电dsdhtruiy流互感器的虚拟检测系统

1、电流互感器的虚拟检测系统艾欣郝玉山杨以涵宋家骅摘要应用虚拟仪器技术，研制出一套适用于电流互感器稳态准确度和暂态饱和特性的检测系统。这套虚拟检测系统具有测量、显示和分析等功能，可以通过数字和图形方式自动给出测量和分析的结果，适用于二次额定电流为5A及以下各种类型电流互感器的检测。关键词电流互感器虚拟仪器检测稳态暂态Virtual Measuring Systems of Current TransformerAi Xin Hao Yushan Yang Yihan(North China Electric Power University 100085 China)Song Jiahua(Nor

2、theast China Electric Power Engineering Institute 132012 China)AbstractApplying virtual instruments technique,the CT measuring system was developed.This system includessteady-state accuracy measuring and transient saturation measuring.This system has functions of measuring,indicator and analyzing.Th

3、e results can be showed by numeral and diagram.It can be used to measuring anykinds of CT that the secondary current is below 5A.Keywordscurrent transformer (CT) virtual instrumentsmeasuringsteady statetransient1  引言电力系统中的电流互感器根据应用可分为两类。一种叫测量用或仪用电流互感器，它最重要的性能指标是稳态测量的准确度；另一种叫保护用电流互感器，其主要的质量指标为暂态

4、特性的优劣。在一些测控系统及仪器仪表等装置中使用的电流互感器(也叫电流传感器)，既要求有稳态准确度，同时也应暂态特性好、抗饱和能力强。不论做何种用途的电流互感器，它们的主要功能都应是能准确地传输、变换电流信号。电流互感器的准确度等级是根据其误差大小来确定的。稳态用和暂态用电流互感器的误差的定义是不同的，它们的准确级也有不同的分类。电流互感器的检测一般也分为稳态特性检测和暂态特性检测。目前对电流互感器的稳态特性的检测主要是测量它的幅值差(比差)和相位差(角差)。但对非计量用电流互感器至今没有专门的检测仪器，而且现有的传统校验仪在功能上还很不完善，校验过程既费时又费力，使用很不方便。现在对电流互感

5、器暂态特性的检测，一般只能通过直接记录暂态电流波形，然后观察波形的形状是否有饱和来粗略地评价电流互感器暂态特性的好坏，而未能测定电流互感器的暂态误差，并据此定量地给出其暂态特性指标，而且在检测时使用的暂态电流中包含的直流分量的时间常数达不到实际要求。本文介绍的这种基于虚拟仪器技术的电流互感器检测系统，充分发挥了其灵活、自定义和具有分析功能等特点，为电流互感器准确度校验及暂态性能检测提供了一种新的手段和方法。2  稳态检测系统按照国家标准，测量用电流互感器的稳态准确度是用复合误差定义的，即(1)式中Kn额定电流比Ip一次电流平均根值ip一次电流瞬时值is二次电流瞬时值T一个周波的时间复

6、合误差c包括比差f和角差，它们的表达式分别为(2)(3)式中  Im,Ip电流互感器的励磁电流及一次电流(归算到二次侧)的有效值二次电流相量s与励磁电流相量m的夹角32.1  检测系统的构成稳态检测系统的功能是测量电流互感器的误差，这个系统的结构如图1所示。首先是由升流器向标准电流互感器和被测电流互感器提供一次电流。此系统使用的是0200A的自制升流器。两个电流互感器的二次侧分别接到较差采样电路。采样电路由电阻构成，通过它将二次电流转变成电压信号；然后再将这个电压信号送入虚拟校验仪(计算机)，通过计算机显示出全部校验结果。2.2  虚拟校验仪在电流互感器的准确度校

7、验中，虚拟校验仪是主要设备，它是采用测差法原理4，在较差电路中由数据采集卡采样一个误差电流和一个标准电流两个信号，然后全部通过软件进行数据处理(包括数字滤波等)并显示结果。虚拟校验仪的软面板上由控制器、显示器和运行开关三个部分组成，其中运行开关可操纵虚拟校验仪工作的开始和结束。控制器的作用是在校验仪开始工作之前，给出必要的初始值，它包括：两个采样(模拟输入)通道的设定。较差电路中采样电阻大小的设定。被测TA二次额定量程的设定。误差曲线采样点数的设定。显示器的作用是给出有关测量和分析计算结果，包括数字、曲线和图表，它包括：比差、角差和负载率的数字显示。比差、角差和负载率的曲线及图形显示，其中比差

