變頻便攜式伏安特性測試儀面板結構

變頻便攜式伏安特性測試儀面板結構一章 裝置特點與參數

是在傳統基于調壓器、升壓器、升流器的互感器伏安特性變比極性綜合測試儀基礎上，廣泛聽取用戶意見、經過大量的市場調研、深入進行理論研究之后研發的新一代革新型CT、PT測試儀器。裝置采用高性能DSP和FPGA、*制造工藝，保證了產品性能穩定可靠、功能完備、自動化程度高、測試效率高、在國內處于*水平，是電力行業用于互感器的專業測試儀器。

1.1 主要技術特點

功能全，既滿足各類CT（如：保護類、計量類、TP類）的勵磁特性（即伏安特性）、變比、極性、二次繞組電阻、二次負荷、比差以及角差等測試要求，又可用于各類PT電磁單元的勵磁特性、變比、極性、二次繞組電阻、比差等測試。

現場檢定電流互感器無需標準電流互感器、升流器、負載箱、調壓控制箱以及大電流導線，使用極為簡單的測試接線和操作實現電流互感器的檢定，的降低了工作強度和提高了工作效率，方便現場開展互感器現場檢定工作。

可精轉測量變比差與角差，比差*大允許誤差±0.05%，角差*大允許誤差±2min，能夠進行0.2S級電流互感器的測量，變比測量范圍為1~40000。

基于*變頻法測試CT/PT伏安特性曲線和10%誤差曲線,輸出*大僅180V的交流電壓和12Arms(36A峰值)的交流電流，卻能應對拐點高達60KV的CT測試。

自動給出拐點電壓/電流、10%(5%)誤差曲線、準確限值系數（ALF）、儀表保安系數（FS）、二次時間常數(Ts)、剩磁系數(Kr)、飽和及不飽和電感等CT、PT參數。

測試滿足GB1208（IEC60044-1）、GB16847(IEC60044-6) 、GB1207等各類互感器標準，并依照互感器類型和級別自動選擇何種標準進行測試。

測試簡單方便，一鍵完成CT直阻、勵磁、變比和極性測試，而且除了負荷測試外，CT其他各項測試都是采用同一種接線方式。

全中文動態圖形界面，無需參考說明書即可完成接線、設置參數：動態顯示參數設置，根據當前所選的試驗項目自動顯示其相關參數；動態顯示幫助接線圖，根據當前所選試驗項目，顯示對應的接線圖。

5.7寸圖形透反式LCD，陽光下清晰可視。

采用旋轉光電鼠標操作，操作簡單，快捷方便，極易掌握。

面板自帶打印機，可自動打印生成的試驗報告。

測試結果可用U盤導出，程序可用U盤升級，方便快捷。

裝置可存儲1000組測試數據，掉電不丟失。

配有后臺分析軟件，方便測試報告的保存、轉換、分析，可以用于試驗數據的對比、判斷與評估。

易于攜帶，裝置重量<9Kg。

變頻便攜式伏安特性測試儀面板結構1.2 裝置面板說明

裝置面板結構如右圖接線端子從左向右：

·紅黑S1、S2端子：試驗電源輸出

·紅黑S1、S2端子：輸出電壓回測

·紅黑P1、P2端子：感應電壓測量端子

·液晶顯示屏：中文顯示界面

·微型打印機：打印測試數據、曲線

·旋轉鼠標：輸入數值和操作命令

變頻便攜式伏安特性測試儀面板結構1.3 主要技術參數

變頻便攜式伏安特性測試儀面板結構第二章 用戶接口和操作方法

2.1 電流互感器試驗

在參數界面，用 旋轉鼠標切換光標到類型欄，選擇互感器類型為CT。

2.1.1 試驗接線

試驗接線步驟如下：

**步：根據表2.1描述的CT試驗項目說明，依照圖2.1或圖2.2進行接線（對于各種結構的CT，可參考附錄D描述的實際接線方式）。

表2.1  CT試驗項目說明

第二步：同一CT其他繞組開路，CT的一次側一端要接地，設備也要接地。

第三步：接通電源，準備參數設置。

變頻便攜式伏安特性測試儀面板結構2.1.2 參數設置

試驗參數設置界面如圖2.3。

參數設置步驟如下：

用 旋轉鼠標 切換光標，選擇要進行的試驗項目，當光標停留在某個試驗項目時，屏幕顯示與該試驗項目相關的參數設置；當光標離開試驗項目時，屏幕顯示所選試驗項目所對應的接線圖。

