[发明专利]应用钳形互感器测量有功功率及电能时的补偿算法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统及配电系统领域，涉及一种应用钳形互感器测量有功功率及电能时的补偿算法。

背景技术

在当前国家倡导节能减排的形势下，越来越多的电力用户加大了对自身用能情况（尤其是用电情况）的监测，越来越多的能源管理系统得到应用。

对于新增电力用户，在项目设计阶段就将相应的能源管理系统设计进了系统方案中，多数采用常规套管式互感器。但是大多数已有的电力用户，往往不能进行停电施工，不能安装常规套管式互感器，此时可以采用各种规格的“钳形互感器”（或者称为“开口互感器”）。

由于钳形互感器存在开口气隙，因此对于测量精度有很大影响。主要表现在两个方面的影响：

1）相位影响：由于气隙的存在，导致互感器漏感增大，从而影响测量电流和电压的相位角，而且实际测量的钳形互感器相移随电流大小而发生变化；

2）幅值影响：由于漏磁通较大，互感器二次电流的大小与一次电流的大小比例呈非线性。

表1：实测各种型号的钳形互感器相移

表2：实测各种型号的钳形互感器幅值系数

表1和表2数据反映了各种型号的钳形互感器相位和幅值随电流大小变化而变化。

根据附图1，若不考虑谐波，交流电压

                              ⑴

交流电流

                                ⑵

有功功率 

                          ⑶

其中：u—交流电压；

i—交流电流；

U—交流电压有效值；

I—交流电流有效值；

ω—角频率；

φ—电流与电压相位角差；

 T—交流信号周期。

当使用钳形互感器测量电流时，假设电流相位角误差为θ，参见附图2，此时实测相位角为：

                                          ⑷

实测电流为：

                               ⑸

因此，在计算功率时，如果使用实测电流进行有功功率计算，则有功功率值为：

                               ⑹

表3：相位测量误差对于有功功率测量误差的影响

表3反映的是某一种工况下相位测量误差对于有功功率测量误差影响的理论值。

本发明提出了一种适用钳形互感器测量时补偿相位及幅值误差、提高有功功率和电能精度的方法。

发明内容

本发明采用如下方法消除由于使用钳形互感器测量时电流相位角测量误差及幅值测量误差引起的有功功率及电能测量误差：

1）通过加入标准电流电压信号，从1%Ib~100%Ib电流范围内测量得到钳形互感器电流幅值系数和相位角误差特性曲线，记为：

                     ⑺

其中：

—钳形互感器电流幅值系数

—钳形互感器的相位角误差

 Ib—钳形互感器额定电流

 n—加入信号电流百分数

2）根据实测电流波形计算电流有效值Ix

                            ⑻

3）用插值法计算此时幅值系数和相位角误差，记为、

4）对实测电流波形进行修正，得到修正后的电流波形：

                      ⑼

5）利用电压波形⑴和修正后的电流波形⑻计算修正后的有功功率：

                          ⑽

6）利用修正后的有功功率计算电能EP

                      ⑾

其中：--电能累积时间。

附图说明

图1是单相交流用电回路电路图。

图2是使用钳形互感器时单相交流用电回路相量图。

图3是本发明流程图。