一种基于宽量程电流互感器的测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于宽量程电流互感器的测量系统及测量方法，属于电力测量技术领域。本发明专利技术系统，包括：电流互感器，所述电流互感器，包括：活动磁芯、一次绕组、二次绕组及检测绕组；分压电阻，所述分压电阻接收感应电压信号及感应电流信号，并进行分压后传输至信号调理电路；信号调理电路，将分压后的感应电压信号传输至数字检测模块，将分压后的感应电流转换为电压信号传输至数字检测模块；数字检测模块，根据电压信号确定电流互感器的高次谐波含量，并根据高次谐波含量确定活动磁芯的气隙调节长度，根据接收的感应电压信号确定电流互感器补偿后的二次电流。本发明专利技术实现了电流互感器测量的宽量程，又确保了电流互感器的测量精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于宽量程电流互感器的测量系统及测量方法


[0001]本专利技术涉及电力测量
，并且更具体地，涉及一种基于宽量程电流互感器的测量系统及测量方法。

技术介绍

[0002]电流互感器是电力系统中关键设备之一，可以将一次系统中大电流信号按比例转变为二次侧小电流信号，起到信号传变、安全隔离的作用。计量用电流互感器是电能计量器具的重要组成部分，在配用电网中具有大量的应用，其准确与否直接关系电能贸易结算的公平公正。
[0003]传统的电磁式电流互感器采用的是闭合磁芯，闭合磁路的设计方法可以确保电流互感器的磁阻抗较小，获得更好的导磁性能，使得电流互感器的一、二次电流具有较好的传变特性。
[0004]然而，当一次电流较大时会导致磁芯饱和，或者当一次侧电流有直流分量出现时，因为磁阻非常小，在闭磁路中直流磁通量会很高，磁芯也会达到饱和状态，此时二次侧电流产生严重的畸变现象，会导致电流互感器出现很大的测量误差，进而造成重大的经济损失。
[0005]根据实测数据，当一次电流超过150％额定电流后，电流互感器会进入保护状态，200％额定电流时的比值误差甚至超过5％。由此可见，现有的计量用电流互感器在一次电流过大时，测量准确度会急剧变差，为了满足电能准确计量的需求，计量部门一般选用量程尽可能覆盖用户用电负荷范围的电流互感器，但由于现有计量用电流互感器仅在20％～120％额定电流范围内保持较好的准确度，难以应对用户负荷变化的情况，在一定程度上造成了互感器选型困难。部分用户会选用低于其实际负荷的变压器来减少基本电费的缴纳，然后通过强制冷却等手段提高变压器的实际运行容量，最高甚至可达到标称额定容量的200％。此时，电流互感器的实际一次电流远远大于其额定电流，使铁芯迅速饱和，导致互感器测得的电流远小于实际电流，该类窃电事件时有发生。传统计量用电流互感器并不能完全适用全部的电能计量需求，在一些特定场景下还会造成大量电能的少计，使电能贸易结算失去公平公正，导致国家财产的损失。因此，针对电力营销管理工作需求，解决传统计量用电流互感器量程限制带来的电能计量损失问题，亟需引入计量用电流互感器宽量程技术研究，实现更大量程范围内更高准确度的电能计量，为电力营销工作提供有力的技术支撑。
[0006]为了解决闭合磁路带来的问题，有的电流互感器在磁路上留有气隙，但气隙是固定的，传统的固定气隙的电流互感器，由于气隙的存在，磁化曲线的线性度变好，而且气隙越大，磁化曲线的线性度就越好，另一方面，磁芯的剩磁会显著降低，气隙越大，电流互感器的剩磁就降低的越多。所以，剩磁对带气隙的电流互感器的影响比对常规的电流互感器的影响要小。电流互感器磁芯由于存在气隙，饱和磁感应强度会增大，气隙越大，饱和磁感应增大的越多，所以，气隙磁芯的抗饱和能力比闭合磁芯的要强。然而，由于气隙的存在，电流互感器磁芯的磁导率会显著的减小，气隙越大，磁导率减小的越多，电流互感器的误差会随之增大，这就降低了电流互感器的测量准确度，甚至会使电流互感器很难达到设计精度。由
于电流互感器磁芯气隙的长度固定不变，而且传统的固定气隙电流互感器只采取了改变二次绕组匝数的补偿措施，当一次电流正常或者一次电流偏小时，固定气隙的电流互感器相对于闭合磁芯的电流互感器误差会大很多，另一方面，如果出现短路情况，一次电流持续变大，固定气隙的磁芯还是会达到饱和状态，导致二次电流出现畸变。
[0007]传统的气隙可调节电流互感器结构是通过在磁芯中设置不同长度的活动磁芯，用以调节空气隙的长度，控制大电流时磁芯内的磁通密度，使电流互感器始终位于线性测量区域内。新型电流互感器的一、二次绕组与传统结构相同，不同的是其磁芯由固定磁芯和活动磁芯两部分组成，磁芯气隙长度可通过活动磁芯单元进行调节。当一次绕组中电流变化较大时，可通过调节气隙长度保证一次电流最大时磁芯磁通密度仍不超过饱和值，磁芯特性始终位于线性区域内，以拓宽电流互感器的测量量程。然而，新型的气隙可调节电流互感器却存在精度不够高、调节速度过慢的问题，这种电流互感器的活动铁芯是单元式的结构，所以当磁芯的活动单元移动时，磁芯的磁化曲线会发生突变，电流互感器的测量误差也会发生突变，没有采取合理的电流补偿措施，会使电流互感器的精度大大的降低。另一方面，由于没有监测系统，气隙长度的改变没有标准，不能构成闭合系统，会令气隙的调节不够及时且不够准确。
[0008]电流互感器的误差主要是由励磁电流的大小决定的，而为了提高电流互感器的精度，根本上是降低电流互感器的励磁电流，或者是提取出电流互感器的励磁电流，并根据电流互感器的励磁电流进行补偿。然而提取励磁电流的方法用于传统闭合式电流互感器会受到激磁阻抗的影响，传统闭合式电流互感器的激磁阻抗并不是一个定值，因为闭合磁芯磁化特性是非线性的，当磁芯趋于饱和时，激磁阻抗就会发生变化，在这种情况下不能有效电流互感器的励磁电流，并对其误差进行补偿。