8、和角差曲线包括实际测量的误差点和拟合后的误差曲线。负载率从10%120%各量程的比差、角差。标准电流和误差电流波形显示、幅值数字显示。标准电流和误差电流有效值的数字显示。较差电路中TA的极性显示。从以上可以看出，电流互感器虚拟校验仪比传统的校验仪在功能上大大扩充了，这不仅给它的使用带来方便，而且从总体性能上也得到提高。例如，可通过具有示波器功能的波形显示，直观地看到电流是否有干扰，以便采取措施抑制干扰，保证测量的正确性，这是传统校验仪无法做到的。2.3  稳态特性检测实验(1)标准TA的参数  匝数比：11000匝；电流比：100A100mA;二次绕组内阻：8.5；铁心尺寸

9、：内径×外径×高=29mm×46mm×25mm;铁心材料：坡莫合金；精确度：0.01级。(2)被测TA的参数  匝数比：11000匝；电流比：100A100mA;二次绕组内阻：30；铁心尺寸：内径×外径×高=20mm×40mm×15mm;铁心材料：硅钢片；负载：Rb=35。图2和图3分别为虚拟校验仪显示的被测电流互感器的比差和角差曲线，包括各误差采样点和拟合曲线。同时，根据拟合曲线计算出各量程的误差并由表1给出，从其中的校验结果确定被测0.1A的电流互感器的准确度为0.5级。图2  比差曲线图3

10、  角差曲线表1  电流互感器误差测量结果负载率(%)比差(%)角差/()负载率(%)比差(%)角差/()10-0.4756818.0570-0.3236013.2320-0.4461017.1480-0.3034712.5630-0.4183616.2890-0.2846011.9240-0.3923415.45100-0.2669011.3250-0.3679414.67110-0.2503010.7560-0.3450613.93120-0.2347310.213  暂态检测系统 暂态电流包括交流分量和衰减的直流分量两部分，其中的直流分量是引起电流互感器暂态

11、饱和的主要原因，而直流分量的时间常数大小是决定电流互感器饱和深度的主要因素。实际电力系统中的这个时间常数一般在10200ms之间。根据IEC标准，电流互感器的暂态误差有三种定义，分别是：(1)瞬时误差电流  指二次电流瞬时值is与电流互感器额定变比Kn的乘积与一次电流瞬时值ip的差值i，即(4)当交、直流分量同时存在时，瞬时误差电流为交流瞬时误差电流iac与直流分量误差电流Idc之和i，即(5)(2)峰值瞬时误差以特定工作周期的最大瞬时误差电流除以一次通过电流的交流分量瞬时峰值的百分数表示(6)(3)峰值瞬时交流分量误差以交流分量电流的最大瞬时误差除以一次通过交流分量的峰值的百分数表

12、示(7)并规定：TPX级(不限剩磁)、TPY级(剩磁不大于10%饱和磁通)电流互感器用峰值瞬时误差定义暂态误差；TPZ级(剩磁实际为零，对直流分量误差无要求)电流互感器则用在规定的二次回路时间常数下，带最大直流偏移的单次通电过程中的峰值瞬时交流分量误差定义暂态误差。推荐标准草案如表2所示。表2  电流互感器允许误差(推荐标准草案)TA级别在额定一次电流下在精度极限条件下最大瞬时误差(%)比差(%)角差/()TPX±0.5±30=5TPY±1±60=7.5TPZ±1180±18ac=103.1  检测系统的构成暂态检

13、测系统包括一次系统和二次系统两部分，如图4所示。一次系统的作用是产生一个暂态电流，主要由电源、电抗器和固体可控开关构成；二次系统由标准和被测电流互感器及虚拟暂态测试仪构成。根据电抗中电流不突变的基本原理，由一次系统产生一个暂态电流，固体可控开关的作用是在电压相位过零时闭合，由此可以在回路中产生暂态冲击电流，其中的直流分量电流可以达到最大值。二次系统采样3个电压信号，一个是一次系统的电压，另外从两个电流互感器负载电阻上各采样一路电压信号，分别按一定比例反映各自的二次电流。 图4  暂态检测系统结构图3.2  暂态特性分析仪电流互感器暂态特性分析仪的主要功能如下：(1)记录暂态

