全自動互感器校驗裝置

山西省機電設計研究院 冀蘭風

全自動互感器校驗裝置

山西省機電設計研究院 冀蘭風

本文介紹了一種應用于實驗室的互感器校驗裝置，包括其結構，功能，特點以及整個裝置全自動是如何實現的。

互感器校驗裝置；互感器；校驗；全自動

概述

當今世界，互感器在電力系統中廣泛使用。根據國家計量法的規定，作為電能計量裝置的重要組成部分，用于計量的互感器必須定期進行檢驗。其中，計量用互感器誤差以及檢定尤為重要。隨著電力的發展，需要檢定的互感器越來越多，顯而易見用來檢定互感器的裝置迫切需要。多年來我們為了適應需求一直在研制互感器校驗裝置，首先必須準確地檢定互感器，其次要提高工作效率，即盡可能短時間內檢定出多只互感器的誤差，減少工作人員的勞動強度。為此，我們研制出一種全新的全自動互感器檢定裝置。下面介紹此裝置的實現以及實用性。

1.裝置結構

結構框圖如圖1：

圖1 全自動互感器檢定裝置結構框圖

整個全自動互感器檢定裝置分為三大部分：操作臺、主臺體和輔臺體。其中，操作臺有計算機以及虛擬儀器組成，用來控制整個裝置系統。主臺體則包括校驗儀、控制單元、電源以及紅外防護單元。其中，校驗儀用來測試誤差；控制單元用來控制輔臺；紅外防護單元用來控制電源輸出回路，實現防護作用。輔臺體則是由標準互感器變比控制單元和多工位控制單元組成。

2.技術參數與測量范圍

（1）電流互感器標準等級：0.05級，電壓互感器標準等級：0.05級。

（2）互感器校驗儀等級2.0。

（3）電壓量程100V、100/√3、電流量程5A、1A。

（4）誤差測量范圍：

被檢互感器等級0.01 0.02：同相范圍±0.9999%，正交范圍±9.999′被檢互感器等級0.05：同相范圍±0.9999%，正交范圍±99.99′被檢互感器等級0.1：同相范圍±9.999%，正交范圍±99.99′被檢互感器等級0.2 0.5：同相范圍±9.999%，正交范圍±687′被檢互感器等級1.0：同相范圍±20.00%，正交范圍±999.9′

3.主要功能介紹

3.1 裝置中的電源

電源作為裝置的核心部分，它會影響到整個互感器誤差的檢定。理想的交流電源是頻率穩定、電壓穩定、電阻小、輸出電壓波形為純正弦波。以前我們使用的電源是調壓器電源，這種電源電壓可調節，具有波形失真度小，調節細度高等優點，但這種電源也有不足之處，即造價高、體積大、重量大。鑒于這種情況，此裝置采用了一種基于SPWM技術的變頻調壓的試驗電源。電源的核心是單片機51和SA4828。原理框圖如圖2所示：

圖2 電源原理框圖

圖中，AC交流信號經過PFC（Power Factor Correction，功率因數校正）裝置、PWM DC/DC變換器、三相逆變電路、隔離輸出裝置后，輸出AC交流信號。由單片機MCS-51和SA4828配合控制SPWM信號。在控制電路中，單片機MCS-51對SA4828進行初始化、控制輸出脈寬和頻率，對采樣數據進行處理以形成閉環控制，實現保護信號的邏輯檢測。SET TRIP端對系統進行過流檢測，一旦發現故障就快速關斷PWM輸出。

其中SA4828對于頻率的調節可以做得很細，但是對于電源幅值的調節只能做到8位的細度，當把PFC輸出的DC 420V直接加到逆變器的母線上時，即使把電源幅值A設置到最?。?/p>

那么電源輸出的幅值大約0.9V，這對于一般的測試已能滿足要求，但是對電網計量用的電流互感器的測試，調節細度還沒有得到滿足。因此，在PFC輸出到SPWM逆變電路中間加入PWM DC/DC調節電路，把PFC輸出電壓調節到幾十伏，讓SPWM逆變器的幅值百分比由小到大進行調節（步進比為AC 0.09V），這時逆變器的輸出已能滿足互感器誤差檢定需要的調節細度。