技术实现思路

[0009]针对上述问题，本专利技术提出了一种基于宽量程电流互感器的测量系统，包括：
[0010]电流互感器，所述电流互感器，包括：活动磁芯、一次绕组、二次绕组及检测绕组；
[0011]所述活动磁芯根据数字检测模板确定的气隙长度，调节电流互感器的气隙比；
[0012]所述一次绕组和检测绕组采用穿心式结构活动磁芯内部穿过，二次绕组在活动磁芯上均匀绕制；所述检测绕组输出感应电压信号，所述二次绕组输出感应电流信号；
[0013]分压电阻，所述分压电阻接收感应电压信号及感应电流信号，并进行分压后传输至信号调理电路；
[0014]信号调理电路，所述信号调理电路将分压后的感应电压信号传输至数字检测模块，将分压后的感应电流转换为电压信号传输至数字检测模块；
[0015]数字检测模块，所述数字检测模块根据电压信号确定电流互感器的高次谐波含量，并根据高次谐波含量确定活动磁芯的气隙调节长度，根据接收的感应电压信号确定电流互感器补偿后的二次电流。
[0016]可选的，活动磁芯为UI型磁芯，包括U型磁芯和I型磁芯，所述U 型磁芯作为活动磁芯的固定部分，I型磁芯作为活动磁性的活动部分。
[0017]可选的，活动磁芯的制作材料为坡莫合金1J85材料。
[0018]可选的，活动磁芯的调节长度设定有最大调节长度，且每次调节不超过最大调节
长度。
[0019]可选的，信号调理电路包括两个，一个将感应电流信号转换为电压信号并分压后的传输至数字检测模块，另一个将感应电压信号传输至数字检测模块。
[0020]可选的，将感应电流信号转换为电压信号并分压的信号调理电路，包括：低通滤波器和电压跟随器；
[0021]将感应电压信号传输至数字检测模块的信号调理电路，包括：积分电路、低通滤波器和电压跟随器。
[0022]可选的，数字检测模块，包括：信号采集电路和数字微处理单元；
[0023]所述信号采样电路分辨率不低于8位；所述数字微处理单元确定气隙调节长度及电流互感器补偿后的二次电流。
[0024]可选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于宽量程电流互感器的测量系统，所述系统，包括：电流互感器，所述电流互感器，包括：活动磁芯、一次绕组、二次绕组及检测绕组；所述活动磁芯根据数字检测模板确定的气隙长度，调节电流互感器的气隙比；所述一次绕组和检测绕组采用穿心式结构活动磁芯内部穿过，二次绕组在活动磁芯上均匀绕制；所述检测绕组输出感应电压信号，所述二次绕组输出感应电流信号；分压电阻，所述分压电阻接收感应电压信号及感应电流信号，并进行分压后传输至信号调理电路；信号调理电路，所述信号调理电路将分压后的感应电压信号传输至数字检测模块，将分压后的感应电流转换为电压信号传输至数字检测模块；数字检测模块，所述数字检测模块根据电压信号确定电流互感器的高次谐波含量，并根据高次谐波含量确定活动磁芯的气隙调节长度，根据接收的感应电压信号确定电流互感器补偿后的二次电流。2.根据权利要求1所述的系统，所述活动磁芯为UI型磁芯，包括U型磁芯和I型磁芯，所述U型磁芯作为活动磁芯的固定部分，I型磁芯作为活动磁性的活动部分。3.根据权利要求1所述的系统，所述活动磁芯的制作材料为坡莫合金1J85材料。4.根据权利要求1所述的系统，所述活动磁芯的调节长度设定有最大调节长度，且每次调节不超过最大调节长度。5.根据权利要求1所述的系统，所述信号调理电路包括两个，一个将感应电流信号转换为电压信号并分压后的传输至数字检测模块，另一个将感应电压信号传输至数字检测模块。6.根据权利要求5所述的系统，所述将...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢冰，张军，周峰，殷小东，陈习文，聂高宁，王斯琪，金淼，王旭，陈卓，汪泉，周玮，付济良，齐聪，郭子娟，余雪芹，刘俊，郭鹏，朱赤丹，赵世杰，
申请(专利权)人：国家电网有限公司中国电力科学研究院有限公司武汉分院国网陕西省电力公司国网陕西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：