用于測(cè)試互感器的方法和裝置的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于測(cè)試互感器的方法和裝置
[0001]本發(fā)明涉及用于測(cè)試互感器的方法和裝置。特別地，本發(fā)明涉及用于測(cè)試電壓互感器精確度的方法和裝置，但不限于該優(yōu)選應(yīng)用領(lǐng)域。
[0002]利用電磁感應(yīng)或電容工作原理的電壓互感器是高壓技術(shù)的設(shè)備，并且是任何供電系統(tǒng)的組成部分。電磁感應(yīng)工作原理主要是單相變壓器的原理；電容工作原理是電容分壓器、扼流線(xiàn)圈以及單相變壓器的組合。電容式電壓互感器用于例如具有幾百kV范圍內(nèi)的非常高的電壓的高壓以及非常高壓的系統(tǒng)中，電壓互感器的電容式分壓器因此用作降壓器，其用于將高壓轉(zhuǎn)換到幾kV的中壓范圍內(nèi)并且利用該電壓來(lái)供給互感器。
[0003]電壓互感器一方面用于將工作電壓變換為能夠通過(guò)信息技術(shù)進(jìn)一步處理的成比例的電壓；另一方面，它們用于以電流方式分離高壓和次級(jí)技術(shù)。
[0004]互感器的經(jīng)變換電壓還用于計(jì)費(fèi)或保護(hù)目的。根據(jù)使用領(lǐng)域(計(jì)費(fèi)或保護(hù))，互感器必須符合特定的精確度等級(jí)。在標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 60044-2中限定了用于電磁式互感器的精確度等級(jí)，而在標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 60044-5中限定了電容式互感器精確度等級(jí)，這些標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在正在被標(biāo)準(zhǔn)系列DIN EN 61869取代。
[0005]根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，電壓互感器根據(jù)它們的期望用途被分為不同精確度等級(jí)。根據(jù)等級(jí)，變換的相位角以及振幅誤差必須不超過(guò)特定值?；ジ衅魈貏e地被分為基于它們?cè)陬~定電壓和額定負(fù)載下的最大容許百分偏差(電壓測(cè)量誤差)的等級(jí)(等級(jí)的示例為0.1 - 0.2 -
0.5 - 1.0 - 3.0)。在用于測(cè)量目的的互感器的情況下，所述等級(jí)必須在工作頻率(50Hz或60Hz)、具有例如0.8到1.0的感應(yīng)性功率因數(shù)的額定負(fù)載(例如在25%到100%的范圍內(nèi))、和例如額定電壓的80%至120%的電壓下。在用于保護(hù)目的的互感器的情況下，等級(jí)必須在工作頻率、具有0.8的感應(yīng)性功率因數(shù)的額定負(fù)載(25%到100% )、和額定電壓的5%到190% (根據(jù)接地故障系數(shù))的電壓下。上述等級(jí)和極限值能夠根據(jù)國(guó)家變化，并且客戶(hù)也可以要求與其不同的值。
[0006]當(dāng)考慮精確度等級(jí)時(shí)，會(huì)看出，電壓互感器必須是高精確度測(cè)量?jī)x器，其在電壓傳輸系數(shù)方面以及在傳輸角度方面這兩個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行了非常高的精確度要求。不精確性可能會(huì)導(dǎo)致由于在傳輸能量的測(cè)量中的誤差而產(chǎn)生的高成本或者會(huì)危及安全工作。
[0007]為了測(cè)試互感器的精確度，目前它們根據(jù)需要被拆除，被替代互感器所替代并且被運(yùn)輸?shù)礁邏簩?shí)驗(yàn)室用于精確度測(cè)試。復(fù)雜的措施導(dǎo)致高成本、長(zhǎng)的停機(jī)時(shí)間以及在測(cè)試和安裝方面的高費(fèi)用。為了補(bǔ)償成本和費(fèi)用，過(guò)去已經(jīng)設(shè)計(jì)了測(cè)試解決方案，其允許在原位以額定電壓進(jìn)行測(cè)試并且由此使安裝和運(yùn)輸方面的費(fèi)用最少化。
[0008]然而，目前沒(méi)有在不使用互感器的大致額定電壓作為測(cè)試電壓的情況下在原位測(cè)試互感器精確度的方法。設(shè)備的非線(xiàn)性不允許直接在低壓下進(jìn)行測(cè)試。
[0009]從電流互感器領(lǐng)域已知的方法不能完全移用到電壓互感器，這是因?yàn)榛ジ衅鞯膮?shù)由于寄生影響及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)而不能被容易地確定。此外，已知方法沒(méi)有考慮電壓互感器損耗的非線(xiàn)性頻率依賴(lài)性特性。
[0010]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的方法和相應(yīng)配置的裝置，借助于其能夠以低費(fèi)用在原位測(cè)試互感器精確度，其中本發(fā)明特別適用于測(cè)試電壓互感器。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的方法和具有權(quán)利要求21的特征的裝置實(shí)現(xiàn)了所述目的。從屬權(quán)利要求限定了本發(fā)明的優(yōu)選和有利實(shí)施例。
[0012]本發(fā)明提出了借助于等效電路對(duì)待測(cè)試互感器進(jìn)行模擬并且通過(guò)評(píng)估由測(cè)試信號(hào)產(chǎn)生的互感器測(cè)試響應(yīng)來(lái)自動(dòng)確定互感器的與等效電路相關(guān)的精確度。與等效電路相關(guān)的精確度然后還自動(dòng)地或利用計(jì)算機(jī)輔助地被轉(zhuǎn)換為互感器的與工作條件相關(guān)的精確度。
