[发明专利]一种基于宽量程电流互感器的测量系统及测量方法

说明书

本发明公开了一种基于宽量程电流互感器的测量系统及测量方法，属于电力测量技术领域。本发明系统，包括：电流互感器，所述电流互感器，包括：活动磁芯、一次绕组、二次绕组及检测绕组；分压电阻，所述分压电阻接收感应电压信号及感应电流信号，并进行分压后传输至信号调理电路；信号调理电路，将分压后的感应电压信号传输至数字检测模块，将分压后的感应电流转换为电压信号传输至数字检测模块；数字检测模块，根据电压信号确定电流互感器的高次谐波含量，并根据高次谐波含量确定活动磁芯的气隙调节长度，根据接收的感应电压信号确定电流互感器补偿后的二次电流。本发明实现了电流互感器测量的宽量程，又确保了电流互感器的测量精度。

技术领域

本发明涉及电力测量技术领域，并且更具体地，涉及一种基于宽量程电流互感器的测量系统及测量方法。

背景技术

电流互感器是电力系统中关键设备之一，可以将一次系统中大电流信号按比例转变为二次侧小电流信号，起到信号传变、安全隔离的作用。计量用电流互感器是电能计量器具的重要组成部分，在配用电网中具有大量的应用，其准确与否直接关系电能贸易结算的公平公正。

传统的电磁式电流互感器采用的是闭合磁芯，闭合磁路的设计方法可以确保电流互感器的磁阻抗较小，获得更好的导磁性能，使得电流互感器的一、二次电流具有较好的传变特性。

然而，当一次电流较大时会导致磁芯饱和，或者当一次侧电流有直流分量出现时，因为磁阻非常小，在闭磁路中直流磁通量会很高，磁芯也会达到饱和状态，此时二次侧电流产生严重的畸变现象，会导致电流互感器出现很大的测量误差，进而造成重大的经济损失。

根据实测数据，当一次电流超过150％额定电流后，电流互感器会进入保护状态，200％额定电流时的比值误差甚至超过5％。由此可见，现有的计量用电流互感器在一次电流过大时，测量准确度会急剧变差，为了满足电能准确计量的需求，计量部门一般选用量程尽可能覆盖用户用电负荷范围的电流互感器，但由于现有计量用电流互感器仅在20％～120％额定电流范围内保持较好的准确度，难以应对用户负荷变化的情况，在一定程度上造成了互感器选型困难。部分用户会选用低于其实际负荷的变压器来减少基本电费的缴纳，然后通过强制冷却等手段提高变压器的实际运行容量，最高甚至可达到标称额定容量的200％。此时，电流互感器的实际一次电流远远大于其额定电流，使铁芯迅速饱和，导致互感器测得的电流远小于实际电流，该类窃电事件时有发生。传统计量用电流互感器并不能完全适用全部的电能计量需求，在一些特定场景下还会造成大量电能的少计，使电能贸易结算失去公平公正，导致国家财产的损失。因此，针对电力营销管理工作需求，解决传统计量用电流互感器量程限制带来的电能计量损失问题，亟需引入计量用电流互感器宽量程技术研究，实现更大量程范围内更高准确度的电能计量，为电力营销工作提供有力的技术支撑。

为了解决闭合磁路带来的问题，有的电流互感器在磁路上留有气隙，但气隙是固定的，传统的固定气隙的电流互感器，由于气隙的存在，磁化曲线的线性度变好，而且气隙越大，磁化曲线的线性度就越好，另一方面，磁芯的剩磁会显著降低，气隙越大，电流互感器的剩磁就降低的越多。所以，剩磁对带气隙的电流互感器的影响比对常规的电流互感器的影响要小。电流互感器磁芯由于存在气隙，饱和磁感应强度会增大，气隙越大，饱和磁感应增大的越多，所以，气隙磁芯的抗饱和能力比闭合磁芯的要强。然而，由于气隙的存在，电流互感器磁芯的磁导率会显著的减小，气隙越大，磁导率减小的越多，电流互感器的误差会随之增大，这就降低了电流互感器的测量准确度，甚至会使电流互感器很难达到设计精度。由于电流互感器磁芯气隙的长度固定不变，而且传统的固定气隙电流互感器只采取了改变二次绕组匝数的补偿措施，当一次电流正常或者一次电流偏小时，固定气隙的电流互感器相对于闭合磁芯的电流互感器误差会大很多，另一方面，如果出现短路情况，一次电流持续变大，固定气隙的磁芯还是会达到饱和状态，导致二次电流出现畸变。