電子式電流互感器大電流合成的暫態(tài)波形電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了電子式電流互感器大電流合成的暫態(tài)波形電路，包括直流充電電源和波形輸出單元；波形輸出單元包括依次連接于直流充電電源的正極端的充電晶閘管、雙擲開(kāi)關(guān)、放電晶閘管、可調(diào)電阻和可調(diào)電感；以及與直流充電電源的負(fù)極端連接的低感分流器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的電子式電流互感器大電流合成的暫態(tài)波形電路，能夠?qū)敵龅臅簯B(tài)電壓波形和暫態(tài)電流波形的電流峰值、衰減時(shí)間常數(shù)進(jìn)行精確調(diào)整，以滿足不同型號(hào)電子式電流互感器試品的試驗(yàn)要求。
【專利說(shuō)明】電子式電流互感器大電流合成的暫態(tài)波形電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001〕 本實(shí)用新型涉及一種暫態(tài)波形電路，具體涉及一種電子式電流互感器大電流合成的暫態(tài)波形電路。

【背景技術(shù)】
[0002]電子式電流互感器的暫態(tài)試驗(yàn)包括直接法和等安匝法。直接法通過(guò)一個(gè)大容量且具備選相合閘功能的電流源進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)試驗(yàn)過(guò)程需要滿足一次回路對(duì)時(shí)間常數(shù)的要求。然而目前尚不具備進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的電流互感器大電流暫態(tài)試驗(yàn)設(shè)施；如當(dāng)額定電流為2“，對(duì)稱短路電流為40“時(shí)不能對(duì)其進(jìn)行暫態(tài)試驗(yàn)，即使世界上最大的大電流開(kāi)斷試驗(yàn)室的也無(wú)法滿足特高壓電網(wǎng)電流互感器的暫態(tài)誤差試驗(yàn)要求。
[0003]電子式電流互感器誤差校驗(yàn)過(guò)程中由于一次電流太大，在產(chǎn)品出廠試驗(yàn)、試驗(yàn)室檢驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)環(huán)境直接產(chǎn)生穩(wěn)定的一次額定試驗(yàn)電流均比較困難。因此采用一次導(dǎo)體均繞等安匝的方法，用軟導(dǎo)線在試品線圈沿圓周方向均勻繞制數(shù)匝線圈，作為一次等安匝線圈，使單匝較小電流通過(guò)等安匝即能產(chǎn)生等效的一次大電流作為試驗(yàn)電源。等安匝法適用于大電流互感器生的出廠試驗(yàn)、大容量613配套電流互感器現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)和以八的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)，但是，在采用等安匝法進(jìn)行電流互感器誤差試驗(yàn)過(guò)程中，其測(cè)量誤差與直接法的測(cè)量誤差存在偏差。
[0004]通過(guò)對(duì)直接法和等安匝法的分析可知，其試驗(yàn)偏差均是由于計(jì)量級(jí)和測(cè)量級(jí)的電流互感器引起的；計(jì)量級(jí)和測(cè)量級(jí)電流互感器的鐵芯磁密取值高于保護(hù)級(jí)電流互感器，且鐵芯截面積也更小。在電子式電流互感器實(shí)際運(yùn)行時(shí)，一次母線置于電流互感器中心位置，一次電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在鐵芯內(nèi)部分布較均勻，誤差性能滿足設(shè)計(jì)要求。在采用等安匝法進(jìn)行等效誤差試驗(yàn)時(shí)，雖然多匝一次導(dǎo)線在繞組圓周上均等分布，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)整體上分段均勻，但在每匝線圈平面附近的磁場(chǎng)最強(qiáng)，造成其對(duì)應(yīng)的鐵芯局部的磁密增高，甚至出現(xiàn)局部磁飽和，鐵損增加，一次勵(lì)磁電流加大，最終造成電流互感器誤差也相應(yīng)出現(xiàn)偏差。因此通過(guò)適當(dāng)增加電流互感器鐵芯截面、減小磁密取值、增加屏蔽繞組、優(yōu)化一次導(dǎo)線布置等改進(jìn)措施改善直接法與等安匝法的不等效問(wèn)題。