可設置的參數如下：

（1）編號：輸入本次試驗的編號，便于打印、保存的管理與查找。

（2）額定二次電流：電流互感器二次側的額定電流，一般為1A和。

（3）級別：被測繞組的級別，對于CT，有P、TPY、計量、PR、PX、TPS、TPX、TPZ等8個選項。

（4）當前溫度：測試時繞組溫度，一般可輸入測試時的氣溫。

（5）額定頻率：可選值為：50Hz或60Hz。

（6）*大測試電流：一般可設為額定二次電流值，對于TPY級CT，一般可設為2倍的額定二次電流值。對于P級CT，假設其為5P40，額定二次電流為1A，那么*大測試電流應設5%*40*1A=2A；假設其為10P15，額定二次電流為，那么*大測試電流應設10%*15*=7.。

如果用戶希望看到以下結果，需要準確設置基本參數（建議用戶設置）。

（1）匝比誤差、比值差和相位差

（2）準確計算的極限電動勢及其對應的復合誤差

（3）實測的準確限值系數、儀表保安系數和對稱短路電流倍數

（4）實測的暫態面積系數、峰瞬誤差、二次時間常數

對于不同級別的CT，參數的設置也不同，見表2.2。

表2.2  CT參數描述

第五步： 選擇右邊的開始按鈕進行試驗。

2.1.3 試驗結果

試驗結果頁，界面分別如圖2.4。    

對于不同級別的CT和所選的試驗項目，試驗結果也不同，見表2.3。

表2.3  CT試驗結果描述

2.2 電壓互感器試驗

在參數界面，用 旋轉鼠標切換光標到類型欄，選擇互感器類型為PT。

2.2.1 試驗接線

試驗接線步驟如下：

**步：根據表2.4描述的PT試驗項目說明，依照圖2.7或圖2.8進行接線。

表2.4  PT試驗項目說明

第二步：同一PT其他繞組開路。

第三步：接通電源，準備參數設置。

2.2.2 參數設置

PT的試驗參數設置界面如圖2.5。

參數設置步驟如下：

用 旋轉鼠標 切換光標，選擇要進行的試驗項目，當光標停留在某個試驗項目時，屏幕顯示與該試驗項目相關的參數設置；當光標離開試驗項目時，屏幕顯示所選試驗項目所對應的接線圖。

可設置的參數如下：

（1）編號：輸入試驗試驗編號。

（2）額定二次電壓：電壓互感器二次側的額定電壓。

（3）級別：被測繞組的級別，有P、計量等2個選項。

（4）當前溫度：測試時繞組溫度，一般可輸入當時的氣溫。

（5）額定頻率：可選值為：50Hz或60Hz。

（6）*大測試電壓：試驗時設備輸出的*大工頻等效電壓。

（7）*大測試電流：試驗時設備輸出的*大交流電流。

第四步： 選擇右邊的開始按鈕進行試驗。

2.2.3 試驗結果

試驗結果頁，如圖2.6。

對于不同級別的PT和所選的試驗項目，試驗結果也不同，見表2.5。

表2.5  PT試驗結果描述

2.3自檢頁

自測界面如圖2.8。在萬用表幫助下，自測功能可用于檢查設備是否損壞，測量電路是否正常。

2.3.1 參數設置

自測測試所需的參數如下表：

表2.6  自檢測試參數

測試電流或測試電壓設置后，設置測試頻率，裝置將輸出對應頻率的電壓或電流，并顯示檢測到的實際電壓或電流。在選擇電壓后，如果負載太小，導致實際電流有效值大于，則顯示過載信息。在選擇電流后，如果負載太大，導致實際測試電壓有效值大于100V，則也會顯示過載信息。

2.3.2 接線方法

·選擇電壓測試時，將S1短接另一個S1，S2短接另一個S2。用萬用表電壓檔測量S1和S2之間的電壓，若與實際電壓相符，說明設備能夠輸出電壓且電壓測量環節正常。

·電流測試時，將電源輸出的S1、S2端子短接。電壓回測的S1、S2不接。可在輸出的S1和S2之間串入萬用表電流檔，若萬用表測量的電流與實際電流相符，說明設備能夠正常輸出電流且電流測量環節正常。

