基于互感器校驗(yàn)儀全自動(dòng)整體檢定的研究

宋健康

（福建省計(jì)量科學(xué)技術(shù)研究所，福建 福州 350003）

目前國(guó)內(nèi)互感器校驗(yàn)儀檢定工作基本上采用多種應(yīng)用不同標(biāo)準(zhǔn)比例電源如：電工式標(biāo)準(zhǔn)比例電源、電子式標(biāo)準(zhǔn)比例電源及電工電子式標(biāo)準(zhǔn)比例電源的互感器校驗(yàn)儀整體檢定方法[1]，其輸出的工作電壓U、工作電流I、采樣電壓UX和UY及采樣電流IX和IY都是通過手動(dòng)方式來設(shè)定輸出值，并只能用人工方式將被測(cè)互感器校驗(yàn)儀的顯示數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)比例電源的設(shè)定值進(jìn)行比較計(jì)算出誤差、處理誤差數(shù)據(jù)及人工編制檢定證書，檢定工作量大、時(shí)間長(zhǎng)并且容易出錯(cuò)。隨著電網(wǎng)設(shè)施不斷增加，電力計(jì)量裝置校驗(yàn)工作將日趨繁重，作為互感器校驗(yàn)工作的核心計(jì)量器具，校驗(yàn)儀的準(zhǔn)確度關(guān)系重大，互感器校驗(yàn)儀檢定工作形式亦無法滿足現(xiàn)階段互感器校驗(yàn)儀檢定工作需要，互感器檢定已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化[2]，校驗(yàn)儀檢定自動(dòng)化亦是發(fā)展的必然趨勢(shì)，同時(shí)將提高計(jì)量檢定試驗(yàn)室自動(dòng)化水平。

一、互感器校驗(yàn)儀檢定自動(dòng)化分析

互感器校驗(yàn)儀檢定工作完全由手動(dòng)操作完成。接線完畢后，人工調(diào)節(jié)校驗(yàn)儀整檢裝置檢定點(diǎn)輸出、記錄校驗(yàn)儀顯示數(shù)據(jù)、辨別校驗(yàn)儀是否合格、再調(diào)節(jié)、再記錄、再辨別，循環(huán)操作直至所有檢定點(diǎn)檢測(cè)完畢。從互感器校驗(yàn)儀檢定工作流程可以看出，校驗(yàn)儀檢定工作量主要集中在：檢定點(diǎn)較多，調(diào)節(jié)整檢裝置輸出操作多，校驗(yàn)儀數(shù)據(jù)記錄與判別。校驗(yàn)儀與其檢定裝置之間的接線是必須通過人工干預(yù)，但其檢定裝置的電壓/電流、差壓/差流信號(hào)輸出，校驗(yàn)儀測(cè)量結(jié)果獲取、輸出數(shù)據(jù)與測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比、判斷以及證書授權(quán)、打印完全可通過計(jì)算機(jī)、通訊、控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)：由控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)檢定裝置的電壓/電流、差壓/差流信號(hào)輸出，由通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)校驗(yàn)儀測(cè)量結(jié)果獲取，由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)輸出數(shù)據(jù)與測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比、判斷以及證書授權(quán)、打印。

二、校驗(yàn)儀全自動(dòng)檢定原理

校驗(yàn)儀全自動(dòng)檢定是通過計(jì)算機(jī)預(yù)先設(shè)定檢定規(guī)則并自動(dòng)完成誤差測(cè)量和誤差數(shù)據(jù)處理，使用該檢定方法及裝置的互感器校驗(yàn)儀整體檢定過程無需人工干預(yù)即可在較短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)完成1～多臺(tái)位校驗(yàn)儀檢定工作，并能自動(dòng)處理誤差數(shù)據(jù)和輸出檢定證書，其原理與互感器自動(dòng)檢定基本一致[3]。

為了實(shí)現(xiàn)校驗(yàn)儀檢定工作全自動(dòng)，采用全自動(dòng)電子式整檢裝置做為校驗(yàn)儀檢定標(biāo)準(zhǔn)源。以檢定電流為例：按圖1將線接好，檢定員通過計(jì)算機(jī)調(diào)用已設(shè)定的校驗(yàn)儀檢定規(guī)則，點(diǎn)擊開始；計(jì)算機(jī)按照檢定規(guī)則所規(guī)定的檢定點(diǎn)，逐一下發(fā)通訊指令，控制整檢裝置的輸出；校驗(yàn)儀整檢裝置接收到輸出指令后，根據(jù)指令規(guī)定的輸出值，調(diào)節(jié)輸出，待輸出穩(wěn)定后，反饋計(jì)算機(jī)輸出穩(wěn)定，計(jì)算機(jī)接收到通訊指令后，發(fā)送指令至校驗(yàn)儀，校驗(yàn)儀在收到指令后，開始采集、計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)源輸出的百分表、比差、角差，完畢后校驗(yàn)儀按照協(xié)議將數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，在專用軟件上顯示數(shù)據(jù)、并且與本次檢定點(diǎn)比對(duì)，計(jì)算誤差，判斷該檢定點(diǎn)是否超差，然后進(jìn)入下一個(gè)檢定點(diǎn)檢定。計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)視檢定信息，綜合互感器校驗(yàn)儀特點(diǎn)[4]，同步分析是否存在故障并報(bào)錯(cuò)。

