[发明专利]采用任意波形电源测量互感器伏安特性的试验与计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力用互感器、电抗器、变压器进行伏安特性(或励磁特性)试验，特别适用于互感器的伏安特性试验。

技术背景

互感器的性能对电力系统的计量、监控、继电保护、录波、测距均有影响，伏安特性试验是对互感器进行检测的重要手段，一般采用工频正弦波电源在互感器二次绕组施加电压的方法进行试验。随着超高压、特高压输电技术的发展以及大容量发电机组的广泛应用，发电厂和变电站的计量系统、监控系统、继电保护系统对互感器的性能提出了更高的要求，国际标准、国家标准中增加了一些新规格的互感器，以往的工频电源试验方法已不能满足试验需要，并且采用工频正弦波电源的试验方法的劳动强度、安全风险、设备容量都比较高。为此，IEC60044-6 Requirements for protective current transformers for transient performance推荐采用低频电源或直流电源对互感器进行伏安特性试验，但是由于没有对铁芯的磁滞损耗、涡流损耗进行必要地分析，这两部分带来的影响也不能被忽略，因而按照IEC60044-6推荐的方法往往不能得到正确的试验结果。

目前，已有研究人员提出了采用低频变频电源测量铁磁元件伏安特性的试验方法和补偿计算方法，该方法的基本理论仍然基于IEC60044-6的低频电源试验法，此外还对铁芯的磁滞损耗和涡流损耗的影响进行了分析和计算，使得低频下的试验结果更加接近于工频试验结果。但是这种方法存在两个方面的问题：①频率变化范围较大、输出容量大的正弦波电源的研发难度大，成本高，②对互感器的模型进行了一些简化，铁芯固有的非线性特征没有被充分考虑，导致试验结果具有差异。

发明内容

在这样的背景条件下，本发明的目的是提出了一种采用小功率和低电压电源测量互感器的伏安特性的试验方法和分析计算方法，这种方法也适用于变压器、电抗器具有铁芯和线圈结构的电力设备。这种试验方法的结果与工频(50Hz或60Hz)实测结果具有一致性。

本发明提出了采用任意波形电源测量互感器伏安特性的试验与计算方法，其技术方案为：

1)将互感器的电磁关系用一个等效电路表达，该电路由主电感L_m、涡流损耗电阻R_e、磁滞损耗电阻R_h三者的并联阻抗与二次绕组直流电阻R_ct串联而成，u(t)是试验时施加于二次绕组上的端电压，e(t)是二次绕组感应电势，i_e(t)是涡流损耗的等效电流，i_h(t)是磁滞损耗的等效电流，i_m(t)是流过R_h和L_m组成的并联支路的电流，i_ex(t)是励磁电流，P是有功功率，P_T是铁芯损耗；忽略绕组漏抗，上述参数满足式(1)、式(2)；

u(t)＝i_ex(t)·R_ct+e(t)                (1)

i_ex(t)＝i_m(t)+i_e(t)                   (2)

2)首先测量二次绕组直流电阻R_ct，然后在二次绕组上施加电压，测量有功功率P、电压u、励磁电流i_ex；

用式(1)计算二次绕组感应电势：

e(t)＝u(t)-i_ex(t)·R_ct

3)铁芯损耗由磁滞损耗和涡流损耗两部分组成，磁滞损耗P_H与频率成正比，涡流损耗P_E与频率的平方成正比，即式(3)、(4)、(5)成立；

P_T＝P_H+P_E               (3)

P_H＝α·f               (4)

P_E＝β·f²              (5)