2.4功能按鈕

2.4.1 參數頁功能按鈕

 (1)．系統工具

系統工具界面，如圖2.11。在該界面中可以進行時間校對、系統升級等操作。其中：調試用于出廠調試，升級用于軟件界面的升級。

(2)．幫助

（3）打印

用戶可以打印當前測試結果，此報告可做為現場試驗的原始記錄。

2.4.2 結果頁功能按鈕

(1)、勵磁曲線

在圖2.4或圖2.6的測量結果頁面，選擇勵磁結果，將出現勵磁曲線界面，如圖2.13：

(2)、勵磁數據

在圖2.13的勵磁曲線頁面，選擇勵磁數據將顯示勵磁數據界面，如圖2.14：

在上圖中可以顯示三種形式的勵磁數據：

實測：儀器升壓過程中實際捕捉的電壓、電流序列；

取整：對實測的勵磁數據按電流取整后的結果顯示，10mA以下按1mA遞增、10mA~100mA以上按5mA遞增、100mA以上按0.1A遞增，取整的結果便于數據記錄、比對；

：可以顯示任意電流點的勵磁數據；

(3)、5%、10%誤差曲線

只有保護級的互感器（包括暫態保護級）才有5%、10%的誤差曲線與誤差數據；在CT設置中選定為P/PR/PX/TPx的互感器，在試驗結果圖2.4界面中，選擇誤差結果將顯示5%誤差曲線，如圖2.15：

在圖2.15中，還可以選擇顯示10%的誤差曲線。保護互感器的10%誤差曲線是10%誤差數據的圖形化顯示，其含義是相同的，其含義為互感器復合誤差不大于10%時，其二次負荷與過流倍數的關系曲線。5%的誤差曲線是互感器復合誤差不大于5%時，其二次負荷與過流倍數的關系曲線。

(4)、5%、10%誤差數據

在圖2.15中，選擇誤差數據將顯示5%、10%的誤差數據，如圖2.16所示：

(5)、比差、角差表

只有測量級的互感器才有比差、角差結果表；在CT設置中選繞組級別為“計量”的互感器，且測試項目選擇了“誤差”項目的才會有比差、角差表。在圖2.4 CT測試結果界面中，選擇誤差結果，將出現比差、角差表，如圖2.17：

上圖中顯示了互感器分別在額定負荷與下限負荷下的比差、角差表，額定負荷是在CT設置頁面中，下限負荷規定為25%的額定負荷。

工頻電壓測試互感器綜合測試儀方法

傳統電磁性CT主要分為保護類CT和計量類CT。保護類CT主要測試其伏安特性、10%誤差曲線、和變比、極性等;計量類CT主要測試其變比、極性、比差、角差以及在各種一次電流、各種二次負荷時的比差、角差等指標。　　
一、傳統的工頻電壓電流法測試CT伏安特性和變比的方法

國內傳統的保護CT伏安特性的測試方法主要是手動調壓測量方式，測試原理見下圖。采用手動調節的自耦升壓調壓器輸出電壓，加到CT付方，用普通電壓、電流表進行讀數。兩人操作，一人操作調壓器，另一人讀數。當手調升壓器到某一數值時同時讀取電壓、電流數據，然后手工描繪伏安特性曲線。

通過手動調整調壓器輸出電壓通過升流器變換成大電流加到CT原方，測量付方電流，計算原付方電流之比，即可計算變比值。

傳統方法的主要缺點是接線復雜，耗費大量人工，速度慢，測量精度差，而且容意出錯。測試伏安特性時有時需要加到高達2000V電壓，因而人工操作安全性極差。

傳統方法顯而易見非常落后，亟待改進。　　
二、對CT的測試方法以及測試儀器主要經歷了三個階段的變化　　
1、一代儀器：半自動(手動調壓、自動測量)型CT伏安特性

基于傳統直接測量方法的基本原理，開發的一種數字記錄方法的測量裝置。將手調型調壓器和數字電壓電流測量部分以及單片機電路裝在同一裝置內，手動調節升電壓，單片機記錄數據，描繪伏安特性曲線。這種方法比全手動測試方法有了一點技術進步，但操作不方便，安全性和可靠型仍然不高。

主要缺點：工頻電壓測試互感器綜合測試儀方法

●人工操作，速度慢

●測量精度差不高

●由于人工直接調節，操作安全性極差

●直接產生大電壓電流進行測量，采用大調壓升壓器和升流器，因而笨拙粗重。　　
2、第二代儀器：全自動型，自動升壓法測試CT伏安特性，自動升流法測試CT變比極性　　微處理器控制的全自動型測試裝置。內置步進電機控制的全自動升壓器產生電壓，自動測量、描繪伏安特性曲線，計算10%誤差曲線;內置自動升流器測量CT變比、極性。測試原理見下圖。工頻電壓測試互感器綜合測試儀方法

