宽量程电流互感器自动化检定平台

一、项目概述

由于国家电网公司已推广出宽量程低压电流互感器的应用，目前已在多地开展试点，不久面临宽量程互感器将全方面取代普通低压电流互感器的局势。同时，宽量程互感器的企业标准《Q/GDW 10572.1-2020 计量用互感器技术规范 第1部分：低压电流互感器》已于2021年发布，该规程定义了宽量程低压电流互感器和2000A、3000A低压电流互感器的标准化外型，对其进行全检验收检定提出了明确的要求，因此，省级计量中心对宽量程低压电流互感器和2000A、3000A低压电流互感器的检定能 力进行建设十分紧迫。

为了响应和满足低压电流互感器测量新规程的相关要求，提高节能水平和工作效率，根据项目建设需求，本项方案将对互感器检定装置进行技术更新、升级和改造，满足低压电流互感器新老规程的测试要求，提高现代化智能水平，实现实验室仪器和数据互联互通。

本项目的实施一方面推进宽量程电流互感器到货后批量自动化全检验收工作，为宽量程电流互感器的推广提供技术支撑，另一方面也可以改善目前流水线存在的不足和缺陷，满足2000A和3000A低压电流互感器的检定要求，保证电能计量的准确性。

二、国内外现状

国网省计量中心目前只具备1500A及以下变比的普通低压电流互感器检测能力，不具备宽量程和2000A、3000A低压电流互感器的检测能力。计量用电流互感器的额定电流是按照用户使用的满负荷电流而设定(即依据用户装设的变压器容量来设定的)，而绝大多数用户用电负荷电流的变化范围是非常大的，实际负荷电流过大时可超过额定电流的200%，微弱时可能低于额定电流的1%。在这两种应用场景下，普通的计量用低压电流互感器已无法实现准确计量。

而宽量程电流互感器(以下简称“宽量程互感器”)，其设计的电流准确计量工作范围为额定电流的0.1%～200%。可保证在微弱电流、超额电流的情况下准确计量。

三、项目设计标准依据

1、《计量检测体系确认规范》(JJF-1112-2003);

2、GB 20840.1-2010 互感器 第1部分：通用技术要求

3、GB 20840.2-2014 互感器 第2部分：电流互感器的补充技术要求

4、JJG 1021-2007 电力互感器检定规程

5、JJG 313-2010测量用电流互感器检定规程

6、Q/GDW 1572-2014 计量用低压电流互感器技术规范

7、JJG 1139-2017计量用低压电流互感器自动化检定系统

8、Q/GDW 10572.1-2020 计量用互感器技术规范 第1部分：低压电流互感器

四、项目设计主要功能

1、电流互感器误差试验;

2、电流互感器变比极性测试;

3、电流互感器变差试验;

4、电流互感器磁饱和裕度试验;

5、电流互感器剩磁影响试验;

6、电流互感器充磁试验;

7、电流互感器退磁试验;

8、电流互感器交流耐压试验;

五、项目设计主要特点

1、采用流线型设计，造型大气、美观;

2、采用8寸大屏触摸幕液晶显示，操作简单、方便;

3、试验范围广，被试品从0.001级～10级都可以准确测量;配合多工位测试台可一次进行最多12只电流互感器测量。

4、电流量程宽，百分表0.1%～200%之间任意点准确定位和准确测量;自动定点、换档,按互感器相关规程规定，自动调压至测量点并稳定，时间短，重复性好，尤其解决了SS级电流互感器0.1%～1%的定点。

5、自动换档：测量过程中可根据测量数据大小自动切换量程。通过上位机软件控制校验仪对互感器自动进行不同的功能测量，进行档位的切换及变比切换。

6、自动测量：当校验台调压至规程要求的测量点时，校验仪即自动对误差数据进行测量，测量值超出时自动报警提示，可根据规程要求的测量点，按不同精度要求，自动进行满载及轻载测量。

7、具有自动错误报警、过流保护、接线错误等报警功能，自动判断极性错误及变比错误，另具备各种保护功能及门控功能。

8、自动化整：互感器管理软件可根据被试互感器的准确度等级自动进行误差数据化整，并判断是否超差。

9、专用测试台在上位计算机的控制下通过控制箱可进行标准互感器的变比的全自动切换以及在控制箱的单独控制下进行变比的手动切换;

