[发明专利]基于磁位计补偿的带间隙铁芯式罗氏线圈互感器

说明书

技术领域

本发明属于电磁测量技术领域，尤其涉及一种可同时准确测量电流基波和谐波的电子式电流互感器，具体地说是一种基于磁位计补偿的带间隙铁芯式罗氏线圈互感器。

背景技术

电子式电流互感器是一种电流传感器，主要用于电网电流的测量。国家标准GB/T20840.8-2007《互感器第8部分：电子式电流互感器》给出了电子式电流互感器基波及谐波准确度的技术规范，国家标准GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》给出了公用电网谐波电流的限值，国家标准GB/T19862-2005《电能质量监测设备通用要求》规定了用于监测电网谐波电流分量的设备的通用要求，这些标准对电子式电流互感器的基波和谐波传感准确度及量程范围提出了明确的要求。

电子式电流互感器是传统的电磁式电流互感器更新换代的产品，传统的电磁式电流互感器测量频带较窄，因此主要用来测量电网电流的基波分量。电子式电流互感器通常利用低功耗铁芯线圈、罗氏线圈或光学装置来进行一次电流的传感，其中低功耗铁芯线圈和罗氏线圈由于结构简单且易于实现，因而被广泛采用。低功耗铁芯线圈的传感原理及结构与传统的电磁式电流互感器相同，同样存在测量频带较窄的问题。罗氏线圈由于采用非磁性骨架，不存在磁滞和饱和现象，因此具有很宽的测量频带。为了提高输出信号，罗氏线圈的线圈匝数通常很多，而罗氏线圈的线圈几何尺寸的变化对传感准确度的影响很大，因此罗氏线圈的准确度通常不高。带间隙铁芯式罗氏线圈采用带间隙的闭环铁芯作为骨架，该罗氏线圈的有效气隙磁路长度被大大缩短，此时可以用较少的线圈匝数来获得较大的输出信号，同时由于罗氏线圈绕制在高磁导率的铁芯上，该线圈几何尺寸的变化对传感准确度的影响大大降低，因此带间隙铁芯式罗氏线圈是一种较为理想的电流传感器，它可被视为有效气隙磁路长度很短的空心式罗氏线圈。但是，由于带间隙铁芯式罗氏线圈的磁路是由气隙磁路和铁芯磁路串联而成，铁芯的励磁特性将对带间隙铁芯式罗氏线圈的电流传感带来非线性的误差。采用高磁导率铁芯材料及合适的气隙磁路长度与铁芯磁路长度之比可以减小这种误差，但这对带间隙铁芯式罗氏线圈的设计及选材带来了限制，同时也不可能完全消除这种误差。因此考虑利用磁位计对铁芯的励磁状态进行检测，并对铁芯引起的传感误差进行在线补偿，从而使带间隙铁芯式罗氏线圈等效地成为一种理想的有效气隙磁路长度很短的空心式罗氏线圈，并且利用数字及模拟积分电路进行输出信号的积分还原，目前这样的基于磁位计补偿的带间隙铁芯式罗氏线圈的电子式电流互感器未见有专利和其它文献报道。

发明内容

本发明所要解决的是现有技术存在的上述问题旨在提供一种基于磁位计补偿的带间隙铁芯式罗氏线圈，它能输出与含有谐波的一次电流成线性比例关系的电压模拟量和数字量，实现同时对一次电流基波和谐波分量的准确传感。