电流互感器直流偏磁误差特性测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种电流互感器直流偏磁误差特性测量方法及装置，依据等安匝原理，一次模拟电流分别为两个独立的工频电流源与直流电流源，利用标准CT检测被测量CT受到直流偏磁影响后的误差特性发生的变化，包括电流比较型误差特性测量或者是电压比较型误差特性测量方法及装置，全过程数据可进行对比，该方法及装置不仅适合穿心式电流互感器直流偏磁时的误差特性测量，也适用于验证不同铁心材料制造的电流互感器线圈的直流偏磁误差特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电流互感器直流偏磁误差特性测量方法及装置，具体为一种采用等安匝原理模拟电流互感器一次回路的工频电流含有直流分量时，验证电流互感器误差特性的测量方法及装置，属高压电器测量与检验

技术介绍
传统电流互感器工作原理是电磁感应原理，一般情况下电流互感器一次回路电流是正负对称的交流电流，一个周波内铁心的工作磁密也是对称分布，但当一次工频电流含有直流电流成分时，电流互感器铁心工作磁密会出现不对称现象，导致电流互感器铁心磁滞回线出现不对称，二次感应电流出现偶次谐波。根据能量守恒原理，偶次谐波的出现，基波含量必然减少，电流互感器对应的一次回路基波电流与二次回路基波电流之比，就会发生负向偏移。随着我国电网容量的增加，交流电网和直流电网同点落地现象越来越多，在交流电网回路中出现直流分量，使得变压器铁心磁通量上下半周不对称，导致变压器损耗增大、投合操作励磁涌流增大，亦称之为直流偏磁影响。同样，用于电网电能计量、继电保护的电流互感器，也会因一次工频电流含有直流分量，造成电流互感器磁通量正负半周不对称，影响电流互感器的误差特性。例如，双级高压直流输电线路检修，或单级故障需以“单级一大地回线”方式运行时，将有直流电流通过中性点直接接地的变压器进入交流系统，出现直流偏磁现象，有的线路故障电流中含有直流分量，且衰减很慢。此外，地磁暴效应产生的地磁感应电流(GIC)也可以引起变压器的直流偏磁效应。电网电压等级的不同、电网出现的直流分量幅值的不同、电流互感器铁心材料的不同、安匝数的不同以及二次负荷的不同，对电流互感器误差特性影响程度是不同的，需要进行系统和完整的理论计算、试验验证。用于电能计量的电流互感器，主要考虑工频分量，误差特性计算的边界条件是以铁心磁滞曲线完全对称为前提，直流偏磁情况下的电流互感器误差特性计算，需考虑磁滞回线上下不对称影响。在验证试验中，如果采用工频电流分量与直流电流分量可调节的合成电流源，不仅有合成电流源技术上的难度和成本上的因素，还有测量系统的溯源问题。这种测量系统是采用宽频标准电流测量装置，要考虑宽频标准电流测量装置频响特性的校准。若采用等安匝原理，一次模拟电流分别为工频电流与直流电流，两个独立的电流源便于幅值的控制，并且工频电流与直流电流的测量系统相互独立，可以分别溯源。电流互感器(CT)的等效电路如附附图说明图1所示，图中-Z1' Z2, ZL, Z0分别为CT的一次阻抗、二次阻抗、二次侧负载阻抗和等效励磁阻抗i2、io分别为折算到二次侧的一次电流、二次电流和励磁电流；E为励磁阻抗上的感应电动势，相应的励磁曲线如图2所示，图2中:Hm和Bm分别为磁场强度H和磁感应强度B的最大值；H。为矫顽磁力成为剩磁。对于计量用CT，重点研究其稳态传变特性，对准确度的要求较高，需纳入磁滞非线性，可采用图2的励磁特性曲线进行分析。对于保护用CT，需考虑其暂态特性，得到其在大电流下达到饱和的时间。相应的励磁特性以折线等效，如图3所示，图3中N为饱和点，BS、HS分别为饱和磁密、饱和磁场强度，并将未饱和ON段的等效电感记为匕。在直流偏磁条件下，当电流互感器一次绕组存在直流分量Id。时，直流偏磁磁通和交流磁通相叠加，与直流偏磁方向一致的半周铁心饱和程度增加，另外半周饱和程度减弱，使得励磁电流呈现正负不对称形状，并产生谐波。对于计量用CT稳态传变特性的影响主要用比值差f和相位差δ来衡量，二者皆基于电流的基波分量进行定义。电流互感器由于励磁电流Itl的存在，使得乘以匝数比后的二次电流不仅数值与一次电流I1不等，而且相位也产生了差异，也就产生了误差，即:权利要求1.电流互感器直流偏磁误差特性测量方法，是采用等安匝原理测量电流互感器受直流偏磁影响的误差特性并进行验证；其特征在于:所述方法是电流比较型误差特性测量并验证、或者是电压比较型误差特性测量并验证； 所述电流比较型误差特性测量并验证步骤为: ⑴按设定要求选取标准工频交流电流源、标准直流电流源、标准电流互感器CTn，还有常规互感器检验仪HEC ； ⑵将标准电流互感器CTn的输出信号作为标准信号，CTn与被测电流互感器CTx的二次输出接成差值回路，标准电流互感器CTn仅接入工频电流源中，被测电流互感器CTx同时经过工频电流源和直流电源，CTx与CTn的同名端对接，CTn与CTx之间的电流差进入互感器校验仪HEC测差端子K，CTx的另一端接被测互感器端子； ⑶利用常规互感器校验仪HEC检测电流互感器CTx的误差特性的相对改变量，即可获取被测互感器在直流偏磁干扰情况下的误差特性； 所述电压比较型误差特性测量并验证步骤为: ⑴按设定要求选取标准工频交流电流源、标准直流电流源、标准电流互感器CTn、分流器Rn1、分流器Rn2和R。