10、 通过软件可以自动控制、自动测试、自动判断、自动输出报表，生成证书;软件可以根据客户需求进行相应的更改。软件能与国网调度平台连接的标准接口服务，便于以后与自动流水测量系统共享数据，提供在服务器或其他机器上的查询及打印作业。可实现设备互联互通，远程测试、数据共享。

六、项目设计方案

本项目在保持现有的测试能力下，进一步扩展产品的试验范围，强化产品的试验能力，满足互感器各新老规程试验要求，进一步提高产品的稳定性、可靠性、观赏性，和智能化程度，降低互感器检定对人员的要求，提高检验工作效率。

系统包括主控台、辅助测试台、两大部分。主控台包含校验仪、负荷箱、调压器、控制器等部分组成;辅助测试台包括12工位接线平台、一次二次控制器、升流器及标准互感器等部分组成。

试验时根据测量需求，设置控制软件相关参数和信息，向校验仪发送测试命令，互感器校验仪将按测量逻辑对负载箱、调压器、辅助接线台等控制，然后自动升流、测量。测量过程中，校验仪自动将检定结果上传至计算机，用户通过人机交互接口进行检定结果查看、报告生成等操作。

(1)主控台设计

主控测试台主要集成了自动调压器和控制系统，为了调压输出快、准、稳、细，采用大小粗细调压方式配合，两者精密无缝对接，粗调采用脉冲电机，通过改变脉冲频率调节电机的速度，使控制更线性更平稳，通过串口通讯，接收任何主机的控制。微调采用线性程控电源，16位线性输出，输出分别率达0.0001V,输出电压0～10V，可以让调接细度足够的小，完全可以满足电流百分表0.1～200%的试验要求。主控制台如图1。

图1 主控测试台

(2)辅助测试台设计

辅助测试台集成了电流标准互感器、一次切换开关和二次切换控制板。传统的一次回路采用的两回路，小变比电流回路通过接触器出线压接到接线钳上，大变比电流回路直接压接到另一个接线钳上，这样接线相对麻烦一些，切换噪音也较大，小变比回路电阻不太稳定等缺点。

本设计采用一次回路全部通过多组大电流继电器切换，多只继电器并联使用，直流电压控制，避免交流互相干扰，通过二次切换板的输出控制信号控制，减少外部控制连接线，一次回路只需两个接线钳即可，这样接线方便，切换无噪音且通流稳定，可提高测量的稳定性。辅助测试台如图2。

图12 辅助测试台

(3) 宽量程互感器校验仪设计

机箱采用4U高级机箱，微处理器采用专业工业控制芯片DSP2803单片机控制，使它控制更加稳定、可靠;使用8寸大屏触摸液晶显示,图像更加清晰、明亮，操作更加方便、大方、随心所欲。界面美术化设计，对参数设置界面、输入界面、提示界面、测试界面、精度修正界面、仪器使用说明和接线图等进行美术化设计。对易受干扰的测差模拟板采用屏蔽盒。内部元部件布局合理。

高可靠性。主板与模拟板全隔离。三相之间全隔离，满足高级测差要求。校验仪电磁兼容能力可通过群脉冲、电磁辐射检验。

功能全方面。增加物联网WiFi+蓝牙+RFID电子标签(预留位置)。零位、相移、线性等精度可软件修正。后期可扩展智慧实验室通信加密芯片。

智慧量传实验室互联互通标准化。硬件全隔离串口RS232、RS485;网口。软件协议满足互联互通要求。

百分表回路信号采用两级4096倍放大，使0.1%点电流放到到最佳采样点;KD回路电流在微信号时采样IV放大电路直接测量，这样能足够满足0.1%点电流下的真实误差。

七、项目设计技术指标

(1)主控台技术指标

1、装置环境条件：

温度：(-20～60)°C 相对湿度：<80%(25°c)<>

海拔高度：<2500mm>

电源电压：220V±10V 外界干扰：无振动，无强电磁干扰

2、装置主要技术指标：

调压方式 ：接触式大调压器配合线性功放电源;