主要特點：

●全自動測試：可以自動完成對CT的伏安特性、變比、極性、二次負載、10%誤差曲線的測試，簡化了試驗接線，測試效率高。

●較高精度測量：消除人工讀數及手動處理所帶來的測量誤差。工頻電壓測試互感器綜合測試儀方法

●安全性高：接線簡單，測試過程全自動，不需人工接觸，保證很高的安全性。

●測量結果的自動處理：實時顯示測試數據并描繪曲線，計算拐點，自動存儲和打印，上傳電腦存檔等。

主要缺點：

●仍屬于工頻直接測量法，需要產生高電壓和大電流進行測試

●由于使用大調壓升壓器和升流器，體積重量大

●由于需測量的電壓和電流范圍寬，因而測量精度無法做到很高，因此只能用來測試保護型CT，無法測試測量型

CT　典型代表：CT伏安變比極性綜合測試儀　　
3、第三代儀器：低頻法測試伏安特性，電壓法測試變比和極性，可以涵蓋保護CT和計量CT的完整通用測試

低頻法測試伏安特性的原理：在CT的勵磁電感相同的情況下，勵磁阻抗值與頻率成正比。因此，要使勵磁電感達到相同飽和，所施加電壓的頻率越低則電壓的幅值越低，這就是低頻法測試伏安特性的基本原理。低頻法測量可以降低所加電壓幅值(即降低所加電壓的功率)，從而實現體積小重量輕，并且測量精度大大提高，既可用于保護CT的伏安特性也可用于計量CT的比差角差測量。該法可以實現對所有CT的全面完整測試。

電壓法測量變比的原理：在CT二次繞組上施加交流電壓，在原方將會產生感應電壓，二次繞組鐵心上的交流電壓與一次側感應電壓幅值之比理論上等于匝比，與在一次側通大電流的直接法相比，這種變比測試方法不需要大電流，具有測試設備容量小、安全可靠等特點。這種CT變比測試方法也被稱為間接法。

主要特點：

●功能全面：可用于各種型號CT(含TP類)的伏安特性、10%誤差曲線、變比、相位、極性、二次繞組電阻、二次回路負荷、比差以及角差以及在不同工作電流、不同負載情況下的比差、角差等穩態或暫態特性測試

●測量校核各種型號的CT，包括保護CT、計量CT、TP級暫態CT、勵磁飽和電壓達到30KV的CT、變壓器套管CT

●覆蓋從保護CT、計量CT的全面通用測試，包括TP級暫態CT、飽和電壓高達數萬伏的CT、變壓器套管CT等。這是工頻直接法*的技術和應用優勢

●高精度測量：由于測量電壓范圍小，可以實現高測量精度，精度達0.05%

●僅需輸出較小電壓和功率，因而體積小，重量輕，輕小便攜

●測量結果的自動處理：實時顯示測試數據并描繪曲線，自動存儲和打印。并可上傳電腦管理和存檔。

主要缺點：

●由于采用直接法測量，不輸出大電流，因而不能作為大電流源順便供現場輸出大電流使用　　有些類型的儀器并無高精度測量功能，因而主要只能用于保護CT的伏安特性和變比極性等的較簡單測試，無法用于比差、角差測試，更無法用于計量CT的測試

典型代表：CT參數分析儀　　
三、變頻測量法的基本原理

CT伏安特性測量的原理電路如下圖：CT一次側開路，從二次側施加電壓，測量所加電壓V與輸入電流I的關系曲線。此曲線近似CT的勵磁電勢E與勵磁電流I的關系曲線。

設CT勵磁繞組在某一勵磁電流I時的激磁電感為L，激磁阻抗為Z，則： V=I·Z

電感L與阻抗Z之間具有下述關系：Z=ω·L=2πfL則：V=I·2πfL由公式中可見在某一激磁電感L時所加電壓V與頻率f成正比關系。

假設當f=50Hz時，為達到勵磁電流Ix，所需施加的電壓Vx為2000V　　Vx=I·2πfL=Ix·2πfL=2000V，若施加不同頻率： f=50Hz，Vx=2000V　f=5Hz，Vx≌200V　　f=0.5Hz，Vx≌20V

由此可見需要使CT進入相同飽和程度，施加較低頻率信號所需電壓可以大幅度降低這就是變頻法的基本原理。

在此必須嚴格注意，所需電壓并非與頻率呈線性比例關系，并非隨著頻率等比例降低，需要嚴格按照互感器的數學模型進行完整的理論計算。