[0005]電子式電流互感器合成試驗(yàn)除了采用等安匝方法實(shí)現(xiàn)一次大電流輸出外，還要進(jìn)行穩(wěn)態(tài)工頻電流和直流暫態(tài)電流的合成，輸出符合標(biāo)準(zhǔn)要求的故障電流；因此，提供一種能夠?qū)﹄娮邮诫娏骰ジ衅鞯臅簯B(tài)電流峰值、衰減時(shí)間常數(shù)等重要參數(shù)進(jìn)行精確調(diào)整，以輸出滿足電子式電流互感器合成試驗(yàn)發(fā)暫態(tài)要求的波形產(chǎn)生電路顯得尤為重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本實(shí)用新型提供了一種電子式電流互感器大電流合成的暫態(tài)波形電路，所述電路包括直流充電電源和波形輸出單元；
[0007]所述波形輸出單元包括依次連接于所述直流充電電源的正極端的充電晶閘管、雙擲開(kāi)關(guān)、放電晶閘管、可調(diào)電阻和可調(diào)電感，以及連接于直流充電電源的負(fù)極端的低感分流器。
[0008]優(yōu)選的，續(xù)流二極管反向并聯(lián)在所述直流充電電源兩端；所述續(xù)流二極管的一端與所述放電晶閘管和可調(diào)電阻的連接點(diǎn)相連，另一端連接于所述直流充電電源的負(fù)極端和低感分流器之間；
[0009]優(yōu)選的，所述充電晶閘管、雙擲開(kāi)關(guān)和放電晶閘管的數(shù)目均為2 ；—個(gè)所述充電晶閘管、雙擲開(kāi)關(guān)和放電晶閘管的串聯(lián)支路連接于所述直流充電電源的正極端與所述可調(diào)電阻之間；另一個(gè)所述充電晶閘管、雙擲開(kāi)關(guān)和放電晶閘管的串聯(lián)支路也連接于所述直流充電電源的正極端與所述可調(diào)電阻之間；
[0010]優(yōu)選的，所述雙擲開(kāi)關(guān)分別通過(guò)儲(chǔ)能電容連接于所述直流充電電源的負(fù)極端和低感分流器之間；
[0011]當(dāng)所述充電晶閘管通過(guò)所述雙擲開(kāi)關(guān)與所述儲(chǔ)能電容連接時(shí)，所述直流充電電源、充電晶閘管和儲(chǔ)能電容組成充電電流回路；
[0012]當(dāng)所述放電晶閘管通過(guò)所述雙擲開(kāi)關(guān)與所述儲(chǔ)能電容連接時(shí)，所述放電晶閘管、儲(chǔ)能電容和所述續(xù)流二極管組成放電電流回路。
[0013]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)異效果是:
[0014]1、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，采用直流充電電源向儲(chǔ)能電容充電，通過(guò)控制直流電源的大小，從而控制波形輸出單元輸出的暫態(tài)電流的大??；
[0015]2、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，在直流充電電源的兩端反向并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管，使得在暫態(tài)電壓波形中的電壓過(guò)零極性反轉(zhuǎn)時(shí)，正向?qū)ㄔ摾m(xù)流二極管，諧振在電壓過(guò)零點(diǎn)停止，從而暫態(tài)電流波形和暫態(tài)電壓波形均符合試驗(yàn)要求；
[0016]3、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，采用雙擲開(kāi)關(guān)控制充電晶閘管和放電晶閘管的導(dǎo)通或斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)暫態(tài)電流波形和暫態(tài)電壓波形的合成控制；
[0017]4、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，分別采用兩個(gè)充放電晶閘管，能夠?qū)崿F(xiàn)電子式電流互感器大電流合成試驗(yàn)的重合閘控制；
