1.前言

　　隨著數(shù)字化變電站和智能電網(wǎng)建設(shè)步伐的加快，電子式互感器得到了迅速的發(fā)展。

　　電子式互感器包括電子式電流互感器和電子式電壓互感器兩種。為了保證電子式互感器的準(zhǔn)確度，確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定，需要對互感器進行校驗。電子式互感器校驗系統(tǒng)用來對電子式互感器的比差和角差進行校驗。

　　與傳統(tǒng)互感器相比，電子式互感器在測量原理、結(jié)構(gòu)和輸出信號的方式上發(fā)生了根本的變化，其校驗原理和方法與傳統(tǒng)互感器校驗原理和方法完全不同，因此傳統(tǒng)互感器的校驗方法不能應(yīng)用到電子式互感器的校驗中。

　　LabVIEW 是一種圖形化的編程語言（G語言），區(qū)別于傳統(tǒng)的文本式的編程語言，它將各種功能封裝成函數(shù)模塊，能夠快速建立系統(tǒng)的圖形用戶界面，具有開發(fā)效率高，開發(fā)周期短的特點，在測試測量、信號處理中的應(yīng)用非常廣泛。利用LabVIEW開發(fā)環(huán)境編寫的程序稱為虛擬儀器程序（VirtualInstrument program），簡稱VI。

　　本文基于NI公司PCI-4474數(shù)據(jù)采集板卡以及LabVIEW開發(fā)環(huán)境建立了電子式互感器的校驗系統(tǒng)，結(jié)合同步信號卡和數(shù)字信號處理實現(xiàn)對互感器的檢驗。對于校驗10~500kV電壓等級的電子式電壓互感器和額定電流為5~5000A的電子式電流互感器能夠達(dá)到萬分之五的精度，具有精度高、性能穩(wěn)定可靠的特點，滿足對電子式互感器比差和角差校驗的要求。現(xiàn)場測試表明了本文所建立的校驗系統(tǒng)的有效性。

　　2.系統(tǒng)組成

　　校驗系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，系統(tǒng)硬件主要包括以下部分：

　　（1）標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流（電磁式）互感器（包括升壓、升流器）。使用標(biāo)準(zhǔn)互感器的目的是為校驗系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)輸出信號，且必須可溯源。互感器精度選取0.01級，目的是為了提高系統(tǒng)測量精確度。

　　（2）PCI-4474數(shù)據(jù)采集板卡。該板卡是從事高精度動態(tài)和瞬態(tài)測量的動態(tài)信號采集卡，具有4路同步采樣模擬輸入通道，輸入信號為-10~10VDC.另外，它具有24位分辨率，最高采樣速率達(dá)102.4kS/s.

　　（3）取樣電阻。選取阻值為80Ω，額定電流為0.05A的取樣電阻，精度為100ppm.

　　（4）電壓互感器100V（100/√3V）/4V，精度0.01級；電流互感器5A/0.05A，精度0.01級。

　　（5）同步卡：用來同步被試互感器合并單元及標(biāo)準(zhǔn)回路采集卡。

　　（6）合并單元：合并單元的主要功能是同步接收12路電子式互感器輸出的數(shù)字信號（12路信號按照IEC60044-8標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的DATASET數(shù)據(jù)通道定義），并按照IEC60044-8標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定幀格式并發(fā)送給繼電保護，測量及控制設(shè)備。

　　合并單元一般提供共12路電流和電壓信號（全部光纖傳輸），包括7路電流信號和5路電壓信號，它們按照一定的規(guī)則打包并通過以太網(wǎng)輸出。合并單元一般由用戶提供，遵循GBT-20840-7/8和IEC61580-9標(biāo)準(zhǔn)。

