本發(fā)明涉及磁飽和檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種互感器磁飽和檢測裝置。

背景技術(shù)：

電能計量裝置運行過程中有三種情況會導(dǎo)致電流互感器磁飽和：一是目前大量使用的整流裝置、變頻器、高頻爐等設(shè)備，運行中產(chǎn)生非周期分量和諧波導(dǎo)致；二是超容或互感器變比配置過小而出現(xiàn)一次電流遠大于額定值時引起；三是二次回路端子虛接或二次負載過大導(dǎo)致。磁飽和的電流互感器會產(chǎn)生不同程度的一、二次電流不成比例現(xiàn)象，造成少計電量和線損增大的后果。目前國家電網(wǎng)公司針對磁飽和的重視程度不夠，營銷部門各相關(guān)專業(yè)均未系統(tǒng)研究磁飽和對計量的影響和危害。隨著公司對線損管理工作的重視程度不斷加強，今后鑒定磁飽和對計量誤差的影響以及避免電流互感器磁飽和的控制手段必將成為電能計量工作的的重要組成部分。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述不足之處提供一種互感器磁飽和檢測裝置，是一種互感器磁飽和的便攜檢測裝置，通過鉗表取樣二次電流數(shù)據(jù)，并對二次電流數(shù)據(jù)進行分析判斷，提取互感器磁飽和特征，對互感器磁飽和給出準確的測試結(jié)果，測試運行中的電能計量互感器，以確保計量準確，從而方便、準確地測量互感器磁飽和狀態(tài)。

本發(fā)明是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

互感器磁飽和檢測裝置具有裝置本體，在裝置本體上設(shè)有顯示模塊和按鍵模塊；在裝置本體側(cè)部還設(shè)有電流鉗；在裝置本體內(nèi)設(shè)有控制板，所述控制板上裝有cpu主控模塊、模擬信號處理模塊和電源模塊；

電源模塊分別與cpu主控模塊、模擬信號處理模塊以及顯示模塊相連，為它們提供工作電源；

cpu主控模塊分別與電源模塊、模擬信號處理模塊、顯示模塊以及按鍵模塊相聯(lián)；

電流鉗的信號輸入端與模擬信號處理模塊相連；

在裝置本體上設(shè)有電源按鍵，所述電源按鍵與電源模塊相連，用于控制電源的通斷。

所述cpu主控模塊采用stm32f429主控芯片，stm32f429主控芯片采用cortex-m4內(nèi)核，運行速度快，內(nèi)部資源豐富，外部通信接口眾多，該模塊上還有時鐘芯片rx8025t、64msdram和8mspiflash；

所述模塊信號處理模塊采用信號放大電路和adc電路，所述信號放大電路采用op07運算放大器，adc電路采用ad7660芯片。

所述電流鉗采用開口孔徑為13mm的0.1級高精度電流鉗，磁芯采用坡膜合金。

所述顯示模塊采用4.3英寸tft液晶顯示屏，用來顯示測得電流波形、判據(jù)和結(jié)果。

所述按鍵模塊包括數(shù)字按鍵、方向按鍵、取消按鍵、確定按鍵和電源按鍵；所述數(shù)字按鍵為0～9數(shù)字按鍵；方向按鍵包括上、下、左、右4個按鍵；通過按鍵模塊設(shè)置本裝置磁飽和判定閥值等參數(shù)，也可設(shè)置調(diào)整本裝置的當前時間等數(shù)值，當本裝置檢測到磁飽和時可以記錄磁飽和發(fā)生的時間。

所述電源模塊采用大容量鋰電池，可以在現(xiàn)場隨時操作，充電方便宜操作。

本裝置使用時，通過電流鉗采集a相電流、b相電流和c相電流，送入模擬信號處理模塊，模擬信號處理模塊將電流檢測信息傳送到cpu主控模塊中；cpu主控模塊通過電流檢測信息得出理論電流有效值、實際電流有效值和波形斜率，與事先設(shè)定在本裝置的閾值相比較，記錄實時測量結(jié)果，并將結(jié)果顯示在顯示屏上。

