王巒，翁一瀟，馬駿

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司檢修公司，湖北 武漢 430000）

在滿足現(xiàn)場大部分的電磁式電流互感器的精準(zhǔn)快速誤差檢驗的同時，還可以滿足在惡劣電磁環(huán)境中進(jìn)行電磁式電流互感器計量繞組錯誤的現(xiàn)場檢測要求，并實現(xiàn)測試效果的精準(zhǔn)穩(wěn)定，從根本上將GIS CT現(xiàn)場不能或難以檢定的問題解決掉，從而確保計量的準(zhǔn)確程度，將電力企業(yè)的社會形象提升上去，這也是本文實施以后的發(fā)展導(dǎo)向。

本文設(shè)計中所采取的檢測屬于異頻小信號方法。小信號是在互感器校驗時所用的大電壓和大電流信號相比而言的，因此小信號主要檢測的是小電壓和小電流。在實際的現(xiàn)場測試中，工頻高波諧波干擾以及工頻干擾信號是測試過程中的主要干擾源，對此，我們?yōu)榱吮M可能的降低干擾所帶來的影響，可以通過異頻干擾的測量方法應(yīng)對，同時在電路采樣前進(jìn)行高精度濾波和變頻電路的設(shè)計，有效地將干擾信號避免，讓采樣的精確度達(dá)到最高。

1 現(xiàn)行測試方法簡介

當(dāng)前關(guān)于電流互感器的誤差測試主要有兩種方法，那就是直接法與間接法，傳統(tǒng)的測試方法中大多都以直接法為主，詳情可見圖1所示。

圖1 直接法用于測量電流互感器的示意圖

如上圖1就是互感器誤差實驗所用的線路圖。在此過程里，互感器要在二次帶額定負(fù)荷與下限負(fù)荷中通過不同百點的額定一次電流展開誤差測量，通過被校驗互感器和標(biāo)準(zhǔn)互感器的相關(guān)數(shù)據(jù)對比，再通過校驗儀得到最后的誤差結(jié)果。

雖然直接法測試存在著它獨有的優(yōu)點，但是現(xiàn)場條件并不能滿足它的實施，所以這為直接法的現(xiàn)場測試帶來了困難。本系統(tǒng)所采用方法雖然原理上講屬于間接方法，但是我們在直接法測試的研究基礎(chǔ)上針對具體情況進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，最終形成了一種新的測試方法。

圖2 互感器等效電路圖

上圖2所展示的是較為常見的互感器等效模型，對它們的參數(shù)分別進(jìn)行測量，如它們的繞組電阻以及勵磁阻抗等，在改變它們運行狀態(tài)的前提下得到不同的參數(shù)值，我們可以通過經(jīng)典的誤差公式進(jìn)行模型在不同狀態(tài)下的誤差測量。由此可以發(fā)現(xiàn)，間接法在操作中不僅簡單高效，而且具備工作量較小等優(yōu)點。

2 測試方法的改進(jìn)研究

2.1 測試的原理分析

本文設(shè)計中所采取的檢測屬于異頻小信號方法。小信號是在互感器校驗時所用的大電壓和大電流信號相比而言的，因此小信號主要檢測的是小電壓和小電流。在實際的現(xiàn)場測試中，工頻高波諧波干擾以及工頻干擾信號是測試過程中的主要干擾源，為了盡可能的降低干擾所帶來的影響，可以通過異頻干擾的測量方法應(yīng)對，同時在電路采樣前進(jìn)行高精度濾波和變頻電路的設(shè)計，有效地將干擾信號避免，讓采樣的精確度達(dá)到最高。

2.2 測試方法改進(jìn)

小信號測試。在互感器經(jīng)典誤差理論的基礎(chǔ)上，通過小信號注入進(jìn)行影響互感器誤差中的特性參數(shù)值，并將其代進(jìn)誤差公式中進(jìn)行計算得出結(jié)果；測試信號相對較小，所以測試的過程中安全性更高。尤其是對于大變比互感器，該文電流互感器校驗裝置所輸出的信號是遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)方法所產(chǎn)生的信號的，測試原理如下圖3。

