一种双向逼近均值法测定铁芯饱和点的方法技术

本发明专利技术属于电气电测技术领域，具体涉及一种双向逼近均值法测定铁芯饱和点的方法；本发明专利技术对电流及与此电流相对应的二次线圈两端电压进行等距离电流值和电压值测量和记录，从O点开始，按电流增大的方向，对相邻采样点连成的线段求斜率，直到出现某个线段的斜率小于直线OC的斜率为止，从C点开始，按电流逐步减少的方向，对相邻采样点连成的线段求斜率，直到出现某条线段的斜率大于直线OC的斜率为止，根据临界点坐标的平均值确定拐点坐标；本发明专利技术可以直接用于智能仪器的程序之中，通过智能仪器内的芯片快速的实现二次线圈的饱和点的测量，测定精度高，速度快，通过实际测定的饱和点位置与出厂位置做对比，可判断设备是否老化、损坏。可判断设备是否老化、损坏。可判断设备是否老化、损坏。

【技术实现步骤摘要】
一种双向逼近均值法测定铁芯饱和点的方法


[0001]本专利技术属于电气电测
，具体涉及一种双向逼近均值法测定铁芯饱和点的方法。

技术介绍

[0002]目前在世界范围内，特别是电气制造和电测领域，为了进行电压等级的变换和电信号传变都会使用铁芯这一电气元件，例如在输变电领域电力变压器铁芯，电压互感器铁芯，电流互感器铁芯等等；在电测领域如数字式继电保护设备中的电流变换器和电压变换器等等，可以说在电气和电测领域铁芯使用无处不在；如附图1所示，在同一铁芯core上套上两个线圈coil1和coil2，第一个线圈coil1定义为一次线圈，接在用电器的工作回路中，一次线圈coil1中流过的电流为一次电流；第二个线圈coil2定义为二次线圈，coil2中流过的电流称为二次电流。Coil2连接在电路的表计、自控、保护等回中，按固定比例取得一次电流，二次电流用来驱动表计或自动化监控装置，对电力元件(变压器、发电机等)进行监控或保护。其它一切以铁芯为核心部件构成的设备，如数字化继电保护装置中的电流
‑
电压变换器及电压
‑
电压变换器，其结构原理附图1所示的电流互感器原理是一样的。
[0003]正常情况下，一次电流在额定电流范围内，电流互感器二次电流数值和一次电流数值存在一个固定比例关系，这个固定的比例定义为电流互感器的变比，例如：一个变比为600：5的电流互感器，表示此电流互感器的一次额定电流为600A，二次额定电流为5A；当此电流互感器的一次线圈中流过600A电流时，二次线圈则会流过5A安电流；当此电流互感器的一次线圈流过300A电流时，二次线圈则会流过2.5A电流；当一次线圈流过60A电流时，二次线圈则会流过0.5A电流；依次类推，一次电流和二电流的维持600：5的比例不变。
[0004]进一步的，电流互感器的另一个技术参数是精度，用“级”来表示；如0.2级，0.5级，1.0级等等，分别表示在额定电流以内，电流互感器实际二次电流与由一次电流经变比折算的理论二次电流之间的误差不超过0.2％，0.5％，1.0％；对保护用的电流互感器还有一个过载位倍数的问题，如5P10，其中字母P表示保护(Protection)用互感器，P后面的数字10，表示允许一次电流在事故状态下可以短时间过载到额定一次电流的10倍，P前面的5表示在一次电流过载到额定电流10倍以内的情况下，此电流互感器仍能保证精度不低于5％。
[0005]其中，变比是电流互感器的重要技术指标，变比即包含一次额定电流，也包含二次额定电流，当一次电流超过额定的数值时，一次电流和二次电流的比例关系就不再维持变比这个常数了，而是偏离变比这个常数。一次电流超过额定电流越多，一次电流和二次电流的比值就越偏离变比，这种现象称为电流互感器的饱和现象；电流互感器的饱和后，一次电流再继续增大时，二次电流就不再明显增大，显然饱和后二次电流就不能准确地按比例表示一次电流。
[0006]如附图2所示，饱和现象在电力工程技术和+电测中的应用主要有以下两种情况，第一种情况，为防止二次设备烧毁，选用容易饱和的电流互感器，如下用例1：如附图2所示，电流表A通过互感器CT2接线，电流表A选用容易饱和的电流互感器CT2；
[0007]额定电流为10A的电流表(满格指示为10A)，要测量最大工作电流达50A，短路电流达500A用电设备D，首先变比选50：5的电流互感器，保障电路正常工作时，电流表能反映电路的正常工作电流；其次进行饱和点的选择，若选用一次饱和电流为50A的电流互感器，当设备发生短路时，此时电流互感器的一次电流达500A，但由于饱和作用，抑制了50A以上的短路电流向二次电流的按比例传变，此时真正流过电流表的电流可能只有5.9A，而不是按变比计算的50A。若选用饱和电流为500A的电流互感器时，在同样的短路事故时，一次短路电流全部按50：5的比例传变到电流表回路，此时流过此电流表A的电流达50A，可能会使电流表A立即烧毁。
[0008]第二种情况，保护装置选用不易饱和的电流互感器，如下用例2：
