CT分析仪如何保证对电流互感器状态和准确度的校验

2.3 直流低压法原理

依据互感器的基本理论，电流互感器的等效电路如图3所示，图中Ip为CT二次理想电流、Ie为泄漏电流、Is为CT二次实际电流、G为导纳实部、B为导纳虚部、Rs为二次绕组直流电阻、Xs为漏抗、Zb为二次负载。

图3 CT二次等效电路图

依据等效电路图和经典误差理论，可知CT的部分误差是由CT的导纳等因素造成的泄漏电流Ie引起的，其误差的表达式为：f=-Ie/Ip;由变比引起的CT误差为： (SR-N)/N。因此CT综合误差的表达式如下：

F=[1+(-Ie/Ip)]∗[1+(SR−N)/N]-1=(SR-N)/N−Ie/Ip−[(SR-N)/N](Ie/Ip) (1.1)

式(1.1)中：Ie=Is(Rs+jXs+Zb)(G−jB) (1.2)

因此(1.1)式可简化为F=(SR-N)/N−(Rs+jXs+Zb)(G−jB)Is/Ip (1.3)

考虑对于2级以上的互感器有：Is≈Ip; 将式(1.3)中的实部和虚部分开，得:

比差公式 f=-{G(Rs+ZbcosΦ)+B(Xs+ZbsinΦ)}+(SR/N-1) (1.4)

角差公式 δ= {B(Rs+ZbcosΦ)-G(Xs+ZbsinΦ)} (1.5)

式中：Xs为漏抗,Zb为二次负载,SR为CT额定电流比,N为CT实际电流比,Φ为二次负荷的功率因数角。

其中漏抗Xs可以忽略即令Xs=0。则只要测出N(实际电流比)，Rs(二次绕组直流电阻)，Y=G-jB(绕组在Es激励下50Hz的导纳)和二次负载Zb，代入(1.4)、(1.5)式中则可以计算出CT的比差和角差。其中测量导纳Y二次侧所加的激励Es 为实际工作状态时二次绕组中的感应电势，经过微机处理计算即可求得Y值。直流低压测试原理的关键在于实际电流比N的测量。依据互易原理，在保持CT铁心磁化状态不变的情况下，其实际电流比N等于用互易原理所得的实际电压比K,K的测试方法是在二次绕组加低压，同时测得一次绕组的感应电压，将这两个信号送入DSP中进行处理计算而得，然后代入公式即可测得比差和角差。

3 CT分析仪设计

本CT分析仪正是基于上述低压法，采用DSP处理器芯片，具备电流互感器现场校验、饱和曲线测试、CT二次负荷测量等多种功能。其测量原理如图4所示。

图4 CT分析仪原理框图

采用查询方式完成A/D转换器转换结果的数据采集。当输入电压信号超过设定的参考电压时，A/D转换器输出超量程信息，而当输入电压信号小于设定的参考电压时，A/D转换器输出欠量程信息。程序根据A/D转换输出的超欠信息判别量程是否适当。在自动量程选择期间，系统不响应键盘中断。在自动量程的实现过程中，采用逐级比较的方法进行。为了保持A、B信号通道的增益比例不变，采取了同步措施，即两个通道增益倍数一致变化，这样 该电路绝对增益精度并不重要。测量二次绕组直流电阻需要用直流电源，测量导纳和变比需要交流电源。因此仪器必须同时具备直流输出和交流输出的能力。为确保信号源要求精度采用模拟器件(Analal device)公司的AD7538芯片作为数字信号源【5】。为了提高输出波形频率的稳定性，振荡器采用了晶体振荡器，该振荡器(或分频后)可以和DSP的时钟同用一个电路。由于晶体振荡器的高稳定性和锁相环的优良特性，波形发生器的输出频率能达到更高的精度【6】。