[0013]本發(fā)明總體上確保了互感器精確度的獨(dú)立測(cè)試，其中能夠通過(guò)互感器在低測(cè)試電壓下的傳輸特性來(lái)準(zhǔn)確且可再現(xiàn)地概算互感器的工作狀態(tài)。
[0014]本發(fā)明能夠以便攜式測(cè)試裝置形式實(shí)施，使得能夠在原位測(cè)試互感器。本發(fā)明特別適用于測(cè)試電磁式或電容式電壓互感器，但是本發(fā)明能夠一般性地用于測(cè)試互感器精確度。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，測(cè)量和計(jì)算模型被用于根據(jù)在低測(cè)量電壓下利用不同頻率獲得的測(cè)量結(jié)果得出與在工作條件下的特性相關(guān)的信息。作為其基礎(chǔ)，使用被配置為用于該工作條件的等效電路，該等效電路的元件能夠根據(jù)不同變量確定。如果等效電路的所有參數(shù)都是已知的，則可以基于等效電路，根據(jù)互感器的電壓矢量圖計(jì)算互感器在不同工作條件下的量和相位方面的特性及其精確度。
[0016]根據(jù)另一實(shí)施例，本發(fā)明能夠利用在可變頻率下互感器低壓側(cè)的低電壓和利用相應(yīng)的損耗解析和計(jì)算模型來(lái)確定互感器的所有必需參數(shù)、互感器的變比和頻率依賴(lài)性線(xiàn)性或非線(xiàn)性鐵損。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，使用互感器的等效電路，在該等效電路中復(fù)雜且分散的初級(jí)內(nèi)部電容被考慮作為集總元件，并且使用用于確定初級(jí)內(nèi)部電容的新方法以及在此基礎(chǔ)上的用于確定互感器的開(kāi)路變換的方法。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，考慮了繞組校正，其可以在制造互感器過(guò)程期間進(jìn)行以符合精確度等級(jí)。
[0019]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，還能夠獨(dú)立地或組合地實(shí)施以下特征:
[0020]-在電容式電壓互感器的情況下，還能夠測(cè)試電壓互感器的電容式分壓器的精確度。
[0021]-能夠使用互感器的頻率依賴(lài)性和通量依賴(lài)性鐵損的仿真模型，該模型通過(guò)通量密度依賴(lài)性而將常規(guī)的根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析的損耗模型簡(jiǎn)化為Ptot= C.f X.Wy，其中C、fx和Ψx描述了依賴(lài)于互感器以及依賴(lài)于頻率f和通量Ψ的分量。為了允許該簡(jiǎn)化，對(duì)于相同相關(guān)通量來(lái)說(shuō)在每種情況下利用不同頻率執(zhí)行測(cè)量。最后，使用基于模型的方法，能夠確定動(dòng)態(tài)系數(shù)C和頻率f的指數(shù)X以及通量Ψ的指數(shù)I。為了運(yùn)行仿真模型，優(yōu)選地在小于1V的低壓和O到50Hz的可變頻率下執(zhí)行所述測(cè)量。
[0022]-等效電路的集總初級(jí)內(nèi)部電容能夠基于具有精確的已知參考電容的參考測(cè)量值來(lái)確定。為此，在次級(jí)側(cè)上向電壓互感器施加具有可變頻率的低水平信號(hào)，以找出第一并聯(lián)共振。借助于添加的參考電容，然后有意地解調(diào)該共振頻率以在已知參考電容以及新調(diào)節(jié)的共振的情況下確定初級(jí)內(nèi)部電容。僅在電磁式電壓互感器的情況下執(zhí)行該方法，這是因?yàn)樵陔娙菔诫妷夯ジ衅髦惺褂玫碾姶攀诫妷夯ジ衅鞯那闆r下的內(nèi)部電容對(duì)于50Hz左右的頻率范圍是可忽略的。
[0023]-能夠利用d.c.電壓信號(hào)確定等效電路的繞組電阻。
[0024]-能夠基于計(jì)算出的初級(jí)內(nèi)部電容或基于所測(cè)量的短路電抗來(lái)確定等效電路的漏感之和。在具有一個(gè)繞組的互感器的情況下，漏感能夠被認(rèn)為根據(jù)由經(jīng)驗(yàn)確定的值分離。在具有多個(gè)繞組的互感器的情況下，能夠基于單獨(dú)繞組的相互測(cè)量來(lái)確定與所關(guān)心的側(cè)相關(guān)的漏感。
[0025]總之，本發(fā)明允許在沒(méi)有獲得和了解所使用的材料的情況下獲得關(guān)于互感器精確度的完整信息，并且基于系列標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 60044或目前的DIN EN 61869允許考慮具有不同功率因數(shù)和不同工作電壓的的可變負(fù)載。
[0026]以下會(huì)借助于附圖并且參照優(yōu)選實(shí)施例來(lái)更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
[0027]圖1示出了電容耦合式電壓互感器形式的互感器的結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的等效電路。
[0028]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、用于測(cè)試互感器的測(cè)試裝置的簡(jiǎn)化示意框圖。
[0029]圖3示出了將測(cè)試裝置耦合和連接到圖1所示的電容耦合式電壓互感器，以用于測(cè)試電壓互感器、特別地用于測(cè)試電壓互感器的總變比的示例。
[0030]圖4示出了將測(cè)試裝置連接到圖1的電壓互感器，以用于測(cè)試互感器的電磁式電壓互感器部分的變比以及用于測(cè)試互感器的電容式分壓器的示例。
[0031]圖5示出了用于解釋根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于測(cè)試互感器精確度的方法的執(zhí)行的流程圖。
[0032]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、使用鐵磁損耗模型來(lái)確定如圖1所示