14、期间的电压、标准电流互感器和被测电流互感器的二次电流波形。(2)计算并显示暂态误差电流波形(归算到二次侧)，定义如式(4)所示。(3)绘制暂态期间的磁化曲线，可以给出饱和磁密。磁化曲线的计算需要首先给出电流互感器的铁心尺寸，包括铁心的平均磁路长度和截面。由磁势平衡方程可得(8)由式(1)得磁场强度为(9)式中  l铁心的平均磁路长度由电磁感应定律，可得电流互感器的二次感应电动势为(10)由式(10)可得磁通密度为(11)式中  A铁心截面积将式(9)、(11)联合考虑即可绘制出B-H曲线。3.3  暂态特性检测实验一次系统的参数：220V工频电源，电抗器的电感为2

15、00mH。合闸后的交流分量有效值为暂态冲击电流为实际检测时，电流互感器的一次侧绕4匝，如此，以上电流对电流互感器来说都放大了4倍，即有效值为14安匝，冲击电流约为36安匝。二次系统中使用的标准电流互感器为LEM的霍尔电流模块，型号为：BLT100P，主要参数为：匝数比：11000T；电流比：100A100mA；负载：Rb=35；精确度为0.1级。实际一次线圈绕4匝。被测TA的参数为：匝数比：11000匝；电流比：100A100mA；二次绕组内阻：25；铁心尺寸：内径×外径×高=18mm×30mm×10mm；铁心材料：坡莫合金(无开口)；负载：Rb=35。

16、实际一次线圈绕4匝。一次电压采样使用的是IEM电压模块BLV10-P。检测结果如图5所示。其他显示结果有：冲击电流10.04A；周期分量电流有效值3.25A；周期分量电流幅值4.6A；峰值瞬时误差()31.41%；时间常数12.56ms；一次回路的功率因数cos=0.25；电流滞后电压角度75.60°；饱和磁通密度(有剩磁)为1000×10-4T。图5  波形图4  结论电流互感器稳态准确度的校验和暂态饱和特性的检测，对电流互感器的优化设计及其性能指标的鉴定都是很重要的。本文采用虚拟仪器技术研制的电流互感器检测系统，可以全面、准确地检测、分析和评价电流互

17、感器的各种性能指标，是电流互感器生产者和使用者都需要的、实用的系统。所研制的稳态校验仪的主要特点如下：(1)可以对标准和非标准额定值的各种电流互感器进行精确度校验。(2)通过示波器窗口可以看到被采样的电流波形，由此可以判断检测过程中是否有干扰。(3)可以直接绘制出比差、角差曲线及函数拟合曲线，并可给出各量程的误差。所研制出的暂态测试系统的主要特点如下：(1)可以产生符合实际要求的暂态冲击电流，为准确检测电流互感器的暂态特性提供了必要的条件。(2)暂态特性分析仪除了可以记录暂态波形以外，还可以计算IEC标准定义的三种电流互感器暂态误差，并由此可以定量给出暂态指标。(3)可以绘制电流互感器的磁化曲

18、线，算出饱和磁密。国家自然科学基金资助项目作者单位：艾欣（华北电力大学100085）郝玉山（华北电力大学100085）杨以涵（华北电力大学100085）宋家骅（东北电力学院）参考文献1 唐统一，赵伟.电磁测量.北京：清华大学出版社，19972 Lab view data acquisition basics manual.National Instruments Co.of USA,19983 赵修民.测量用互感器.北京：机械工业出版社，19864 赵修民.互感器校验仪.太原：山西科教出版社，1996电脑 电脑的屏幕是由小的荧光点组成的，这些荧光点是闪烁的，要想看清楚就需要我们眼睛不断地调节。

