[发明专利]电流互感器的变比和角差的在线标定和校验方法

说明书

技术领域

本发明涉及电流量的幅值和相位的高精度测量技术领域，尤其是电力系统中电流量的高精度测量、电流互感器的变比和角差的在线标定和校验方法及系统。

背景技术

在电力系统设备的绝缘监测或系统故障保护以及电子电路、自动控制系统中，都需要高精度的测量电流的幅值、频率和相位。要测量电力设备的绝缘介损tanδ，需要研制高精度的电流互感器CT(CurrentTransformer)，为了对被监测的电子设备或系统正常工作没有影响，希望电流互感器是穿芯式的：当被测量电流通过穿芯式电流互感器时，希望在电流互感器的输出端感应出与穿芯被测电流的幅度成比例变化，而相位差为零或相位差(角差)恒定的输出信号。考虑到实际工作时，被测量的穿芯电流在一定范围内变化，当要求测量的精度较高时，要研制在较宽测量范围内有恒定变比和角差的电流互感器是十分困难的。

现在用于各种电力设备和电子测量、控制系统的电流互感器，在实验室测试时，电流幅度变比和角差精度往往能有良好的性能，能满足测量的要求，但通常工作一段时间后，性能劣化，幅度变比和角差(特别是角差)特性发生较大变化。例如绝缘在线测量系统中使用的电流互感器，都是用高导磁材料作为磁芯绕制而成，实际在线运行后，由于现场的强电磁干扰、环境温度及湿度的大幅度变化、冲击电流等对磁性材料的作用，使电流互感器的性能发生大幅度的漂移。另一方面，电流测量时电子电路系统在对电流互感器输出信号放大处理的过程中，同样受电磁干扰、工作温度及湿度、器件漂移等影响，从而在放大信号引入的相移量等方面发生变化。现有的电流测量方法，无法对这些漂移进行有效的标定和校验，尤其是在线运行环境下的标定和校验，因此现有的大部份绝缘在线监测产品在实际运行中，使得如绝缘介损tanδ测量等，不能获得高精度、稳定可靠的测量结果。

发明内容

本发明的目的在于，针对电流互感器在实际运行中电流量幅值、相位高精度稳定测量存在的问题和该技术目前研究发展的现状，研究发展了一种在任何时候都可在线标定和校验电流互感器的变比和角差的方法。这种方法利用目前在信号处理等领域蓬勃发展的独立元分析、信号分离技术，能去除温度、湿度、现场强电磁干扰、冲击电流、运行时间老化等作用在电流互感器和测量电路中产生的性能漂移，可在线标定和校验电流互感器的变比和角差，精确确定及测量电路的放大信号和相移量，最终达到精确测量电流的幅值、频率和相位量的目的。

本发明的另一目的是提供一种绝缘在线监测系统的监测工作方法以及绝缘在线监测系统。

本发明的技术解决方案是：

设I_x(t)为被测量电流，例如它可以是被监测的电力设备的对地泄漏电流；I_s(t)是我们测量单元产生的电流信号，其幅度、相位和频率都可以根据实际需要改变，它们受测量系统控制，因此I_s(t)可以是一个独立于I_x(t)变化、根据测量需要改变幅度、相位和频率、受测量系统控制的电流信号；I_g(t)是在电流互感器的输出信号。

I_g(t)是I_x(t)和I_s(t)线形混合后的电流互感器感应输出，因此有：I_g(t)＝a₁I_x(t)+a₂I_S(t)，其中a₁，a₂是I_x(t)，I_s(t)分别对电流互感器输出信号I_g(t)的感应系数(混合系数)。通过独立元分析的方法，将信号I_s(t)从信号I_g(t)中分离出来，得到I_s(t)的估计信号I′_s(t)，从计算得到的混合系数a₁，a₂可计算获得电流互感器在实际工作环境中的变比和角差等电流互感器特性系数，其中，I_x(t)为被测量电流，I_s(t)是测量单元产生的电流信号，将I′_s(t)与I_s(t)进行比较，可以十分方便、可靠地实现电流互感器在线校验，以及检验独立元分析计算结果的正确与否。