互感器磁飽和檢測裝置的檢測方法，包括如下步驟：

1）把互感器磁飽和檢測裝置放在電表處，將電流鉗夾在電表的電流輸入端；檢查無誤后打開裝置電源，裝置開始檢測；

2）電流鉗將實時采集到的二次電流信號傳送到模擬信號處理模塊，經(jīng)過模擬信號處理模塊的放大和ad轉(zhuǎn)換后，傳輸?shù)絚pu主控模塊；

3）cpu主控模塊根據(jù)步驟2）得到的電流采集值計算出理論電流有效值、實際電流有效值和波形斜率，所述理論電流有效值是假設(shè)所檢測二次電流信號是標準正弦波信號，由檢測到的二次電流峰值計算出的電流有效值；所述實際電流有效值為ad轉(zhuǎn)換后數(shù)值的均方根計算出來的有效值；

4）cpu主控模塊將步驟3）得到的理論電流有效值、實際電流有效值分別與裝置中預(yù)設(shè)的電流閥值相比較，同時將得到的波形斜率與裝置中預(yù)設(shè)的波形斜率閥值相比較；如果電流閥值和斜率閥值中有任何一項超過閥值時且持續(xù)時間超過1秒種即50工頻周期，在cpu主控模塊的存儲器flash內(nèi)形成一條記錄，并將實際電流值和波形傳送到顯示模塊進行顯示；同時通過按鍵模塊修改裝置中的有效時比值閥值和波形斜率閥值，使實測結(jié)果與現(xiàn)狀更接近；

5）在顯示模塊上顯示當前實時的電流波形、理論電流有效值、實際電流有效值、當時波形斜率、和理想波形斜率；還能顯示發(fā)生磁飽和時的電流波形，發(fā)生時間、理論有效值和實際有效值以及實際波形斜率；

6）重復(fù)步驟2）～5），檢測互感器飽和恢復(fù)時間，并形成一條完整記錄；

7）重復(fù)步驟2）～６），檢測下次發(fā)生的互感器磁飽和事件。

所述記錄包括發(fā)生時間，采集到電流值和計算值。

發(fā)明優(yōu)點：

本發(fā)明簡單方便可靠的完成互感器磁飽和的檢測，從能量轉(zhuǎn)變和波形斜率兩種角度來確定磁飽和程度。

通過本發(fā)明可以幫助現(xiàn)場檢測人員工作效率、提高驗收可靠性。一鍵時檢測，定性定量的確定互感器磁飽和，不用再用示波器、電流表、萬能表等多種儀器組合才能確定出來，降低了對測量人員的技術(shù)和配合度的要求。

附圖說明

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明：

圖1是本發(fā)明一種互感器磁飽和檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種互感器磁飽和檢測裝置的結(jié)構(gòu)原理框圖；

圖3是電流互感器飽和時二次電流波形圖；

圖4是電流互感器飽和后的一、二次電流波形圖。

圖中：1、裝置本體，2、顯示模塊，3、電流鉗，4-1、數(shù)字按鍵，4-2、方向按鍵，4-3、取消按鍵，4-4、確定按鍵，4-5、電源按鍵。

具體實施方式

參照附圖1～2，本發(fā)明互感器磁飽和檢測裝置具有裝置本體1，在裝置本體1上設(shè)有顯示模塊2和按鍵模塊；在裝置本體1側(cè)部還設(shè)有電流鉗3；在裝置本體1內(nèi)設(shè)有控制板，所述控制板上裝有cpu主控模塊、模擬信號處理模塊和電源模塊；

電源模塊分別與cpu主控模塊、模擬信號處理模塊以及顯示模塊2相連，為它們提供工作電源；

cpu主控模塊分別與電源模塊、模擬信號處理模塊、顯示模塊2以及按鍵模塊相聯(lián)；

電流鉗的信號輸入端與模擬信號處理模塊相連；

在裝置本體上設(shè)有電源按鍵4-5，所述電源按鍵4-5與電源模塊相連，用于控制電源的通斷。

所述顯示模塊采用4.3英寸tft液晶顯示屏，用來顯示測得電流波形、判據(jù)和結(jié)果。

所述按鍵模塊包括數(shù)字按鍵4-1、方向按鍵4-2、取消按鍵4-3、確定按鍵4-4和電源按鍵4-5；所述數(shù)字按鍵4-1為0～9數(shù)字按鍵；方向按鍵4-2包括上、下、左、右4個按鍵；通過按鍵模塊設(shè)置本裝置磁飽和判定閥值等參數(shù)，也可設(shè)置調(diào)整本裝置的當前時間等數(shù)值，當本裝置檢測到磁飽和時可以記錄磁飽和發(fā)生的時間。

