用于測試互感器的方法和裝置的制造方法
【專利說明】用于測試互感器的方法和裝置
[0001]本發明涉及用于測試互感器的方法和裝置。特別地，本發明涉及用于測試電壓互感器精確度的方法和裝置，但不限于該優選應用領域。
[0002]利用電磁感應或電容工作原理的電壓互感器是高壓技術的設備，并且是任何供電系統的組成部分。電磁感應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范圍內的非常高的電壓的高壓以及非常高壓的系統中，電壓互感器的電容式分壓器因此用作降壓器，其用于將高壓轉換到幾kV的中壓范圍內并且利用該電壓來供給互感器。
[0003]電壓互感器一方面用于將工作電壓變換為能夠通過信息技術進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技術。
[0004]互感器的經變換電壓還用于計費或保護目的。根據使用領域(計費或保護)，互感器必須符合特定的精確度等級。在標準DIN EN 60044-2中限定了用于電磁式互感器的精確度等級，而在標準DIN EN 60044-5中限定了電容式互感器精確度等級，這些標準現在正在被標準系列DIN EN 61869取代。
[0005]根據標準，電壓互感器根據它們的期望用途被分為不同精確度等級。根據等級，變換的相位角以及振幅誤差必須不超過特定值。互感器特別地被分為基于它們在額定電壓和額定負載下的最大容許百分偏差(電壓測量誤差)的等級(等級的示例為0.1 - 0.2 -
0.5 - 1.0 - 3.0)。在用于測量目的的互感器的情況下，所述等級必須在工作頻率(50Hz或60Hz)、具有例如0.8到1.0的感應性功率因數的額定負載(例如在25%到100%的范圍內)、和例如額定電壓的80%至120%的電壓下。在用于保護目的的互感器的情況下，等級必須在工作頻率、具有0.8的感應性功率因數的額定負載(25%到100% )、和額定電壓的5%到190% (根據接地故障系數)的電壓下。上述等級和極限值能夠根據國家變化，并且客戶也可以要求與其不同的值。
[0006]當考慮精確度等級時，會看出，電壓互感器必須是高精確度測量儀器，其在電壓傳輸系數方面以及在傳輸角度方面這兩個方面對其進行了非常高的精確度要求。不精確性可能會導致由于在傳輸能量的測量中的誤差而產生的高成本或者會危及安全工作。
[0007]為了測試互感器的精確度，目前它們根據需要被拆除，被替代互感器所替代并且被運輸到高壓實驗室用于精確度測試。復雜的措施導致高成本、長的停機時間以及在測試和安裝方面的高費用。為了補償成本和費用，過去已經設計了測試解決方案，其允許在原位以額定電壓進行測試并且由此使安裝和運輸方面的費用最少化。
[0008]然而，目前沒有在不使用互感器的大致額定電壓作為測試電壓的情況下在原位測試互感器精確度的方法。設備的非線性不允許直接在低壓下進行測試。
[0009]從電流互感器領域已知的方法不能完全移用到電壓互感器，這是因為互感器的參數由于寄生影響及其內部結構而不能被容易地確定。此外，已知方法沒有考慮電壓互感器損耗的非線性頻率依賴性特性。
[0010]因此，本發明的目的在于提供一種改進的方法和相應配置的裝置，借助于其能夠以低費用在原位測試互感器精確度，其中本發明特別適用于測試電壓互感器。
[0011]根據本發明，通過具有權利要求1的特征的方法和具有權利要求21的特征的裝置實現了所述目的。從屬權利要求限定了本發明的優選和有利實施例。
[0012]本發明提出了借助于等效電路對待測試互感器進行模擬并且通過評估由測試信號產生的互感器測試響應來自動確定互感器的與等效電路相關的精確度。與等效電路相關的精確度然后還自動地或利用計算機輔助地被轉換為互感器的與工作條件相關的精確度。
[0013]本發明總體上確保了互感器精確度的獨立測試，其中能夠通過互感器在低測試電壓下的傳輸特性來準確且可再現地概算互感器的工作狀態。
