引言

隨著城市發(fā)展,人們的用電需求量越來越大,而煤炭、石油等能源是不可再生的,還會對環(huán)境造成污染,所以人們亟需尋求一種新型的可再生的清潔能源。EASS是我國自主設計、研制的世界上第一個大型非圓截面、全超導托卡馬克磁約束核聚變裝置,它的最終目的是實現(xiàn)可控的核聚變反應并用于發(fā)電。大功率晶閘管變流器系統(tǒng)是核聚變裝置的重要組成部分,向超導線圈供電,實現(xiàn)各種不同要求的等離子體位形和不同運行模式下等離子體的產生、加熱平衡及控制。每套變流器系統(tǒng)有6個橋臂,每個橋臂由22支大功率晶閘管并聯(lián)構成,共有72支大功率晶閘管。大功率晶閘管變流器出廠時,根據標準《半導體變流器通用要求和電網換相變流器第2-2部分:基本要求規(guī)范》TG/S3B8952—2.23）,需對變流器均流系數(shù)進行計算與分析,若均流系數(shù)不滿足要求,會影響變流器的安全運行、損耗和整機效率。根據大功率變流器均流的測試經驗,得出用羅氏線圈測量是最經濟、有效、簡單、安全、可靠的方法。為了保證每套羅氏線圈測量數(shù)據的準確性,需對每套羅氏線圈測量系統(tǒng)進行校準,保證均流系數(shù)的計算結果準確。

1羅氏線圈傳統(tǒng)的校準方法

1.1校準方法

羅氏線圈傳統(tǒng)的校準方法需要的設備儀器有:零磁通霍爾電流傳感器、羅氏線圈及配套積分器、數(shù)字多用表、電流源。傳統(tǒng)羅氏線圈校準的連接線路如圖1所示,其中零磁通霍爾電流傳感器和數(shù)字多用表是標準器具,經外部校準并確認合格,零磁通霍爾電流傳感器準確度等級為0.3級,比例系數(shù)為K1單位:A/V）,電源是交流電源或脈沖直流電源,羅氏線圈及配套積分器準確度等級為2..級,比例系數(shù)為K2單位:A/V）。數(shù)字多用表1測量零磁通霍爾電流傳感器輸出電壓V1,數(shù)字多用表2測量被校準羅氏線圈及配套積分器輸出電壓V2,根據公式（1）可計算回路電流I:

1.2校準程序

（1）通電前,檢測人員檢查校準時需要用到的儀器設備、現(xiàn)場溫濕度環(huán)境。

2）按照校準線路進行回路連接,安裝零磁通霍爾電流傳感器及被校準羅氏線圈。

3）啟動電源和儀器設備。

4）一人操作電源輸出電流進行測試,另一人拍照記錄兩個數(shù)字多用表同時測得的電壓,根據公式1）可以求得零磁通霍爾電流傳感器測量的回路電流I2和羅氏線圈測量的回路電流I2,若I2誤差在允許范圍內,則按照約定的電流值進行校準。

假設每套羅氏線圈及配套積分器校準3個點2...A、2...A、3...A）,則72套羅氏線圈需要調試電流源216次,拍照216次,并記錄和及時計算出電流,查看羅氏線圈測量結果是否準確,對于不準確的羅氏線圈,最后統(tǒng)一進行調試。傳統(tǒng)的羅氏線圈校準方法十分煩瑣,工作量非常大,檢測人員易疲勞,計算出錯。

2羅氏線圈新型的校準方法

2.1校準方法

羅氏線圈新型的校準方法是72套羅氏線圈同時校準,附屬設施模擬量隔離機箱、航空插頭接口、數(shù)據采集系統(tǒng)信號轉換機箱）及傳輸信號線同時參與測量,校準實際使用時測量的準確性和可靠性,實時顯示并存儲校準結果,自動進行數(shù)據計算。需要用到的儀器設備有:零磁通霍爾電流傳感器、羅氏線圈測量系統(tǒng)、電源、多通道高精度數(shù)據采集系統(tǒng),其中零磁通霍爾電流傳感器和多通道高精度數(shù)據采集系統(tǒng)經外部校準并確認合格,作為標準器具使用。零磁通霍爾電流傳感器準確度等級為..3級,比例系數(shù)為K2(單位:A8V）:羅氏線圈測量系統(tǒng)準確度等級為2.0級,比例系數(shù)為K2,…,Kn(單位:A8V）,電源是交流電源或脈沖直流電源:多通道高精度數(shù)據采集系統(tǒng)有96個采集通道,且每個通道相互獨立,準確度等級為0.2級。把零磁通霍爾電流傳感器和72套羅氏線圈測量系統(tǒng)的比例系數(shù)分別設置于不同的通道,通電結束可以直接讀取每個通道測量的電流值1。新型羅氏線圈校準的連接線路如圖2所示。

2.2校準程序

(2）通電前,檢查需要用到的儀器設備狀態(tài)、現(xiàn)場溫濕度環(huán)境。

(2）檢測人員按照校準線路圖連接主回路,安裝零磁通霍爾電流傳感器以及72套被校準羅氏線圈,并連接測量回路。

(3）啟動儀器設備及附屬設備,設置數(shù)據采集系統(tǒng),根據校準要求設置通道的名稱、采集模式(單端或者差分）、采集范圍、比例系數(shù)(傳感器的變比）、采樣率等。

(4）點擊數(shù)據采集系統(tǒng)開始采集,檢查零點是否有故障羅氏線圈或線路,無故障點擊結束。

(5）啟動電源,按照約定的電流值輸出電流,一人操作電源,另一人點擊數(shù)據采集系統(tǒng)開始采集。羅氏線圈及配套積分器校準3個點,交流有效值(1000A、2000A、3000A）,則需要調節(jié)電源3次,數(shù)據采集系統(tǒng)點擊采集3次,自動記錄每次采集的波形并計算測量結果。

(6）最后對不準確的羅氏線圈測量系統(tǒng)統(tǒng)一進行調試,校準完成。

2.3校準波形及計算

因波形比較多,現(xiàn)提供2122羅氏線圈測量系統(tǒng)3000A測量波形和計算結果,分別如圖3、圖4所示。

2.4新型校準方法的優(yōu)點

(1）該方法實現(xiàn)了72套羅氏線圈測量系統(tǒng)校準和信號采集的同步,提高了校準效率,縮短了校準時間。

(2）該方法校準時自動記錄波形,波形保存在數(shù)據采集系統(tǒng)的硬盤里,可以隨時調取查看,存儲、溯源方便,且自動計算測量結果,減少了人為誤差,保證了準確度。

(3）該方法實現(xiàn)了羅氏線圈積分器及配套隔離電路轉換接口一起校準,減少了對隔離電路、轉換接口機箱的單獨校準,降低了校準成本,符合現(xiàn)場實際使用情況,提高了羅氏線圈實際使用的準確性和可靠性。

3結語

綜上所述,利用多通道高精度數(shù)據采集系統(tǒng)可以實現(xiàn)對72套羅氏線圈同時校準,校準成本低,效率高,同步性好,準確度高,存儲溯源方便。