大调压器 ：输入220V，输出 0～250V，输出功率20KVA,频率50Hz，

线性功放 ：输入220V，输出0～10V，输出功率500VA，频率50Hz，串口控制

调节细度 ：大调：0.5V ，最小微调：优于0.001V，

百 分 表 ： 测试精度：1%，显示范围：0.05～200%

二次量程 ： 电压(V)：220V、150V、100V、100V/√3、100/3V 电流(A)：1、5

自动稳定点：电压(%)：20、50、80、100、120(或任意设点)

电流(%)：0.1%、0.5%、1、5、20、100、120(或任意设点)

(2)辅助测试台技术指标

多工位电流互感器辅助测试台配套的带升流器的标准电流互感器，在测量中具有升流和作为标准互感器和切换二次等多种功能，技术指标如下：

1、通道：12工位

2、一次电流：1A～2000A (200%)

3、二次电流：1A、5A(200%)

4、频率：50Hz

5、准确度等级：0.01(S)级(可换配)

6、升流器电压：250V

7、升流器容量：20KVA

8、额定负荷：5VA

9、下限负荷：2.5VA

10、功率因数：1

11、额定电压：500V

(3)配套宽量程校验仪技术指标

1、功能特点

1)采用电子式原理，结合先进的DSP技术，使采样频率更高，测试数据更真实更稳定。

2)使用8寸大屏幕触摸屏液晶显示，全中文提示，操作简单方便，可实时存储和浏览大量的测量数据。

3)测量精度达2级，分别率到10*10-6。

4)具备自动和手动测量功能。

2、技术指标

1)试验环境

温 度：-20°C～60°C 参比温度：+20°C

相对湿度：<85%(25°c)>

海拨高度：<2500m>

电源频率：50Hz ±0.5Hz 电源电压：180～250V

2)测量范围：

同相分量(%)：0.000001～200.0 分辨率：0.000001

正交分量(分)：0.00001～999.9 分辨率：0.00001

阻抗(W)：0.0001～59.9 分辨率：0.0001

导纳(ms)：0.0001～59.9 分辨率：0.0001

3)基本误差：

同相分量： DX=±(X×2%+Y×2%±2个字)

DY=±(X×2%+Y×2%±2个字)

百分表： 1级

4)工作范围：

电流：(0.05%～200%)IN(In=5A)

(0.1%～200%)IN(In=1A)

电压：(20%～200%)Un

5)工作负荷：

电流：To对Tx<0.05w cosj="1<">

电压：a对x<0.125va>

6)极性指示

电流：在额定工作电流的2%以上，测试时可将整检台的To、Tx分别接到校验仪的To和K，校验仪的D与大地短接，此时误差为100%，应有极性指示。

电压：额定工作电压的5%以上，测试时将a短接K，X短接D，此时误差为100%，应有极性指示;

7)绝缘和耐压试验及说明：

端子To、Tx和( )端子相通K和D端子均与( )端子不通

8)通讯接口：2路232,1路485，1路网口控制输出。

(4)宽量程电流负荷箱技术指标

具有专业工业控制芯片DSP2803单片机控制，使它控制更加稳定、可靠;操作更加方便、大方、随心所欲;使用8寸大液晶屏显示,图像更加清晰、明亮。

1、环境条件:

温度：15℃-25℃

湿度：<70%(25℃)<>

海拔：<1500m<>

二次电流： 5A、1A

额定容量(5A)：2.5VA～20VA {2.5、3.75、5、6.25、7.5、10、12.5、15、20VA}

额定容量(1A)：1VA～5VA {1.0、2.5、3.75、5VA}

测量范围： 电流： 0.1%～200%

准 确 度： ±3%±0.05VA

试验电压： 2KV

控制方式：自动、手动

通讯方式：串口232通讯

(5)宽量程标准电流互感器技术指标

一次电流：5A～2000A

二次电流：5A、1A

试验范围：0.05%~200%

频　　率：50Hz

准确度等级：0.02SS级

升流器电压：250V

额定负荷：5VA

下限负荷：2.5VA

功率因数：1.0

(6)升流器技术指标

一次电流：0～4000A

频　　率：50Hz

升流器电压：250V

升流器容量：20kVA

八、设备配置清单：