19、我们自己感觉不到，但却真实存在，我们的眼睛要去适应它就容易产生疲劳。在打字的时候，眼睛要不断在文稿、屏幕、键盘之间变换，眼睛的焦点和距离不断地调节，也会使眼睛感到疲劳。 PSP、手机 即使是在摇晃的公交车上、拥挤的地铁上、甚至在电梯里，潮人们都不忘玩弄手中的PSP、iPod或是MP4，玩游戏、看电影，加上习惯紧盯着手机狂按短信，长期紧盯着窄小的屏幕，也容易让人的眼睛感到疲劳。 隐形眼镜 人的角膜直接从空气中摄取氧气呼吸，现在，上面盖了一层“轻纱”，摄取的氧气便少了。而且，隐形眼镜毕竟是放置在角膜上的异物，眼睛的每一次眨动，都会使隐形眼镜与眼球表面产生一定的摩擦。所以，长时间或连续佩戴隐形眼镜，

20、都会使角膜处于持续的缺氧状态，引起角膜上皮水肿、糜烂。如果有细菌或病毒存在，就可能导致角膜炎，甚至形成角膜溃疡。 长时间驾车 眼睛死盯前方，精神高度紧张，这是每天早晚高峰驾车族的体会。加上高架桥、进出隧道等兜兜转转正好能让眼睛饱受强光各个角度的考验。虽然够不上疲劳驾驶，但是眼睛已经非常疲劳。 精神压力 因情绪不良、压力过大、免疫平衡被打破以及用眼强度过大，都会直接影响眼睛的正常运行。这是因为，当人体出现紧张、焦虑和压抑等不良情绪时，脑垂体、肾上腺激素分泌就会相对减少，使得双眼视觉传导和视觉信息加工功能均处于低水平状态，会直接导致晶体及眼部肌肉收缩和舒张步骤不协调。编辑本段防范方法生活行为1、光

21、线充足 光线要充足舒适，（光线太弱，字体看不清楚，就会越看越近视）。 2、反光要避免 书桌应有边灯装置，其目的在减少反光，以降低对眼睛的伤害。 3、 阅读时间勿太长 无论做功课或看电视，时间不可太长，每一小时左右休息片刻为佳。 4、坐姿要端正 不可弯腰驼背，靠得很近或趴着做功课，这样易造成睫状肌紧张过度而引起疲劳，进而造成成近视。 5、看书距离应适中 书本与眼睛之间的标准距离以30公分为准，且桌椅的高度也应与身体相适应，不可勉强将就。 6、看电视距离勿太近 看电视时应保持与电视画面对角线六至八倍的距离，每一小时应休息片刻为宜。 7、睡眠不可少，作息有规律 睡眠不足身体易疲劳，易造成假性近视。

22、8、多做户外运动 经常眺望远处放松眼肌，防止近视，与大自然多接触，青山绿野有益于眼睛的健康。 9、营养摄取应均衡 不可偏食，应特别注意维生素b类（胚芽菜、麦片、酵母）之摄取。110.多做眼保健操有时间在家里多做眼保健操，这样使眼睛不起就不疲倦。七大注意1、注意养成良好的卫生习惯：电脑操作者不宜一边操作电脑一边吃东西，也不宜在操作室内就餐，否则易造成消化不良或胃炎。电脑键盘接触者较多，工作完毕应洗手以防传染病。 2、注意保持皮肤清洁：应经常保持脸部和手的皮肤清洁，因为电脑荧光屏表面存在着大量静电，其集聚的灰尘可转射到操作者脸部和手的皮肤裸露处，如不注意清洁，时间久了，易发生难看的斑疹、色素沉着，

23、严重者甚至会引起皮肤病变，影响美容与身心健康。 3、注意补充营养：电脑操作者在荧光屏前工作时间过长，视网膜上的视紫红质会被消耗掉，而视紫红质主要由维生素a合成。因此,电脑操作者应多吃些胡萝卜、白菜、豆芽、豆腐、红枣、橘子以及牛奶、鸡蛋、动物肝脏、瘦肉等食物，以补充人全内维生素a和蛋白质。平时可多饮些茶,因陋就简茶叶中含有茶多酚等活性物质，有吸收与拮抗放射性物质的作用，对人体造知功能以及遗传基因有一定的保护作用。 4、注意正确的姿势：操作时坐资应正确舒适。应将电脑屏幕中心位置安装在与操作者胸部同一水平线上，眼睛与屏幕的距离应在40-50厘米,最好使用可以调节高低的椅子。在操作过程中，应经常眨眨眼

