实现SS级宽量程电流互感器的双两级电流互感器方法技术

本发明专利技术涉及一种实现0.5SS、0.2SS级宽量程电流互感器的《双两级电流互感器》方法。该法借助在两个具有不同匝数的两个辅助互感器次级绕组之间，故意制造一个与被测初级电流相依相伴、大小和流向可控的环流。用来给一个辅助互感器增加一个额外的输入磁勢，藉以提高该辅助互感器次级绕组的感生电势，从而增强其带载能力；并使该辅助互感器铁芯的工作点离开0.1％额定电流时的超低工作磁场区段，从而使该铁芯的磁导率显著增大。因而确保了该双两级电流互感器得以充分满足SS级电流互感器在超低量限下准确度指标(f≤0.1％，δ≤10＇)的要求。)的要求。)的要求。

【技术实现步骤摘要】
实现SS级宽量程电流互感器的双两级电流互感器方法


[0001]本专利技术涉及计量器具、电能计量设备中作为电流扩展单元的互感器
具体涉及一种在(0.1－200)％I
n
(I
n
－额定电流)范围内用以提高计量用宽量程电流互感器准确度的新方法。

技术介绍

[0002]电流互感器是电力系统不可或缺的一种重要设备。该类设备分为测量与计量用电流互感器和保护与控制用电流互感器两种类型。用来把电网一次侧的大电流按比例转换为标准的低压小信号电流(5A、2A、1A)。测量与计量用互感器需以足够高的准确度为后接的仪器仪表提供精准的电流信号；保护与控制用互感器则需以良好的动态特性、适度的精确程度为后接的控制设备与保护装置提供操作指令信息，以确保系统与设备的正常、安全运行。特别是作为电能计量重要配套设备的计量用电流互感器是关系到电能交易公平公正，资源合理利用、节能减排与低碳环保以及产品单耗评估是否正确，乃至国民经济生产总值的统计数据(因71118亿度电的电能产值占GDP的比值极大)是否准确可靠的保证。
[0003]国家标准GB/T 20840.2－2013电流互感器(Current transformers)规定特殊用途电流互感器(即此前电力系统中的计量用电流互感器)的准确级为0.5S、0.2S级，其误差限值如表1所示：
[0004]表1.特殊用途电流互感器的误差限值
[0005][0006]注：表1同时还列出了Q/GDW 10572.1－2020计量用互感器技术规范规定的0.5SS、0.2SS级电流互感器的误差限值。
[0007]由表1可见，传统特殊用途电流互感器运行在低于额定电流20％以下时，电流计量准确度就开始逐步下降。对于0.2S级而言，5％I
n
下准确度下降75％，1％I
n
下准确度下降275％！很多情况下诸如大型生产企业、轨道交通部门、乃至多户数寄宿单位峰谷用电负荷，上限大大超过120％I
n
，下限远低于1％I
n
。特别是在超低负荷下往往会出现电能计量极度失
准的状况。造成电费少计、漏收，因此原有计量用电流互感器需要进行改造升级。这也就是国家电网有限公司颁发《Q/GDW 10572.1－2020计量用互感器技术规范》的背景现况。

