[发明专利]电流互感器剩磁测量系统及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电流互感器剩磁测量系统及测量方法，属于电能参数测量技术领域。

背景技术

电流互感器中的直流剩磁会影响互感器误差，从而影响计量和保护性能，制造厂只能够保证电流互感器出厂前没有剩磁，由此造成的误差影响量限制在一个合格的范围内，如果电流信号取自受直流剩磁影响严重的电流互感器将导致实际运行时的误差增大，电流互感器产生剩磁后对计量特性影响显著，比正常状况下误差增加一倍以上，乃至严重超差，造成电能计量和贸易结算不公，电网内电磁式电流互感器占绝大多数，不同程度存在直流剩磁影响问题。为了保持仪表不受故障电流的损坏，计量绕组更容易饱和，更容易使剩磁保持在较高水平，为了保证计量装置准确性和继电保护装置获取电流信号的正确性，必须对直流剩磁效应进行研究分析，采取有效的防范措施，而剩磁系数则是研究直流剩磁效应的一个重要参数因此迫切需要选择合理的方法对剩磁系数进行准确测取G216847-1997《保护用电流互感器暂态特性技术要求》规定采用交流法、第一直流法、第二直流法和电容放电法测取剩磁系数，以下为对这四种方法的具体内容、存在的不足及需要进一步改进的部分的说明：

（1）交流法

具体内容为：在电流互感器的二次端子上施加正弦波交流电压，一次侧开路，测量相应的励磁电流和感应电压，并且需另外测取二次端子直流电阻的值，进行相关运算得到电流互感器铁心的动态磁滞回线，当电流互感器饱和时，相应的磁通量φs为饱和磁通量，然后调节励磁电流，当励磁电流为零时对应的磁通量φr为剩磁，求得电流互感器的剩磁系数为Kr=φr/φs；

存在不足：交流法没有考虑到电流互感器的初始磁通不为零这种情况；测试过程中不能直接得到二次绕组直流电阻的值，测试过程繁琐；若二次绕组线圈的电感量很大，达到饱和需要的励磁电压会很高，对测量难度和安全操作方面有一定影响。

（2）第一直流法

具体内容为：将电流互感器的一次侧开路，在二次端子施加一适当直流电压进行充电，直到回路中电流达到恒定值，然后切断直流电源，二次绕组电感开始放电，直到回路电流降为零，测量相应的励磁电流和感应电压，进行相关运算得到电流互感器的励磁特性曲线，当电流互感器饱和时，相应的磁通量φs为饱和磁通量，当励磁电流为零时对应的磁通量φr为剩磁，求得电流互感器的剩磁系数为Kr=φr/φs；

存在不足：第一直流法没有考虑到互感器初始磁通不为零这种情况；若二次绕组线圈的电感量很小，则充电过程非常短，不利于电流、电压数据的准确采集。

（3）第二直流法

具体内容为：将电流互感器的一次侧开路，采用电容器的电荷从二次端子对电流互感器铁心励磁，在二次端子施加一适当直流电压进行充电，直到回路中电流达到恒定值Im，在测量过程中测取时间常数T，对T进行相关运算得到励磁电感Lm，根据计算磁通量的公式φ=Lm*Im，分别计算出饱和磁通量φs，剩磁φr，最终求得电流互感器的剩磁系数为Kr=φr/φs；

存在不足：没有考虑到电流互感器的初始磁通不为零的情况；测量过程繁琐，操作复杂。

（4）电容放电法

具体内容为：将电流互感器的一次侧开路，采用电容器的电荷从二次端子对电流互感器铁心励磁，直到铁心饱和，测量相应的励磁电流和感应电压，进行相关运算得到电流互感器的励磁特性曲线，当电流互感器饱和时，相应的磁通量φs为饱和磁通量，当励磁电流为零时对应的磁通量φr为剩磁，求得电流互感器的剩磁系数为Kr=φr/φs；

存在不足：电容放电法没有考虑到互感器初始磁通不为零的情况；测量过程繁琐，操作复杂。

需要改进之处：由图1所述的传统方法测试曲线可以知道，当电流互感器的初始磁通量不为零时，φs测=φs-φ(0)，同理φr测=φr-φ(0)，计算剩磁系数时，Kr=φr测/φs测=(φr-φ(0))/(φs-φ(0))，因此φ(0)越大，剩磁系数Kr的误差就越大，上述四种方法，由于忽视电流互感器的初始磁通量不为零额情况，测取剩磁系数存在误差，所以在新的测量方法中需要考虑电流互感器初始磁通量不为零的情况。

发明内容

为了克服现有技术中针对上述的四种电流互感器测取剩磁系数的方法存在的不足，提供的一种电流互感器剩磁测量系统及测量方法，能够避免因忽视互感器初始磁通量不为零时带来的测量误差，提高了电流互感器测取剩磁系数的准确性，保证电流互感器在电能计量和贸易结算使用的公平，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种电流互感器剩磁测量系统，其特征在于：包括