[發明專利]抗直流分量電流互感器誤差測試儀及其測試方法

在審

• 申請號: 201810356222.5
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108279396A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 顧紅波
• 申請（專利權）人: 南京丹迪克電力儀表有限公司
• 主分類號: G01R35/02
• 分類號: G01R35/02
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 董燕;周星瑩

1.一種抗直流分量電流互感器誤差測試儀，其特征在于包括殼體、抗直流分量電流互感器測試電路和數據處理單元，所述抗直流分量電流互感器測試電路和數據處理單元均設置在殼體內，抗直流分量電流互感器測試電路包括調壓器、升流器、第一整流二極管、第二整流二極管、限流電阻、第一半波電流采樣電阻、第二半波電流采樣電阻，所述調壓器的輸入端外接交流電源，調壓器的輸出端分別與升流器第一接線柱和第二接線柱連接，升流器第三接線柱分別與并聯的第一整流二極管的正極和第二整流二極管的負極連接，升流器第四接線柱與限流電阻連接，限流電阻與第一整流二極管負極之間連接有外置匹配電阻，第一半波電流采樣電阻第一接線柱與第二整流二極管正極連接，數據處理單元包括A/D采樣轉換模塊、數據處理模塊和ARM模塊，A/D采樣轉換模塊與數據處理模塊連接，ARM模塊獲取被檢電流互感器的基本測試信息，ARM模塊將輸入的被檢電流互感器基本測試信息發送至數據處理模塊。

2.根據權利要求1所述的抗直流分量電流互感器誤差測試儀，其特征在于殼體外側面上還設置有外置溯源接口第一接線柱和外置溯源接口第二接線柱，第一半波電流采樣電阻第二、三接線柱連接在外置溯源接口第一接線柱上，第二半波電流采樣電阻的兩個接線柱均連接在外置溯源接口第二接線柱上，外置溯源接口第一接線柱和外置溯源接口第二接線柱均與A/D采樣轉換模塊連接。

3.根據權利要求2所述的抗直流分量電流互感器誤差測試儀，其特征在于外置溯源接口第一接線柱與A/D采樣轉換模塊之間連接有第一可控增益放大器，外置溯源接口第二接線柱與A/D采樣轉換模塊之間連接有第二可控增益放大器。

4.根據權利要求1或2或3所述的抗直流分量電流互感器誤差測試儀，其特征在于還包括通信模塊和上位機，上位機與ARM模塊通過通信模塊連接。

5.根據權利要求1或2或3所述的抗直流分量電流互感器誤差測試儀，其特征在于還包括鍵盤和顯示器，鍵盤和顯示器均與ARM模塊連接。

6.根據權利要求4所述的抗直流分量電流互感器誤差測試儀，其特征在于還包括鍵盤和顯示器，鍵盤和顯示器均與ARM模塊連接。

7.根據權利要求1或2或3所述的抗直流分量電流互感器誤差測試儀，其特征在于還包括數據存儲器，數據存儲器與ARM模塊連接。

8.根據權利要求4所述的抗直流分量電流互感器誤差測試儀，其特征在于還包括數據存儲器，數據存儲器與ARM模塊連接。

9.根據權利要求1或2或3或6或8所述的抗直流分量電流互感器誤差測試儀，其特征在于還設置有散熱面板，散熱面板固定安裝在與第一半波電流采樣電阻和第二半波電流采樣電阻位置相對應的殼體底部的金屬底板上。

10.一種如權利要求1至9中任一項所述的抗直流分量電流互感器誤差測試儀的測試方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1，設置抗直流分量電流互感器的一次電流、二次電流以及二次負載；

步驟2，通過第一半波電流采樣電阻R1采集電流互感器的一次半波電流，通過第二半波電流采樣電阻R2測量二次電流，測量信號通過1至64倍的第一可控增益放大器和第二可控增益放大器放大后同步到A/D采樣轉換模塊端口，使得測量信號在1.2V～2.5V之間，峰值電壓小于4V，在A/D采樣轉換模塊的線性區間內；

步驟3，使用數據處理模塊控制A/D采樣轉換模塊對信號進行整周波512點采樣，得到離散數字信號，即第一半波電流通過電流互感器的數學模型分析：第一半波電流是一個非正弦量，第一半波電流通過第一半波電流采樣電阻產生半波電壓，使用A/D采樣轉換模塊測量得到離散電壓值，通過傅里葉FFT計算得出直流分量、基波分量、以及各偶次諧波分量的電流值，全波電流有效值為第一半波電流有效值的倍，第一半波電流經電流傅里葉變換之后的時域表達式為：

其中直流電流占比全波電流的45％，基波電流占比全波電流的50％，100Hz電流約占比基波電流的23％，還有其他偶次諧波電流也均有比例；半波電流的有效值等于它的各次諧波分量、基波分量和直流分量的有效值平方和的平方根值；

其中直流分量和偶次諧波是不參與電能計量的，其原因分析如下：

其中電壓為正弦波：u(t)＝Usin(ωt)

有功功率：

由于直流以及偶次諧波對功率計量為零，所以：

因此電流互感器需要將基波電流即能夠完整無誤的變換至二次才能夠計量準確；

因為電流互感器不能夠將直流分量反映至二次電流，所以二次電流的時域表達公式為：

由此推導出基波電流的比差值與角差值：

f_50Hz＝(K×I′₁-I₁)/I₁×100.0(％) (6)

式中K為電流互感器的一次電流與二次電流的電流比。