[0018]5、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，采用可調(diào)電阻和可調(diào)電感對(duì)暫態(tài)電流波形和暫態(tài)電壓波形進(jìn)行精確調(diào)整。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]圖1是:本實(shí)用新型實(shí)施例中電子式電流互感器大電流合成的暫態(tài)波形電路原理圖；
[0021]圖2是:圖1中續(xù)流二極管05的工作原理圖；
[0022]圖3是:圖1中續(xù)流二極管05閉鎖時(shí)儲(chǔ)能電容器放電的諧振波形圖；
[0023]圖4是:圖3所示諧振波形圖的局部放大圖；
[0024]圖5是:圖1中續(xù)流二極管05導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)能電容器放電的諧振波形圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0026]本實(shí)施例中提供的適用于電子式電流互感器大電流合成試驗(yàn)的暫態(tài)波形產(chǎn)生電路原理如圖1所示，所述電路包括直流充電電源和波形輸出單元；
[0027](1):如圖所示波形輸出單元連接于直流充電電源和￡(:1試品之間，包括:充電晶閘管01和02，放電晶閘管03和04，續(xù)流二極管05，雙擲開(kāi)關(guān)1(1和1(2，儲(chǔ)能電容和02可調(diào)電阻，可調(diào)電感和低感分流器；
[0028]充電晶閘管01、雙擲開(kāi)關(guān)1(1、放電晶閘管03、可調(diào)電阻和可調(diào)電感依次連接于直流充電電源的正極端與試品之間；充電晶閘管02、雙擲開(kāi)關(guān)1(2、放電晶閘管04、可調(diào)電阻和可調(diào)電感同樣依次連接于直流充電電源的正極端與￡(:1試品之間；
[0029]續(xù)流二極管05反向并聯(lián)在直流充電電源兩端，續(xù)流二極管05的反向端分別與放電晶閘管的反向端連接，續(xù)流二極管05的正向端與直流充電電源的負(fù)極端連接；
[0030]雙擲開(kāi)關(guān)1(1和1(2分別通過(guò)儲(chǔ)能電容和02連接于直流充電電源與低感分流器之間。
[0031](2):波形輸出單元包括充電電流回路和放電電流回路，具體為:
[0032]當(dāng)雙擲開(kāi)關(guān)1(1與充電晶閘管01連接，雙擲開(kāi)關(guān)1(2與充電晶閘管02連接，此時(shí)直流充電電源、充電晶閘管、雙擲開(kāi)關(guān)和儲(chǔ)能電容組成充電電流回路；
[0033]當(dāng)雙擲開(kāi)關(guān)1(1與放電晶閘管03連接，雙擲開(kāi)關(guān)1(2與放電晶閘管04連接，此時(shí)放電晶閘管、雙擲開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)能電容和續(xù)流二極管組成充電電流回路；
[0034]圖2示出了續(xù)流二極管05再放電電流回路中的工作原理，其中續(xù)流二極管05的作用包括:
[0035]①、當(dāng)波形輸出單元為放電電流回路狀態(tài)時(shí)，向電路中續(xù)流，保護(hù)電路中的電子器件。
[0036]②、當(dāng)波形輸出單元為放電電流回路狀態(tài)時(shí)，續(xù)流二極管05在暫態(tài)電壓波形的電壓過(guò)零極性反轉(zhuǎn)時(shí)正向?qū)?，從而使得在電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)諧振停止，放電電流呈指數(shù)衰減，滿足暫態(tài)電壓波形的輸出要求；
[0037]￡1、圖2中雙擲開(kāi)關(guān)1(包括雙擲開(kāi)關(guān)1(1和1(2，儲(chǔ)能電容包括儲(chǔ)能電容和02 ；當(dāng)雙擲開(kāi)關(guān)X與放電晶閘管連接時(shí)，儲(chǔ)能電容、可調(diào)電阻町、可調(diào)電感[構(gòu)成典型的二階電路，由于可調(diào)電阻為毫歐級(jí)電阻，因此該二階電路為欠阻尼二階電路；圖3示出了儲(chǔ)能電容向可調(diào)電阻和可調(diào)電感放電，波形輸出單元輸出的暫態(tài)電壓波形和暫態(tài)電流波形，由于81(: 二階電路為欠阻尼二階電路，所以上述兩個(gè)波形均逐步衰減。
