[发明专利]基于磁场的电流测量误差分析方法及系统

说明书

本发明提供了基于磁场的电流测量误差分析方法，包括如下步骤：(A)搭建基于磁场的电流测量传感器的测量模型；(B)理论分析不同测量架构下所测导线特征参数对测量精度的影响，推导得到主要测量误差源；(C)基于有限元分析构建导线电流与磁场测量点仿真模型，进行导线电流与磁场测量点仿真分析，计算得到不同测量架构下，有导线线径以及导线的偏移干扰时电流测量传感器的输出和输出误差；(D)根据输出和输出误差以及理论分析，进行验证步骤(B)主要测量误差源结论。本发明提供的方法应用于基于磁场的电流测量传感器设计，可以使得基于磁场的电流测量的测试技术变得更加精确，提高电流测量传感器的稳定性和准确性。

技术领域

本发明涉及数据分析技术领域，具体而言，涉及基于磁场的电流测量误差分析方法及系统。

背景技术

电流是电力系统重要的可观状态参量之一，暂态电流具有丰富的信息参数，包括波形、频率、幅值等特征。因此，电流是反映电力系统扰动及故障过程的重要信息，对暂态电流进行实时观测是电网暂态信息获取、事故溯源、发展电力大数据技术和“透明电网”、“能源互联网”建设的重要需求。

传统的电磁式电流互感器虽然经过现场数字化改造，但其在测量暂态电流时仍存在诸多弊端，例如绝缘成本高、易磁饱和、测量范围小、使用频带窄、剩磁、动态响应慢、无法测量高次谐波等问题，这些弊端严重影响了暂态电流数据的实时准确获取。

与传统电流检测装置相比，电子式电流互感器，如光电式电流传感器和基于磁电阻效应的电流传感器取消了铁芯，因此可实现小体积、轻量化，并且具有线性度好、动态范围大等优点。其中，与高价格的光电式电流传感器相比，磁电阻传感器更具有工程适用性。磁电阻传感器的测量基础是其传感基体对磁场敏感，通过各类变化反算出电流大小。目前常用的基于磁场的电流传感器有：

(1)基于霍尔效应的电流传感器；

(2)基于各向异性磁电阻(anisotropic magnetore-sistance，AMR)效应的电流传感器；

(3)基于巨磁阻(giant magnetoresistance，GMR)效应的电流传感器；

(4)基于隧穿磁阻(tunnel magnetoresistance，TMR)效应的电流传感器。

但在电网工程应用中，电磁环境复杂，干扰源多，将影响电流检测精度，例如感应元件测量处的磁场会由于导线的偏移、导线线径的变化而产生变化，对测量精度产生影响，所以，如何解决测量误差是目前亟需解决的问题。

现有技术也没有针对各种干扰源情况的误差分析方法，不能根据实际情况选用误差最小的测量架构，导致基于磁场的电流测量的测试技术精确较低，从而降低电流测量传感器的稳定性和准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供基于磁场的电流测量误差分析方法及系统，以解决背景技术中所指出的问题。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：基于磁场的电流测量误差分析方法，包括如下步骤：

(A)搭建基于磁场的电流测量传感器的测量模型；

(B)理论分析不同测量架构下所测导线特征参数对测量精度的影响，推导得到主要测量误差源，其中，所述特征参数包括导线线径以及导线的偏移；

(C)基于有限元分析构建导线电流与磁场测量点仿真模型，进行导线电流与磁场测量点仿真分析，计算得到不同测量架构下，有导线线径以及导线的偏移干扰时电流测量传感器的输出和输出误差；

(D)根据输出和输出误差以及理论分析，进行验证步骤(B)主要测量误差源结论。

根据一种优选实施方式，步骤(A)中，测量模型中设置无导线线径以及导线的偏移干扰，以消除导线线径以及导线的偏移对测量精度的影响。