技术实现思路

[0008]鉴此，本专利技术提出了一个《双两级电流互感器》方法。跟一般两级电流互感器不同之处，除在两个形状、尺寸、相对磁导率μ
r
基本相同的铁芯T1、T2上绕有匝数W2＝W
2n
之主互感器的次级绕组，在铁芯T1上绕有匝数匝数W
21
＇＝W
2n
之辅助互感器1的次级绕组外；还在铁芯T2上绕有匝数W
22
＇＝(W
2n
－X)之辅助互感器2的次级绕组。其核心技术是利用匝数不等的W
21
＇、W
22
＇两绕组，人为制造一个能以不同方向流经该两绕组的一个数值可控的环流I
LP
＇(Loop current)，并使W
21
＇与W2所共同匝链之铁芯T1中增加一个励磁磁勢I
LP
＇W
2n
；使W
22
＇与W2所共同匝链之铁芯T2中减少一个励磁磁勢I
LP
＇(W
2n
－X)。因此使得辅助互感器1不仅其等效输入电流加大了一个I
LP
＇，而且使得辅助互感器1次级绕组的感应电势E
21
＇也较普通两级电流互感器相应增高。E
21
＇的增高，便使其作为普通互感器使用时的带载能力得到显著加强；其等效输入电流，由原主互感器的误差电流(即原铁芯T1中的激磁电流)I
01
变成了(I
01
+I
LP
＇)。一方面由于在无环流时，因在0.1％I
n
下主互感器1的误差电流(即此时铁芯T1的激磁电流)I
01
极小，铁芯T1便运行在B＝f(H)曲线的超低工作点上，因此其磁导率μ
r
很低。所以此时主互感器的电流误差ε
mn
若达2％，辅助互感器1的电流误差ε
au
超过(30－50)％，是完全有可能的。主辅互感器的总误差将可高达ε＝ε
mn
ε
au
＝2％
×
30％或2％
×
50％＝0.6％或1％。这就是普通两级电流互感器不可能作为0.2SS级电流互感器的根本原因。但当有了环流I
LP
＇辅助互感器1的等效输入电流变成(I
01
+I
LP
＇)后，铁芯T1便可运行在B＝f(H)曲线较高的工作点上，只要其磁场强度H接近1mOc.(毫奥斯特)其磁导率μ
r
便可达到μ
r0
＝60000以上的数值。此时既便ε
au
＝5％。仅此由该主辅互感器构成的两级电流互感器的误差便可达到ε＝ε
mn
ε
au
＝2％
×
5％＝0.1％(竟如此之高)。
[0009]辅助互感器2则因次级绕组匝数W
22
＇＝(W
2n
－X)﹤W
21
＇＝W
2n
，W
22
＇中所感生的电势E
22
＇﹤E
21
＇，往往不足以克服主互感器输出的电流I
20
与负载阻抗Z
B
形成的电压壁垒(I
20
Z
B
)。辅助互感器2的次级输出电流I
22
＇或者流经不到Z
B
上，或者对双两极电流互感器的输出电流贡献微乎其微。可视其为一个形式上的辅助互感器，实质上则为一个纯粹用来制造环流的补偿线路环节而已。
[0010]本专利技术的有益效果在于：利用在双两级电流互感器的两个辅助互感器的次级绕组之间，故意制造的一个既能与被测电流相依相伴、数值大小与流动方向且能人为控制的环流。将高精度感应式电流、电压比率标准器绕组中极力避免出现、那种极度有害的环流，正确引导、化害为利。通过借助该环流来增加其中一个辅助互感器的输入磁勢，藉以提高该辅助互感器次级绕组的感应电势，从而增强该双两级电流互感器的带载能力；同时还使该辅助互感器的工作点离开了原来0.1％In(In－额定电流)时的超低工作磁场区段，使该辅助互感器铁芯的磁导率得以显著增大，因而大大提高了该双两级电流互感器在超低量限下的准确度指标。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双两级电流互感器的概念与线路。历史上只有《两级电流互感器》，从来没有过《双两级电流互感器》。《双两级电流互感器》的概念与线路是本发明的核心，特此提出权利保护要求。2.将双两级电流互感器分解成主互感器1、2，辅助互感器1、2的等效线路及其表述方法。3.使用国内可以大量生产的初始磁导率μ0≥60000－80000的两颗镯环形尺寸、重量、磁性能相近的铁基超微晶铁芯，凭借特殊的绕组结构设置与绕制方法的设计实现超额满足Q/GDW 10572.1－2020计量用互感器技术规范第一部分：低压电流互感器(Technical specification for metering transformers Part 1:0.4KV current transformers)P4表2规定的0.5SS、0.2SS级基本误差限值要求的双两级电流互感器方法。4.实现该SS级计量用宽量程电流互感器误差的调整方法与调试线路。5.一种实现SS级宽量程电流互感器的双两级电流互感器，包括铁芯T1、T2，在两个形状、尺寸、相对磁导率μ
r
基本相同的铁芯T1、T2上绕有匝数W2＝W
2n
之主互感器的次级绕组，在铁芯T1上绕有匝数匝数W
21
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭来祥，郭晖，郭琨，
申请(专利权)人：郭晖郭琨，
类型：发明
国别省市：