[0014]本發明能夠以便攜式測試裝置形式實施，使得能夠在原位測試互感器。本發明特別適用于測試電磁式或電容式電壓互感器，但是本發明能夠一般性地用于測試互感器精確度。
[0015]根據本發明的一個實施例，測量和計算模型被用于根據在低測量電壓下利用不同頻率獲得的測量結果得出與在工作條件下的特性相關的信息。作為其基礎，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不同變量確定。如果等效電路的所有參數都是已知的，則可以基于等效電路，根據互感器的電壓矢量圖計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]根據另一實施例，本發明能夠利用在可變頻率下互感器低壓側的低電壓和利用相應的損耗解析和計算模型來確定互感器的所有必需參數、互感器的變比和頻率依賴性線性或非線性鐵損。
[0017]根據本發明的另一實施例，使用互感器的等效電路，在該等效電路中復雜且分散的初級內部電容被考慮作為集總元件，并且使用用于確定初級內部電容的新方法以及在此基礎上的用于確定互感器的開路變換的方法。
[0018]根據本發明的一個優選實施例，考慮了繞組校正，其可以在制造互感器過程期間進行以符合精確度等級。
[0019]在本發明的其他實施例中，還能夠獨立地或組合地實施以下特征:
[0020]-在電容式電壓互感器的情況下，還能夠測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性和通量依賴性鐵損的仿真模型，該模型通過通量密度依賴性而將常規的根據經驗分析的損耗模型簡化為Ptot= C.f X.Wy，其中C、fx和Ψx描述了依賴于互感器以及依賴于頻率f和通量Ψ的分量。為了允許該簡化，對于相同相關通量來說在每種情況下利用不同頻率執行測量。最后，使用基于模型的方法，能夠確定動態系數C和頻率f的指數X以及通量Ψ的指數I。為了運行仿真模型，優選地在小于1V的低壓和O到50Hz的可變頻率下執行所述測量。
[0022]-等效電路的集總初級內部電容能夠基于具有精確的已知參考電容的參考測量值來確定。為此，在次級側上向電壓互感器施加具有可變頻率的低水平信號，以找出第一并聯共振。借助于添加的參考電容，然后有意地解調該共振頻率以在已知參考電容以及新調節的共振的情況下確定初級內部電容。僅在電磁式電壓互感器的情況下執行該方法，這是因為在電容式電壓互感器中使用的電磁式電壓互感器的情況下的內部電容對于50Hz左右的頻率范圍是可忽略的。
[0023]-能夠利用d.c.電壓信號確定等效電路的繞組電阻。
[0024]-能夠基于計算出的初級內部電容或基于所測量的短路電抗來確定等效電路的漏感之和。在具有一個繞組的互感器的情況下，漏感能夠被認為根據由經驗確定的值分離。在具有多個繞組的互感器的情況下，能夠基于單獨繞組的相互測量來確定與所關心的側相關的漏感。
[0025]總之，本發明允許在沒有獲得和了解所使用的材料的情況下獲得關于互感器精確度的完整信息，并且基于系列標準DIN EN 60044或目前的DIN EN 61869允許考慮具有不同功率因數和不同工作電壓的的可變負載。
[0026]以下會借助于附圖并且參照優選實施例來更詳細地解釋本發明。
[0027]圖1示出了電容耦合式電壓互感器形式的互感器的結構以及相應的等效電路。
[0028]圖2示出了根據本發明一個實施例的、用于測試互感器的測試裝置的簡化示意框圖。
[0029]圖3示出了將測試裝置耦合和連接到圖1所示的電容耦合式電壓互感器，以用于測試電壓互感器、特別地用于測試電壓互感器的總變比的示例。
[0030]圖4示出了將測試裝置連接到圖1的電壓互感器，以用于測試互感器的電磁式電壓互感器部分的變比以及用于測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本發明一個實施例的用于測試互感器精確度的方法的執行的流程圖。
[0032]圖6示出了根據本發明一個實施例的、使用鐵磁損耗模型來確定如圖1所示