一种新型电力电容电感测试校准装置

1 电力电容电感测试仪工作原理

电力电容电感测试仪用于设备断电情况下，测量电力电容器的电容量和电力电感器的电感量。通常由测量主机和钳形电流互感器两部分组成，测量主机集恒压源单元、测量单元于一体。测量工作开始时，主机恒压源单元输出交流电压于被测对象，电流互感器反馈电流测量信号于测试仪主机，测量单元通过计算得到被测对象的电容量值和电感量值。

2 电力电容电感测试仪校准装置原理

电力电容电感测试仪电力电容电感测试仪主要测量参数为电容值、电感值、电阻值。为确保电力电容电感测试仪在实际测量中的准确可靠，就必须对电力电容电感测试仪进行校准。

如图 2 所示，电力电容电感测试仪校准装置由主控、电压采集电路、电流采集电路、移相电路、U/I 转换电路及电流调整放大电路构成。其具体工作原理 ：电力电容电感检测仪的恒压单元输出的电压一路经移相电路输出，主控电路控制移相电路输出至 U/I 转换电路，电力电容电感检测仪的恒压单元输出电压另一路经电压采集电路送至主控电路，U/I 转换电路一路经电流采集电路送至主控电路，另一路与主控电路共同控制电流放大调整电路输出，电力电容电感检测仪通过钳形电流互感器采集电流放大调整电路输出值，计算得到测试值。本设计新颖之处在于将电力电容电感测试仪需要测量的电容值、电感值、电阻值巧妙的转换为电压电流的相位关系，利用电压电流的相位关系来间接得到所需要测量的电容值、电感值、电阻值，整体电路结构简单，电容值、电感值、电阻值均连可调，具有较好的使用价值。

3 移相电路

如下图 3 所示，图 3 是电力电容电感测试仪校准装置的移相电气原理图。当开关 K1 闭合、K2 和 K3 均断开，电容电感测试仪输出电压 .U1 经电阻 R1 、变压器 T1 、UI 转换电路电阻 R2 后得到电压 .U2 。当开关 K2 闭合、K1 和 K3 均断开，电容电感测试仪输出电压 .U1 经电容 C1 、变压器T2 、UI 转换电路电阻 R3 后得到电压 .U3 。当开关 K3 闭合、K1 和 K2 均断开，电容电感测试仪输出电压 .U1 经电容 C2 、变压器T3 、UI 转换电路电阻 R4 后得到电压 .U4 。

根据图 3 可以得到电压 .U1 与 .U2 、 .U3 、 .U4 之前的向量关系图，如图 4 所示。

从图 4 中可以得到，电压 .U1 与 .U2 相位夹角为 0 度时候，电路呈纯阻性，电容电感测试仪输出电压 .U1 经电阻 R1 、变压器T1 输出电流 .I 1 ，输出电流 .I 1 经过电流放大调整电路输出电流 .,1I 。此时电力电容电感测试仪电流钳钳在 .,1I 上，此时电容电感测试仪读取到的值就是电阻值，既在当前环境下电容电感测试仪实际上是进行纯电阻的测量，纯电阻计算公式为 ：.1.,1U RI= (1)电压 .U1 与 .U3 相位夹角为 90 度时候，电路呈纯感性，电容电感测试仪输出电压 .U1 经电容 C1 、变压器T2 输出电流 .I 2 ，输出电流 .I 2 经过电流放大调整电路输出电流 .,2 I 。此时电力电容电感测试仪电流钳钳在 .,2 I 上，此时电容电感测试仪读取到的值就是电感值，既在当前环境下电容电感测试仪实际上是进行纯感性值的测量，计算公式为 ：.1.,2U LI= (2)电压 .U1 与 .U4 相位夹角为 -90 度时候，电路呈纯感性，电容电感测试仪输出电压 .U1 经电容 C2 、变压器 T3 输出电流.I 3 ，输出电流 .I 3 经过电流放大调整电路输出电流 .,3 I 。此时电力电容电感测试仪电流钳钳在 .,3 I 上，此时电容电感测试仪读取到的值就是电容值，既在当前环境下电容电感测试仪实际上是进行纯容性值的测量，计算公式为 ：.1.,3U CI= (3)

4 电流放大调整电路

综上所述分析，在实际测量过程中，假如对电容电感测试仪的纯电阻测量能力进行校准，只要把开关 K1 闭合，K2、K3 断开就可以。为了提高测量的准确度以及保证所校准的电阻连续可调，输出电流 .I 1 需要在电流放大调整电路做进一步的调整。

假如需要对电容电感测试仪的纯电阻 R实 进行校准，主控电路首先把 R实 预设写入主控芯片中，同时此时主控电路会同时采集到 .U1 与 .I 1 值，主控电路根据预先写入主控芯片的 R实 值来计算需要调整输出的电流 .I 实 ，其计算公式为 ：. . U I R = 实实（4）

此时主控电路已经采集到 .I 1 值，主控电路通过比较 .I 实与 .I 1 值来控制电流放大调整电路的输出，为了进一步提高测量的准确度，主控电路可以多次采集 .I 1 值来保证*终 .,1I 与.I 实 相等。进一步的，电容电感测试仪纯感性 L、纯容性 C 的校准也是按照此方法，这里不做进一步的解释说明。

5 结论

一种新型的电力电容电感测试校准装置，具有采用元器件少，电路简单的优点。该装置将电力电容电感测试仪需要测量的电容值、电感值、电阻值巧妙的转换为电压电流的相位关系，利用电压电流的相位关系来间接得到所需要测量的电容值、电感值、电阻值。整体电路结构简单，电容值、电感值、电阻值均连可调，具有较好的使用价值。