　　合并單元與校驗系統(tǒng)的連接主要包括兩個部分：一是同步脈沖信號連接，二是以太網(wǎng)的連接。合并單元與校驗系統(tǒng)連接框圖如圖1所示：

　　（7）工控機。工控機通過通信規(guī)約為IEEE488.2的PCI-GPIB卡與標(biāo)準(zhǔn)A/D轉(zhuǎn)換器相連。

　　（8）調(diào)壓器。

　　3.校驗系統(tǒng)原理

　　本校驗系統(tǒng)的工作原理可分為兩部分：電子式電流互感器校驗原理和電子式電壓互感器校驗原理。

　　3.1 電子式電流互感器校驗原理

　　將標(biāo)準(zhǔn)電磁式電流互感器與被試電子式電流互感器一次串聯(lián)，由升流器為互感器一次側(cè)提供電流，調(diào)節(jié)調(diào)壓器改變升流器輸出電流的大小。標(biāo)準(zhǔn)CT的二次側(cè)接標(biāo)準(zhǔn)電流互感器5A/0.05A，其二次側(cè)接標(biāo)準(zhǔn)電阻，取電阻上的電壓，并輸入到數(shù)據(jù)采集卡（PCI-4474）。電子式電流互感器二次側(cè)獲取的電流信號由光纖送入低壓側(cè)的合并單元。計算機通過數(shù)據(jù)采集卡獲取標(biāo)準(zhǔn)CT的測量結(jié)果及通過以太網(wǎng)獲取電子式電流互感器的測量結(jié)果，由計算和提供時鐘同步信號對被試電子式電流互感器和數(shù)據(jù)采集卡進行同步采樣。

　　經(jīng)過數(shù)字濾波、DFT運算等信號結(jié)果，計算出電子式電流互感器比值誤差和相位誤差。

　　校驗原理如圖2所示。

　　3.2 電子式電壓互感器校驗原理

　　電子式電壓互感器校驗原理與電子式電流互感器校驗原理類似，不同的是標(biāo)準(zhǔn)電磁式電壓互感器與被試電子式電壓互感器一次側(cè)并聯(lián)，由升壓器為互感器一次側(cè)提供電壓，通過調(diào)壓器來調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。標(biāo)準(zhǔn)PT的二次側(cè)接標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器100V（100/√3V）/4V并輸入到數(shù)據(jù)采集卡（PCI-4474）中。原理如圖3所示。　

　　系統(tǒng)軟件是LabVIEW開發(fā)環(huán)境，它是由前面板、框圖程序、圖標(biāo)/連接器三部分組成。

　　（1）前面板是LabVIEW的圖形用戶界面，能夠?qū)ο到y(tǒng)中的各種參數(shù)進行監(jiān)控，它由輸入控件和顯示控件組成，如圖4所示。

　　（2）框圖層序采用圖形化的編程語言編寫，相當(dāng)于文本式編程語言的程序語句，能夠?qū)崿F(xiàn)特定的功能。

　　（3）圖標(biāo)/連接器能夠?qū)abVIEW開發(fā)環(huán)境編寫的程序（VI）生成供其它VI調(diào)用的子VI，提高了程序的可讀性和開發(fā)效率。

　　4.系統(tǒng)特點及性能指標(biāo)

　　本校驗裝置適用于符合IEC61850-（9-1，9-2）標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字輸出以及IEC60044-7/8標(biāo)準(zhǔn)輸出的電子式互感器的實驗室和現(xiàn)場精度校驗。

　　4.1 系統(tǒng)特點

　　（1）用戶無需了解IEC61850或IEC60044-8，也無需設(shè)置MAC地址，即可檢定互感器誤差。

　　（2）檢定非傳統(tǒng)互感器（小信號輸出）。

　　（3）內(nèi)置4個通道24Bit sigma-delta AD滿足未來可能的出現(xiàn)的大運算量和其他的各種需求。

　　（4）可用八位半高精度數(shù)字萬用表（Agilent3458A）溯源。

　　4.2 技術(shù)指標(biāo)及性能（如表1所示）

　　5.基于LabVIEW的校驗系統(tǒng)界面設(shè)計

　　本校驗系統(tǒng)是基于LabVIEW8.6開發(fā)環(huán)境設(shè)計的，軟件界面包括三各部分：系統(tǒng)校驗界面、詳細(xì)參數(shù)分析界面和系統(tǒng)檢定界面。

　　系統(tǒng)檢定界面主要完成軟件計算后將結(jié)果統(tǒng)計顯示，如圖4所示，該界面是整個系統(tǒng)的核心。在參數(shù)配置完成后，點擊開始按鍵系統(tǒng)按照配置參數(shù)“一鍵式” 完成整個檢驗檢測，并能夠顯示標(biāo)準(zhǔn)源幅值百分比，系統(tǒng)速率、比差（最大值、最小值和平均值），相位差、最大值、最小值和平均值，每次比較的詳細(xì)參數(shù)引表 （比較次數(shù)、幅值百分比、比差、角差、相位差和本次比較數(shù)據(jù)是否自效等）。

　　6.總結(jié)

　　本文針對電子式互感器的工作原理和組成結(jié)構(gòu)，基于NI公司數(shù)據(jù)采集板卡結(jié)合LabVIEW開發(fā)環(huán)境建立了互感器的校驗系統(tǒng)，具有測量精度高、操作簡單的特點，具有一定的實用價值。