、常规双通道数据采集卡、模拟量电子式互感器校验仪； ⑵工频电源中标准信号通过标准电流互感器CTn及后续连接的分流器Rni将标准电流信号转化为标准电压信号Ua、标准直流信号通过分流器Rd获得，工频信号与直流信号按同样比例进行转化，标准电流互感器连同后面连接的分流器Rn2共同转化得到的电压信号与标准直流信号的分流器Rd转化比例一致，工频电流源与直流源分别变化得到的电压信号Ua和Ud叠加后作为标准电压信号Un，即Un=Ua+Ud，再将Un接至数据采集卡的标准通道CHO，被测电流互感器CTx的输出信号通过分流器Rn2转化为被测电压信号Ux后接入数据采集卡被测通道CHl ； ⑶将数据采集卡输出信号接至模拟量电子式互感器校验仪，两路信号进入分析系统后在所述模拟量电子式互感器校验仪内部做差，以50个点为一组数据，使用FFT将直流分量分离出来，得到电流互感器受直流干扰后响应特性的绝对改变量。2.如权利要求1所述的电流互感器直流偏磁误差特性测量方法，其特征在于:所述标准工频交流电流源设定容量> IOkVA,或者是根据测量回路感抗选择相应电流源容量，输出工频电流O 5kA ;所述标准直流电流源设定容量 lkVA，或者是根据测量回路感抗选择相应电流源容量，输出电流O 50A ;所述标准电流互感器CTn准确度等级0.05级，所述被测电流互感器准确度等级0.2级，标准电流互感器CTn的变比应覆盖被测电流互感器所需测量变比；所述校验仪采用比较仪式电流互感器校验仪，准确度等级2级；所述常规双通道数据采集卡为将模拟电压信号转化为数字量并将转化后数字量上传至电脑的模数转化采集卡；所述模拟量电子式互感器校验仪为常规电子式互感器校验仪中测量模拟信号功能的测量装置。3.一种采用电流互感器直流偏磁误差特性测量方法的电流互感器直流偏磁误差特性测量装置，是采用等安匝原理测量电流互感器受直流偏磁影响的误差特性并进行验证的装置，包括电源部分、信号转化部分和信号分析部分；其特征在于:所述电源部分由独立的工频电流源和独立的直流源构成；信号转化部分由标准电流互感器CTn与被测电流互感器CTx构成，所述标准电流互感器CTn接入工频电流源中，被测电流互感器CTx同时经过工频电流源和直流电源，CTx与CTn的同名端对接；所述信号分析部分是常规比较仪式电流互感器校验仪，所述CTn与CTx之间的电流差接入比较仪式电流互感器校验仪测差端子K，所述CTx的另一端接入比较本文档来自技高网...

【技术保护点】
电流互感器直流偏磁误差特性测量方法，是采用等安匝原理测量电流互感器受直流偏磁影响的误差特性并进行验证；其特征在于：所述方法是电流比较型误差特性测量并验证、或者是电压比较型误差特性测量并验证；所述电流比较型误差特性测量并验证步骤为：⑴按设定要求选取标准工频交流电流源、标准直流电流源、标准电流互感器CTN，还有常规互感器检验仪HEC；⑵将标准电流互感器CTN的输出信号作为标准信号，CTN与被测电流互感器CTX的二次输出接成差值回路，标准电流互感器CTN仅接入工频电流源中，被测电流互感器CTX同时经过工频电流源和直流电源，CTX与CTN的同名端对接，CTN与CTX之间的电流差进入互感器校验仪HEC测差端子K，CTX的另一端接被测互感器端子；⑶利用常规互感器校验仪HEC检测电流互感器CTx的误差特性的相对改变量，即可获取被测互感器在直流偏磁干扰情况下的误差特性；所述电压比较型误差特性测量并验证步骤为：⑴按设定要求选取标准工频交流电流源、标准直流电流源、标准电流互感器CTN、分流器RN1、分流器RN2和Ro、常规双通道数据采集卡、模拟量电子式互感器校验仪；⑵工频电源中标准信号通过标准电流互感器CTN及后续连接的分流器RN1将标准电流信号转化为标准电压信号Ua、标准直流信号通过分流器RD获得，工频信号与直流信号按同样比例进行转化，标准电流互感器连同后面连接的分流器RN2共同转化得到的电压信号与标准直流信号的分流器RD转化比例一致，工频电流源与直流源分别变化得到的电压信号Ua和Ud叠加后作为标准电压信号Un，即Un=Ua+Ud，再将Un接至数据采集卡的标准通道CH0，被测电流互感器CTX的输出信号通过分流器RN2转化为被测电压信号UX后接入数据采集卡被测通道CH1；⑶将数据采集卡输出信号接至模拟量电子式互感器校验仪，两路信号进入分析系统后在所述模拟量电子式互感器校验仪内部做差，以50个点为一组数据，使用FFT将直流分量分离出来，得到电流互感器受直流干扰后响应特性的绝对改变量。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王欢，王晓琪，毛安澜，吴士普，汪本进，冯宇，费烨，余春雨，李璿，王玲，陈晓明，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：