[0009]如附图2所示，保护装置P通过电流互感器Ct1连接到工作回路中，当设备工作回路如图2中F点，发生短路故障后，保护装置P首先检测到故障电流，然后发出跳闸信号，命令连接在工作回路的断路器BR1跳闸断电。这种情况要选用不易饱和的电流互感器Ct1；具体要求CT1二次额定电流为5A，允许故障瞬间过载10倍(即50A)，保护装置P的跳闸定值设为二20A(当然是指二次侧电流)，此保护装置P配套选用电流互感器Ct1若仍选用用例1中CT2同型号的电流互感器，则当用电设备回路F点发生短路故障时，短电流实际达500A，但通过以上所选电流互感器CT2，由于饱和作用，传入到保护装置P的电流实际只有5.9A，远低于保护装置P设置的跳闸定值20A,因此保护装置就不会跳闸,造成事故。若Ct1虽然仍选用Ct2同样变比即50：5，但选用10P10保护用电流互感器，则在F点发生短路事故时，传到保护装置的电流会达到45A到50A，大于设定的跳闸定值20A，保护装置就会正常动作跳闸切除此短路故障。
[0010]由上述两种情况，可以明确的是，电流互感器的饱和点测定必须非常准确，在这电力工业上具有十分重要的意义。
[0011]电流互感器的饱和本质上是电流互感器铁芯的磁饱和，相同材料和工艺条件的电流互感器铁芯，截面积较小的饱和电流也较小，如A、B两个电流互感器铁芯，铁芯B的截面积比铁芯A的截面积大4倍，铁芯B的饱和电流是铁芯A的4倍。
[0012]常规测定饱和点是用伏安法，具体的：将一次回路断开，向二次线圈通入电流，电流电压特性曲线明显分成三段；如附图3所示，饱和前电流电压呈现近似线性关系，如曲线OA所示，饱和后电流电压也呈现近视的线性关系，如曲线BC所示。曲线OA和曲线BC虽然都尽似直线，但OA和BC的斜率明显不同(为了便于本领域技术人员更好的理解，图3中曲线OA和曲线BC均用直线表示)，且曲线BC的斜率明显小于曲线OA的斜率。而且饱和前电流电压线性关系并不是立即过渡到饱和后电流电压线性关系，即曲线OA和曲线BC之间不存在一个明显的拐点(饱和点)H，而是如附图4所示，A、B点之间是通过一段长度极短的弧状过渡曲线连接的，拐点位于过渡曲线AB上；现有的饱和点的测定多是通过在电流电压关系曲线上描点目测实现的，观察图4中的过渡曲线AB，目测出一个拐点，即饱和点。
[0013]电力工业的电流互感器待设备的铁芯会受到老化、事故冲击、过载等因素使饱和电流比出厂时减少，这咱现象称为电流互感器的劣化，当劣化程度超过一定数值后就不能正常使用了。正常运行的电流互感器等设备，在一定时间间隔内或事故冲击后要对电流互感器的饱和点进行测定，而测定的是否精确，就是实际要面对和解决的问题。
[0014]但是，通过描点目测测定电流互感器饱和点的方法明显存在精确度不足、速度不
快和不能在智能设备上使用的问题，对于电力行业来讲，饱和点测定不精确很可能会导致电力设备烧毁的重大事故；因此，亟需一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向逼近均值法测定铁芯饱和点的方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤1、根据待测定设备的出厂数据或者设计数据确定试验电流的最大值I
max
；步骤2、根据计算精度要求，确定等距离采样的采样电流间隔值M及采样点数N，使M*(N
‑
1)＝I
max
；步骤3、根据以下公式：计算直线OC的斜率S
m
，其中I
max
，V
max
是C(I
max
，V
max
)点的电流及电压采样值；步骤4、保持待测定设备铁芯部件的一次线圈开路，向二次线圈通入电流，并对电流和电压进行等距采样，得到电流样值i0...i
k
...i
N
及电压样值v0...v
k
...v
N
，其中，0≤k≤N；以(0，0)为圆心，电流I为X轴，电压V为Y轴，建立I
‑
V坐标图，并在坐标图上根据坐标(i
k
,v
k
)描点，且记为点D0...D
k
...D
N
，其中，0≤k≤N；步骤5、在I
‑
V坐标图上用直线段依次连接两个相邻点D0和D1、
…
、D
k
‑1和D
k
、
…
D
N
‑1和D
N
，依次记为直线L1...L
k
...L
n
‑1；步骤6、从直线L1开始，即从k＝1开始，每次计算后让k增加1，根据两点式计算各直线段L
k
的斜率s(k)：式中s(k)表示第k条直线段L
k
的斜率，V(k)，I(k)表示第k个采样值的纵横坐标，V(k
‑
1)，I(k
‑
1)表示第k
‑
1个采样值的纵横坐标；直到某一直线段的斜率s(k)小于直线OC的斜率S
m
为止，记录此时该直线段左端...

【专利技术属性】
技术研发人员：张会平，郑龙，曾洋，苏谦，宋鹏林，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司灵宝市供电公司，
类型：发明
国别省市：