本裝置的工作原理和使用步驟如下：

1）把互感器磁飽和檢測裝置放在電表處，將電流鉗夾3在電表的電流輸入端；檢查無誤后打開裝置電源，裝置開始檢測；

2）電流鉗3將實時采集到的二次電流信號傳送到模擬信號處理模塊，經(jīng)過模擬信號處理模塊的放大和ad轉(zhuǎn)換后，傳輸?shù)絚pu主控模塊；

3）cpu主控模塊根據(jù)步驟2）得到的電流采集值計算出理論電流有效值、實際電流有效值和波形斜率，所述理論電流有效值是假設(shè)所檢測二次電流信號是標準正弦波信號，由檢測到的二次電流峰值計算出的電流有效值；所述實際電流有效值為ad轉(zhuǎn)換后數(shù)值的均方根計算出來的有效值；

4）cpu主控模塊將步驟3）得到的理論電流有效值、實際電流有效值分別與裝置中預(yù)設(shè)的電流閥值相比較，同時將得到的波形斜率與裝置中預(yù)設(shè)的波形斜率閥值相比較；如果電流閥值和斜率閥值中有任何一項超過閥值時且持續(xù)時間超過1秒種即50工頻周期，在cpu主控模塊的存儲器flash內(nèi)形成一條記錄，并將實際電流值和波形傳送到顯示模塊進行顯示；同時通過按鍵模塊修改裝置中的有效時比值閥值和波形斜率閥值，使實測結(jié)果與現(xiàn)狀更接近；

5）在顯示模塊2上顯示當前實時的電流波形、理論電流有效值、實際電流有效值、當時波形斜率、和理想波形斜率；還能顯示發(fā)生磁飽和時的電流波形，發(fā)生時間、理論有效值和實際有效值以及實際波形斜率；

6）重復(fù)步驟2）～5），檢測互感器飽和恢復(fù)時間（當檢測到的二次電流超過閥值且持續(xù)1秒鐘后進入磁飽狀態(tài)后，又檢測到的二次電流沒超過閥值且持續(xù)1秒鐘即變?yōu)橥顺鲲柡蜖顟B(tài)），并形成一條完整記錄；

7）重復(fù)步驟2）～６），檢測下次發(fā)生的互感器磁飽和事件（當再次檢測到的二次電流超過閥值且持續(xù)1秒鐘后進入磁飽狀態(tài)，后又檢測到的二次電流沒超過閥值且持續(xù)1秒鐘即變?yōu)橥顺鲲柡蜖顟B(tài)）。

經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)鐵芯是否飽和在二次電流波形上有如此體現(xiàn)：在未發(fā)生飽和時段，磁感應(yīng)強度b可隨磁場強度h線性變化，互感器能夠線性地傳變一次側(cè)電流，二次側(cè)電流波形為正弦波，波形過零點附近的斜率變化平緩，二次電流主要成分為基波，諧波含量基本為零；當互感器入飽和時段，b值由可以隨h線性變化轉(zhuǎn)化為不能顯著隨h變化，二次電流波形將迅速下降，在過零點附件進入“臺階狀”區(qū)間，波形斜率迅速突變至極小值，二次電流中出現(xiàn)諧波成分，諧波與基波含量比值上升；在互感器的飽和區(qū)，b值已基本完全不能隨h變化，二次電流波形呈飽和特性（參照附圖3），二次、三次和五次諧波占據(jù)二次電流的大量成分。

互感器在不同飽和程度下，其二次側(cè)電流波形斜率、二次側(cè)電流諧波含量比呈現(xiàn)明顯差異。無論發(fā)生輕度或深度飽和，二次側(cè)電流波形中每周期都有一段斜率很小、近乎于零的“臺階狀”突變區(qū)間，而不飽和時則不存在。由于互感器處于磁飽和狀態(tài)時，電流轉(zhuǎn)換能量變低，電流波形從正常的正弦波形（圖4），變成如圖3所示的尖峰波形，尖峰波形所含的電能量比正弦波形所含的電能量降低，由此可以測出二次電流波形中的峰值，由電流峰值計算出理論上的二次電流有效值i1。再由采集到的二次電流的ad值,采用均方根方法計算出實際的二次電流有效值i2，i1與i2的比較大于閥值時，互感器電能轉(zhuǎn)換效率變低，說明互感器存在磁飽和現(xiàn)象。并同時檢測波形斜率，根據(jù)波形斜率的程度來互感器磁飽和現(xiàn)象。通過這兩種方式來確定磁飽和更加穩(wěn)定可靠避免偶然現(xiàn)象。