一种电流传感器的跟踪精度测量方法技术

本发明专利技术公开了一种电流传感器的跟踪精度测量方法，其用于测量磁平衡电流传感器的跟踪精度，包括步骤：(1)按式S＝V/AT获取所述磁平衡电流传感器的开环状态灵敏度S，其中V为开环状态磁通检测输出电压，AT为开环状态安匝数；(2)按式ΔAT＝ΔU/S获取所述磁平衡电流传感器的跟踪误差ΔAT，其中ΔU为工作状态磁通检测输出电压；(3)用所述跟踪误差ΔAT除以所述工作状态下的原边安匝数或副边安匝数即得到所述磁平衡电流传感器的跟踪精度。该方法不需要额外电流源，可以在线测试，对检修和校准在用的电流传感器十分方便；只需要测量灵敏度V/AT和磁通检测输出电压ΔU，十分容易测量；降低了难度，避免引入误差，值得推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感器的跟踪精度测量方法，尤其涉及一种电流传感器的跟踪精度测量方法。
技术介绍
电流传感器广泛用在发电、变电、输电、配电和用电的线路中。各种用电场合的电流大小十分悬殊，从几安到几万安不等，既有直流电流测量需求，也有交流电流测量需求，还有高频电流测量需求。将不同量级的电流按照比例转换为比较统一的电流，既方便测量，又方便控制，还有利于采取保护。更重要的是利用电流传感器的电气隔离作用可以避免直接测量线路上的高电压，降低实际操作的危险性。同时，对于电流的测量不同类型的电流表有不同的量程和输入要求。对于指针式的电流表，电流传感器的二次电流大多数是安培级的(如5A等)。对于数字化仪表，采样的信号一般为毫安级(0-5V、4-20mA等)。微型电流传感器二次电流为毫安级，主要发挥电流感器与采样之间的桥梁作用。随着环保意识的逐步加强，电能的精确测量提上日程。如何简便地测量电流传感器的跟踪精度(即测量精度)成了工业用电、民用用电等行业迫切需要解决的课题。传统的电流传感器跟踪精度需要有初级输入电流源、次级输出测量设备，根据电流的输入和输出比值来确定电流传感器的跟踪精度。此类方法包括如下不足：(1)需要有高准确度大容量的电流源，否则不能满量程计算；(2)忽略了电流传感器的工作原理中能量变化的核心——磁感应强度/磁通在能量变化中的作用，用初级和次级的电参量考核互感器的跟踪精度；(3)不能在线检测,也就不能估计实际应用环境中电流传感器的跟踪精度；(4)完全用磁芯的磁通量来计算，磁芯截面量测引入误差。鉴于传统方法测量电流传感器跟踪精度的以上诸多不足，期望获得一种电流传感器的跟踪精度测量方法，使用该方法能测量磁平衡电流传感器的跟踪精度并克服上述缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电流传感器的跟踪精度测量方法，该方法可用于测量磁平衡电流传感器的跟踪精度，且不需要额外电流源，能够在线测量，避免引入误差，简便易行。根据上述专利技术目的，本专利技术提出了一种电流传感器的跟踪精度测量方法，其用于测量磁平衡电流传感器的跟踪精度，包括以下步骤：(1)按式S＝V/AT获取所述磁平衡电流传感器的开环状态灵敏度S，其中V为开环状态磁通检测输出电压，AT为开环状态安匝数；(2)按式ΔAT＝ΔU/S获取所述磁平衡电流传感器的跟踪误差ΔAT，其中ΔU为工作状态磁通检测输出电压；(3)用所述跟踪误差ΔAT除以所述工作状态下的原边安匝数或副边安匝数即得到所述磁平衡电流传感器的跟踪精度。本专利技术所述的电流传感器的跟踪精度测量方法，其用于测量磁平衡电流传感器的跟踪精度。通常磁平衡电流传感器包括磁芯(通常是闭合的铁芯)、原边绕组(被测电流侧绕组)、副边绕组(测量电流侧绕组)、磁通检测系统(通常包括低频部分和高频部分)、副边电流产生系统，依据磁平衡原理工作。正常工作时，原边电流在磁芯内产生磁通，被磁通检测系统拾取等比例的电压信号，根据此电压信号在副边绕组产生与原边等值但方向相反的AT数(安匝数)，这样，原边AT和副边AT同时作用于磁芯，磁芯内的磁通量几乎为零。因此，此类电流传感器也称作磁通平衡式电流传感器，简称磁平衡电流传感器。按照上述原理，磁平衡电流传感器的次级电流和初级电流完全可依照初级和次级的匝比来确定。然而，在电流传感器的实际制作和使用过程中，由于磁通检测信号的增益不足、整个传感器的分布参数影响、不同频率成分的信号放大通道不同等原因，次级电流AT和被测电流AT存在很小的偏差，AT数偏差的那部分能量就保留在磁芯中，以磁通/磁感应强度形式存在，并且此能量相对于传输到次级的能量占比非常小，故不会影响电流传感器的正常工作，也不会破坏电流传感器的磁工作状态。若磁通量为低频分量，由于磁通检测较为灵敏能把整个偏差约束在很小的范围内而不影响电流传感器的使用；若电流传感器应用在交流电或高频电流场合，正半周期的能量在负半周期时还给初级或次级，但是每半个周期内，铁芯里面都会存在这样的交变小幅磁场。专利技术人考虑利用电流传感器工作时磁芯内存在这样一个小幅的磁通量，通过磁通检测系统获得磁芯内存在的磁场量值。以此量值作为初级线圈和次级线圈之间的跟踪误差ΔB，经过磁通检测转化为ΔU，ΔU/(V/AT)得到ΔAT，该ΔAT与初级线圈或次级线圈流过的AT相比即可得到传感器的跟踪精度(采用初级线圈还是次级线圈取决于对跟踪精度的人为定义)。