圖3 電流互感器原理圖

小信號檢測的設(shè)備儀器具有體積小且重量小等便捷特點，且小信號檢測設(shè)備的操作簡易效率高，但是在現(xiàn)場的電流互感器校驗中，若是出現(xiàn)沒有完全停電或者是一次母線仍舊有電的情況，那么將會給設(shè)備的檢測工作帶來干擾。因為帶電的高壓母線在一定的條件下是可以形成交變磁場及電場的，所以當(dāng)CT一次和二次的檢測中出現(xiàn)感應(yīng)電壓時，產(chǎn)生的電壓極有可能會疊加或者耦合到設(shè)備校驗的檢測信號中，最后導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)誤差。對于這種情況的干擾，我們通過異頻測量方法來進(jìn)一步提升測試結(jié)果的精準(zhǔn)度，電流互感器等效電路圖如下圖4。

圖4 電流互感器等效電路圖

異頻測量方法指的是區(qū)別于50Hz的測試信號，它的頻率范圍主要在40～60Hz，這個頻率和工頻相近但是又存在差別。在小信號技術(shù)基礎(chǔ)上的校驗儀頻率范圍在48～52Hz，得到互感器參數(shù)之后根據(jù)相關(guān)公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換最后測得結(jié)果?，F(xiàn)場的檢測中，工頻干擾信號和工頻高波諧波干擾信號是檢測中的主要干擾源，因此在測量中采用異頻信號來濾除干擾信號以提升檢測精準(zhǔn)度。異頻測量方法的使用可以在很大程度上提升檢測結(jié)果的可靠性。

2.3 誤差分析

在采集數(shù)據(jù)的過程中，需要將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。這便需要將原始數(shù)據(jù)離散化，所以在采樣過程中需要在一定時間間隔下采樣。這就像通過欄桿看風(fēng)景，總會有一部分風(fēng)景被欄桿擋住，所以不管采用的精度多高，采樣的過程中只能得到的是部分原始數(shù)據(jù)，因此難免會漏掉一部分有用的頻率，這種情況也被稱作柵欄效應(yīng)。數(shù)字信號在離散化處理中會產(chǎn)生頻率混疊的現(xiàn)象，但是這也只會在數(shù)字信號處理中出現(xiàn)，出現(xiàn)等步長離散采樣的時候就會有這種現(xiàn)象出現(xiàn)，并且對測試結(jié)果造成影響。

除此之外，所截取信號頻率成分是頻率分辨率整倍數(shù)時，信號轉(zhuǎn)換所得的相位和頻譜的準(zhǔn)確率是非常精確的，進(jìn)而可以準(zhǔn)確分析出信號相位及頻譜。相反的是，如果所分析的信號中含有一定程度的不準(zhǔn)確頻率成分或信號所含有的頻率類型無法確定，這時進(jìn)行FFT轉(zhuǎn)換肯定會出現(xiàn)頻譜的泄漏情況。

一般情況下減小頻譜泄漏影響的方法有兩種：一是延長采樣長度，二是采用加窗函數(shù)。第一種方法可以得到更為準(zhǔn)確的原始數(shù)據(jù)進(jìn)而與頻譜泄漏所帶來的影響相抵消，但是原始數(shù)據(jù)采集量的增加所帶來的是數(shù)據(jù)處理速度的降低。而第二種方法的選擇會帶來更加復(fù)雜的操作。

2.4 信號的頻譜校驗

實際工程應(yīng)用中，傅里葉變換在很多情況下是無法達(dá)到幅值和頻率的完美對應(yīng)。頻譜的泄漏一般都是很難避免的，對單諧波進(jìn)行加窗之后的理論誤差也只能達(dá)到36.4%，就算是十分合理的窗口也無法完全消除誤差。如漢寧窗口，其加窗誤差也只能達(dá)到15.3%，并不能完全消除誤差。這樣只能將所得的峰值譜線視作與其相對的頻率進(jìn)行估計，但即使這樣仍舊存在著較大的幅值誤差，且相位誤差也已經(jīng)達(dá)到正負(fù)九十度。這種情況下已經(jīng)不具備減少泄漏的作用，所以這時就需要采用其他的方法來計算和估計信號的幅值與頻率。