24、睛或闭目休息一会儿，以调节和改善视力，预防视力减退。 5、注意工作环境：电脑室内光线要适宜，不可过亮或过暗，避免光线直接照射在荧光屏上而产生干扰光线。定期清除室内的粉尘及微生物，清理卫生时最好用湿布或温拖把，对空气过滤器进行消毒处理，合理调节风量，变换新鲜空气。如果是在家中进行电脑操作，也应尽量参照心个条悠扬，并使用防护屏，以最大可能地减少电子辐身对人体的危害。 6、注意劳逸结合：一般来说，电脑操作人员在连续工作1小时后应该休息10分钟左右。并且最好到操作室之外活动活动手脚与躯干，散散步，做做广播操，进行积极的休息，或者在室内做眼睛保健操和活动头部（很多人抱怨颈椎疼，活动头部会有帮助）。 7、

25、注意保护视力：欲保护好视力，除了定时休息、注意补充含维生素a类丰富的食物之外，最好注意远眺，经常做眼睛保健操,保证充足的睡眠时间。一光线须充足：光线要充足舒适，光线太弱而因字体看不清就会越看越近。1使用电脑须知多眨眼远眺比点眼药水管用 一，不要将电脑摆在窗边，避免光源从头顶上方照射造成反光，造成电脑屏幕不清晰。 二，电脑屏幕顶端高度要略低于眼睛的视平线，摆放最理想的位置是电脑屏幕中心应在眼睛视线下方约20度的地方。 三，电脑屏幕和眼睛距离60厘米为宜。 四，经常眨眼睛，以增加泪水分泌，达到滋润眼睛功效。 凝望电脑屏幕每隔1小时应休息10-15分钟，如果可闭起眼睛、远眺等都能达到完全休息。 同样

26、，眼睛的肌肉也需要运动，在每天的上午、下午，多眨眨眼，望望远处，不断地让晶体有舒张和收缩的运动。或做眼保健操。把双手搓热放置眼球上有活血功能。 五，如果平时眼睛很容易干涩，可以补充人工泪液。不过有一点要注意的是，一般单瓶包装大多含有防腐剂，最好一天使用不要超过三次。 六，注意光线刺激。很多白领喜欢夜间玩游戏，为不影响他人而往往需要关掉灯光，电脑屏幕光线直接刺激眼球，对眼睛伤害很大。简易方法将棉花蘸满爽肤水或以冰冻甘菊茶包敷眼十分钟，能舒缓眼睛疲惫，且具有收紧消减眼袋作用，回复双眼神采。2 办公室的饮茶，可以适量饮用一些菊花茶、枸杞茶、绿茶、决明子茶等。3保护方法眼珠运动法 头向上下左右旋转时，

27、眼珠也跟着一起移动。 眨眼法 头向后仰并不停的眨眼，使血液畅通。眼睛轻微疲劳时，只要做23次眨眼运动即可。 热冷敷交替法 一条毛巾浸比洗澡水还要热一点的热水，另一条毛巾浸加了冰块的冷水，先把热毛巾放在眼睛上约五分钟，然后再放冷毛巾五分钟。 眼睛体操 中指指向眼窝和鼻梁间，手掌盖脸来回摩擦五分钟。然后脖子各项左右慢慢移动，接着闭上双眼，握拳轻敲后颈部十下。 看远看近法 看远方三分钟，再看手掌12分钟，然后再看远方。这样远近交换几次，可以有效消除眼睛疲劳。4关于佩戴隐形眼镜在以下几种情况下是不能佩戴隐形眼镜的： 1.感冒时。因感冒时手上往往带有大量病毒，在取戴眼镜时病毒易进入眼中。此外，许多抗感冒