该方法理论核心为ΔB/B，实际计算ΔAT/AT，简化了B的计算及B引入的计算偏差，用磁芯的磁特征磁通量测量电流传感器的跟踪精度，抛开了用初级电信号与次级电信号引入的负载效应等误差,从原理上保证测量的准确性。基于上述构思，本专利技术先用确定的电流AT数测定电流传感器磁芯内的对应磁通/磁感应强度，并获得检测磁通的等比例电压(即开环状态磁通检测输出电压V)，就能确定磁芯的参数灵敏度V/AT。在电流传感器正常工作时，磁芯原边为被测电流AT数理论上等于副边测量电流AT数。当原边AT数和副边AT数有偏差时，磁芯内的磁通/磁感应强度被磁通检测系统获得为等比例电压(即工作状态磁通检测输出电压ΔU)，此电压除以灵敏度V/AT得到原边和副边的AT数值差(即跟踪误差ΔAT)，也就获得了在线工作状态下的电流传感器跟踪精度。这样该方法就直接利用了测量电流传感器初级能量传输到次级的中间参量——磁场的特征来完成电流传感器的跟踪精度测量，测试的量值更核心，准确度更高，避免了引入误差。而且，该方法不改变电流传感器的工作状态，能够在线测量，方法简便，要求的外围设备较少，不需要额外电流源，操作灵活。进一步地，本专利技术所述的电流传感器的跟踪精度测量方法中，所述开环状态灵敏度S包括开环状态直流灵敏度SDC和/或开环状态交流灵敏度SAC。更进一步地，上述电流传感器的跟踪精度测量方法中，所述开环状态直流灵敏度SDC的计算方法为：SDC＝VB/(Ip·Tp)，其中，VB为开环状态低频磁通检测输出直流电压，Ip为原边直流电流，Tp为原边绕线匝数。更进一步地，上述电流传感器的跟踪精度测量方法中，所述开环状态交流灵敏度SAC包括低频灵敏度S(f)ACL和高频灵敏度S(f)ACH，其计算方法为：S(f)ACL=VB(f)(ip(f)·Tp)]]>S(f)ACH=VA(f)(ip(f)·Tp)]]>其中，VB(f)为开环状态低频磁通检测输出交流电压，VA(f)为开环状态高频磁通检测输出交流电压，ip(f)为原边交流电流，Tp为原边绕线匝数，f表示频率。上述方案中，和均为矢量。更进一步地，上述电流传感器的跟踪精度测量方法中，所述工作状态磁通检测输出电压ΔU包括工作状态低频磁通检测输出直流电压ΔUB，此时所述跟踪误差ΔAT＝ΔUB/SDC。更进一步地，上述电流传感器的跟踪精度测量方法中，所述工作状态磁通检测输出电压ΔU包括工作状态低频磁通检测输出交流电压ΔUB(f)和工作状态高频磁通检测输出交流电压ΔUA(f)，此时所述跟踪误差ΔAT=ΔUB(f)S(f)ACL+ΔUA(f)S(f)ACH]]>上述方案中，和均为矢量。在求跟踪精度时ΔAT可按模值公式c＝(a2+b2)0.5转换为标量，其中c对应ΔAT，a对应b本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流传感器的跟踪精度测量方法，其用于测量磁平衡电流传感器的跟踪精度，其特征在于，包括以下步骤：(1)按式S＝V/AT获取所述磁平衡电流传感器的开环状态灵敏度S，其中V为开环状态磁通检测输出电压，AT为开环状态安匝数；(2)按式ΔAT＝ΔU/S获取所述磁平衡电流传感器的跟踪误差ΔAT，其中ΔU为工作状态磁通检测输出电压；(3)用所述跟踪误差ΔAT除以所述工作状态下的原边安匝数或副边安匝数即得到所述磁平衡电流传感器的跟踪精度。

【技术特征摘要】
1.一种电流传感器的跟踪精度测量方法，其用于测量磁平衡电流传感器的跟踪精度，其特征在于，包括以下步骤：(1)按式S＝V/AT获取所述磁平衡电流传感器的开环状态灵敏度S，其中V为开环状态磁通检测输出电压，AT为开环状态安匝数；(2)按式ΔAT＝ΔU/S获取所述磁平衡电流传感器的跟踪误差ΔAT，其中ΔU为工作状态磁通检测输出电压；(3)用所述跟踪误差ΔAT除以所述工作状态下的原边安匝数或副边安匝数即得到所述磁平衡电流传感器的跟踪精度。2.如权利要求1所述的电流传感器的跟踪精度测量方法，其特征在于，所述开环状态灵敏度S包括开环状态直流灵敏度SDC和/或开环状态交流灵敏度SAC。3.如权利要求2所述的电流传感器的跟踪精度测量方法，其特征在于，所述开环状态直流灵敏度SDC的计算方法为：SDC＝VB/(Ip·Tp)，其中，VB为开环状态低频磁通检测输出直流电压，Ip为原边直流电流，Tp为原边绕线匝数。4.如权利要求2所述的电流传感器的跟踪精度测量方法，其特征在于，所述开环状态交流灵敏度SAC包括低频灵敏度S(f)ACL和高频灵敏度S(f)ACH，其计算方法为：S(f)ACL=VB(f)(ip(f)·Tp)]]>S(f)ACH=VA(f)(ip(f)·Tp)]]>其中，VB(f)为开环状态低频磁通检测输出交流电压，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东兴，卢宋林，李瑞，朱燕燕，胡志敏，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31