當電源幅值百分數由小到大調節到100% 時，這時，CPU輸出指令，讓PWM DC/DC調節器以12bit的細度使SPWM逆變器母線上的電源值上升，從而使逆變器的交流輸出的以高細度的調節，滿足實驗要求。此電源波形好，諧波少，調節方便。

3.2 紅外防護功能

在實驗室進行高壓試驗時，因為即使反復提示小心操作，也難免存在安全隱患，所以需要保證工作人員和試品有足夠的安全距離。為此，我們安裝了紅外防護系統，在高壓實驗過程中，一旦發生人員誤闖，防護系統將及時切斷試驗電源輸出，同時以聲光形式報警。從而確保安全，消除安全隱患。

3.3 通訊

虛擬儀器與上位機通訊，用來顯示整個系統所有控制界面。在此系統中，我們采用了2.4GHz單片高速2Mbps無線收發芯片nRF24L01，來實現上位機與其他各個單元的無線通訊。使用無線通訊，可以簡化操縱臺與主臺及輔臺之間的連接，使得線路清晰，組合方便。

3.4 輔臺的自動控制

此功能主要針對的是電流互感器。由于在實際工作中，實驗室被檢電流互感器的種類很多，變比不同，所以接線也不同。如果每檢一只互感器就接線一次，進行這樣的重復動作會相當繁瑣，而且工作效率極低。為此，我們分別設計了互感器一次的自動切換和二次的自動切換。

（1）標準電流互感器一次的自動切換：對標準電流互感器的一次接線最多有8檔，每檔事先都接好，分別接入不同接觸器或繼電器的常開點，通過變比控制單元，根據實際工作中不同的變比來控制不同的接觸器或繼電器，實現互感器的一次自動切換。之前我們采用的是接觸器，但是接觸器有聲音大，接觸電阻大，容易壞等缺點。所以，后來采用了型號為WJ32E-12（200A 240V）的繼電器作為替代，每檔所需若干21-24mol、ZnO 24-27mol、V2O50.1-0.2mol，輔料為相當于主料0.01-0.02wt%的改性納米碳、0.01-0.02wt%的氧化鑭、0.04-0.05wt%的氧化硼、0.02-0.03wt%的ZrO2和0.02-0.035wt%的氧化鈷。且其公開了首先將改性樹木灰燼、納米二氧化硅先混合制備改性納米碳，本領域技術人員在此基礎上可以得到將鐵氧體成分中的部分氧化物先混合，再和其余成分混合的技術啟示。通過上述對背景技術的檢索可知，本領域技術人員在對比文件1的基礎上結合本領域常用的添加劑以及對各成分含量的有限調節即可得到權利要求1的技術方案。因此審查員在二通的時候指出權利要求1不符合專利法第22條第3款的規定。

5.總結

發明就是在構思的指導下將現有技術特征加以整合形成技術方案來解決問題，用技術方案背后的巧妙構思來體現智慧，用技術方案達到的技術效果來顯示貢獻。分析系列申請時，應當在經過對背景技術的大量檢索的基礎上，站在本領域技術人員的角度對系列申請的整體進行分析，領會申請人的智慧貢獻。上述系列申請，申請人僅僅是將本領域中一些常規的添加劑和部分非常規添加劑進行簡單混合申請50篇專利申請，其背后體現的是申請人有意謀求專利權，破壞了專利市場的誠信度，對鐵氧體領域的技術發展存在較小或不存在智慧貢獻。審查員在實質審查過程中應當抓住其技術方案背后的構思，把握發明和現有技術的實質。

[1]張偉波．創造性評判中如何實現有技術比對向構思比較轉變．第20卷第10期,第56-62頁,2014年．

[2]曹敏芳等．對參數特征表征的產品專利申請創造性審查思路和方式的探討,第20卷第12期,2014年．

[3]王自敏．鐵氧體生產工藝技術[M]．重慶:重慶大學出版社,第114-121頁,2013年1月．

[4]夏德貴．軟磁鐵氧體制造原理與技術[M]．西安:陜西科學技術出版社,2010年12月．

This paper introduces a kind of transformer calibration device used in laboratory, including its structure, function, characteristic and how to realize the whole automatic device.

Transformer calibrator; transformer; calibration; automatic