三、全自動(dòng)電子式整檢裝置

全自動(dòng)電子式整檢裝置是校驗(yàn)儀全自動(dòng)檢定系統(tǒng)的核心，校驗(yàn)儀方面只需根據(jù)定義好的通訊協(xié)議改進(jìn)即可，就目前互感器校驗(yàn)儀檢定裝置技術(shù)條件完全可以由繼電器組或者可編程邏輯控制器（PLC）替代旋轉(zhuǎn)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)電壓/電流、差壓/差流的自動(dòng)調(diào)節(jié)，本文提出一種全電子式的整檢裝置，裝置原理如圖2。

全自動(dòng)電子式整檢裝置由標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器（5）、D/A、放大電路、功率電路（8）、正交變換電路（9）、繼電器組（12）、壓流變換電路（10）、隔離CT（14）、隔離PT（13）等部分組成。

裝置由標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器輸出2.5V正弦波，經(jīng)過D/A增益控制、放大、功率電路輸出電壓或者切換至壓流變換電路輸出電流，其值影響校驗(yàn)儀百分表測(cè)量值，該項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)為：1%～200%、分辨率：0.01%，也就是說需要滿足1.00～200.00倍的輸出范圍，裝置采用16位D/A增益改變范圍0～32768，通道輸出倍數(shù)范圍0～32768，輸出調(diào)節(jié)范圍0.01～327.68大于1.00～200.00的調(diào)節(jié)范圍；為了得到差壓、差流信號(hào)，裝置將百分表PT輸入端電壓接入相移回路為差流、差壓生成回路提供同相基準(zhǔn)以及正交基準(zhǔn)，微處理器響應(yīng)計(jì)算機(jī)指令，調(diào)節(jié)D/A對(duì)輸入基準(zhǔn)實(shí)施增益調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)比差、角差輸出全程控。校驗(yàn)儀檢定同相分量（%）指標(biāo)：0.0001～200.0、分辨率：0.0001，輸出范圍：0.0001～200.0，由于1個(gè)D/A很難達(dá)到需要的增益范圍，為此將增益范圍分段為：0.0001～0.1000與0.1～200.0，裝置采用2個(gè)14位D/A實(shí)現(xiàn)更寬的增益控制，14位D/A增益改變范圍0～8192，圖2中k2＝1000 * k1，k1通道輸出倍數(shù)范圍0～8192，輸出調(diào)節(jié)范圍0.0001～0.8192，k2通道輸出倍數(shù)范圍0～8192，輸出調(diào)節(jié)范圍0.1～819.2，通過加法電路增益調(diào)節(jié)范圍可達(dá)0.0001～819.2大于0.0001～200.0需求的調(diào)節(jié)范圍；正交分量控制與同相分量控制相同；裝置通過控制繼電器組切換電壓與電流、差壓與差流輸出，實(shí)現(xiàn)校驗(yàn)儀電流校驗(yàn)功能檢定、電壓校驗(yàn)功能檢定、阻抗校驗(yàn)功能檢定、導(dǎo)納校驗(yàn)功能檢定。

四、結(jié)語

以目前電子技術(shù)所能達(dá)到的精度及穩(wěn)定度尚不足以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)電子式整檢裝置，可在現(xiàn)有手動(dòng)式校驗(yàn)儀整檢裝置基礎(chǔ)上通過繼電器組或者PLC替換旋轉(zhuǎn)開關(guān)實(shí)現(xiàn)互感器校驗(yàn)儀檢定自動(dòng)化。

[1]劉慶余.互感器校驗(yàn)儀整體檢定述評(píng)上.電測(cè)與儀表，2003，3：12－17.

[2]趙乞濤，張國(guó)寶，等.可檢測(cè)多臺(tái)互感器的全自動(dòng)互感器校驗(yàn)裝置.電測(cè)與儀表，2003，7（40）：29－32.

[3]徐春燕，葉利.一種全自動(dòng)互感器校驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì).湖北電力，2006，10（30）：47－49.

[4]袁光忠.互感器校驗(yàn)儀使用注意事項(xiàng)及常見問題處理.電工技術(shù)應(yīng)用，2007，1：30－31.