参数的设定和实现同步；电流输出端装置输出电流以模拟实际运行时的一次回路状况；信号采集端对小信号输出非常规电流互感器的数据采集/解析，送至控制端进行数据分析，得到试验结论。可广泛用于非常规互感器现场检验领域。
文档编号G01R35/02GK102253355SQ20111014520
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者张劲松, 张勇, 杨希明, 钟勇, 陈金木 申请人:上海市电力公司, 上海思南电力通信有限公司
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