28、、止咳和止痛药物中都含有抑制眼泪的成分，泪液分泌量减少会使隐形眼镜过于干燥、透明度降低，进而影响视力。 2.月经期。因女性在行经期间及月经将到的前几天，眼压常常比平时增高，眼球四周也较易充血，尤其是有痛经症的妇女，这时如果戴隐形眼镜，会对眼球产生不良影响。 3.孕期。因孕期妇女激素分泌发生了变化，从而使体内含水量也发生了变化，眼皮有些肿胀，眼角膜变厚，特别是怀孕后的3个月，变厚更为明显，会与正常时选配的隐形眼镜不相吻合，而引起眼睛不适。 4.免疫力下降时。因此时眼睛局部抵抗力下降，泪液分泌减少，细菌就会大量繁殖，使细菌的代谢产物沉积在角膜与镜片之间，造成隐形眼镜透氧性降低，角膜正常的代谢受到干

29、扰，从而引起细菌性角膜溃疡。 5.佩戴彩色隐形眼镜也要谨慎。因为彩片内部有很多颜色，使光线并不是正常地传递到眼睛，加上特殊的镜片结构，比普通隐形眼镜更加不透气，对眼睛危害更大。3 常用电脑度数可稍配浅点 有些人往往因为有一只眼睛视力比较好，因此不愿配眼镜。但这样就相当于人一只脚穿高跟鞋一只脚穿平底鞋，是非常不利的，也容易拖累视力较好的眼睛。 当人长期操作电脑的时候，特别是要在屏幕前工作4、5个小时的时候，建议你应该配一个浅度数的眼镜。这样可以少用调节，使视疲劳情况减低。3保湿眼膜建议每周敷一次保湿眼膜，可滋润眼周皮肤。 每周做一次眼部按摩有助舒缓双眼疲劳，排去眼周的毒素及多余水分。2药物维生素

30、A、B1、B2、C以及蛋白质都是有益眼睛健康的。不妨多吃鸡蛋、豆类、黄绿色蔬菜、牛奶等含以上营养的食物。2编辑本段有关激光手术激光手术不是人人能做 每到升学考试时，到医院做准分子激光手术的年轻人就非常多。一些人甚至认为，视力差了没有关系，反正今后可以做手术。但是如果不好好爱惜自己的眼睛，你可能连做手术的机会都没有了。 分子激光矫治等角膜屈光手术有一定的适应范围。一般来说，近视在100-1500度，但患者一定不能低于18岁，并且近视应相对稳定两年以上，每年的变化最好小于50度。而伴有某些眼病或全身疾病的人不能做准分子激光手术，临床上分为绝对禁忌症和相对禁忌症。 绝对禁忌症主要有3类： 1、圆锥角

31、膜、青光眼、重症干眼及眼部活动性炎症；2、矫正视力极差的重度弱视者；3、影响伤口愈合的全身性疾病，如糖尿病、自身免疫性疾病等。3编辑本段调整电脑保护视力设置方法：打开控制面板中的"显示" 选择外观(appearance)高级(advanced)，然后在项目(items)那栏选窗口(windows)，再点颜色(color)其它(others)，然后把Hue(色调)设为85，Sat(饱和度)设为90，Lum(亮度)设为205。 然后单击 添加到自定义颜色(Add to custom colors)，按"确定".一直OK。 把窗口设成绿色之后，再来把IE的网页

32、背景也变成养眼的绿色吧：打开IE，点击工具(TOOLS)，点INTERNET选项(INTERNET OPTIONS)，点右下角的 辅助功能(Assessibility)，然后勾选 不使用网页中指定的颜色(ignore colors specified onweb pages)，然后点"确定"退出。 现在屏幕已经变成淡淡的绿色了。这个颜色会比白色柔和许多，刚开始可能还有些不适应，但确实对眼睛有好处 绿色护眼效果编辑本段改善饮食保护视力（一）少食甜食：甜食消化后，在血液中产生大量的酸性代谢物质，后者中和血液中的钙镁离子，造成血钙下降。缺钙会影响巩膜功能，使眼球壁弹性降低，眼轴伸长，最终导致近视。 （二）多食富含维生素B2的食品：缺乏VB2时，眼睛怕光、流泪、发痒，有烧灼感，导致视觉疲劳，久而久之形成近视。富含VB2的食品为：动物心脏和肝脏、瘦肉、蛋、乳、多种绿叶蔬菜和酵母等。 （三）多食含铬食品：研究表明，近视的发生与发展与饮食中缺铬密切相关。铬是人体必须的微量元素之一。体内缺铬时，胰岛素功能明显降低，从而血糖升高，导致血液渗透压改变，随之