[0038]6、圖3所示的暫態(tài)電壓波形和暫態(tài)電流波形不符合本實(shí)施例試驗(yàn)的波形輸出要求，其暫態(tài)電壓波形和暫態(tài)電流波形的第一個(gè)峰值后的波形振蕩時(shí)間長(zhǎng)、穩(wěn)定性差；在實(shí)際電子式電流互感器大電流合成試驗(yàn)中，依據(jù)不同電壓等級(jí)的電子式電流互感器設(shè)定第一個(gè)峰值的大小和第一個(gè)峰值后的波形時(shí)間長(zhǎng)度。通過(guò)圖4可以確定暫態(tài)電壓波形的電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)，暫態(tài)電流波形的諧振電流達(dá)到最大值，若此時(shí)讓諧振停止，放電電流就會(huì)以一定的時(shí)間常數(shù)呈指數(shù)衰減，則暫態(tài)電流波形符合試驗(yàn)要求；
[0039]在暫態(tài)電壓波形的電壓過(guò)零極性反轉(zhuǎn)時(shí)，正向?qū)ɡm(xù)流二極管05，儲(chǔ)能電容被短路，破壞諧振條件，使諧振在電壓過(guò)零點(diǎn)停止，此時(shí)二階電路轉(zhuǎn)變?yōu)榇艘浑A電路，如圖5所示，暫態(tài)電流波形在電流達(dá)到最大值后按照此一階電路的零輸入響應(yīng)衰減，該暫態(tài)電流波形即符合試驗(yàn)要求；其中，諧振電流指的是儲(chǔ)能電容釋放的放電電流。
[0040]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電子式電流互感器大電流合成的暫態(tài)波形電路，其特征在于，所述電路包括直流充電電源和波形輸出單元； 所述波形輸出單元包括依次連接于所述直流充電電源的正極端的充電晶閘管、雙擲開(kāi)關(guān)、放電晶閘管、可調(diào)電阻和可調(diào)電感，以及連接于直流充電電源的負(fù)極端的低感分流器。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電子式電流互感器大電流合成的暫態(tài)波形電路，其特征在于，續(xù)流二極管反向并聯(lián)在所述直流充電電源兩端；所述續(xù)流二極管的一端與所述放電晶閘管和可調(diào)電阻的連接點(diǎn)相連，另一端連接于所述直流充電電源的負(fù)極端和低感分流器之間。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電子式電流互感器大電流合成的暫態(tài)波形電路，其特征在于，所述充電晶閘管、雙擲開(kāi)關(guān)和放電晶閘管的數(shù)目均為2 ;—個(gè)所述充電晶閘管、雙擲開(kāi)關(guān)和放電晶閘管的串聯(lián)支路連接于所述直流充電電源的正極端與所述可調(diào)電阻之間；另一個(gè)所述充電晶閘管、雙擲開(kāi)關(guān)和放電晶閘管的串聯(lián)支路也連接于所述直流充電電源的正極端與所述可調(diào)電阻之間。
4.如權(quán)利要求3所述的一種電子式電流互感器大電流合成的暫態(tài)波形電路，其特征在于，所述雙擲開(kāi)關(guān)分別通過(guò)儲(chǔ)能電容連接于所述直流充電電源的負(fù)極端和低感分流器之間； 當(dāng)所述充電晶閘管通過(guò)所述雙擲開(kāi)關(guān)與所述儲(chǔ)能電容連接時(shí)，所述直流充電電源、充電晶閘管和儲(chǔ)能電容組成充電電流回路； 當(dāng)所述放電晶閘管通過(guò)所述雙擲開(kāi)關(guān)與所述儲(chǔ)能電容連接時(shí)，所述放電晶閘管、儲(chǔ)能電容和續(xù)流二極管組成放電電流回路。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK204116478SQ201420465607
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】汪本進(jìn), 徐思恩, 王曉琪, 吳士普, 邱進(jìn), 余春雨, 毛安瀾, 馮宇, 杜硯, 李璿, 王玲, 陳曉明, 陳江波, 李輝, 許晶, 何妍, 周翠娟, 朱絲絲, 金逸, 袁宇波, 卜強(qiáng)生 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 江蘇省電力公司