專利名稱：電流互感器剩磁測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種電流互感器剩磁測量系統(tǒng)，屬于電能參數(shù)測量技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
電流互感器中的直流剩磁會影響互感器誤差，從而影響計量和保護性能，制造廠只能夠保證電流互感器出廠前沒有剩磁，由此造成的誤差影響量限制在一個合格的范圍內(nèi)，如果電流信號取自受直流剩磁影響嚴重的電流互感器將導致實際運行時的誤差增大，電流互感器產(chǎn)生剩磁后對計量特性影響顯著，比正常狀況下誤差增加一倍以上，乃至嚴重超差，造成電能計量和貿(mào)易結(jié)算不公，電網(wǎng)內(nèi)電磁式電流互感器占絕大多數(shù)，不同程度存在直流剩磁影響問題。為了保持儀表不受故障電流的損壞，計量繞組更容易飽和，更容易使剩磁保持在較高水平，為了保證計量裝置準確性和繼電保護裝置獲取電流信號的正確性，必須對直流剩磁效應進行研究分析，采取有效的防范措施，而剩磁系數(shù)則是研究直流剩磁效應的一個重要參數(shù)因此迫切需要選擇合理的方法對剩磁系數(shù)進行準確測取G216847-1997《保護用電流互感器暫態(tài)特性技術(shù)要求》規(guī)定采用交流法、第一直流法、第二直流法和電容放電法測取剩磁系數(shù)，以下為對這四種方法的具體內(nèi)容、存在的不足及需要進一步改進的部分的說明:(I)交流法具體內(nèi)容為:在電流互感器的二次端子上施加正弦波交流電壓，一次側(cè)開路，測量相應的勵磁電流和感應電壓，并且需另外測取二次端子直流電阻的值，進行相關(guān)運算得到電流互感器鐵心的動態(tài)磁滯回線，當電流互感器飽和時，相應的磁通量Φ s為飽和磁通量，然后調(diào)節(jié)勵磁電流，當勵磁電流為零時對應的磁通量Φγ為剩磁，求得電流互感器的剩磁系數(shù)為Kr= Φ r/ Φ s ；存在不足:交流法·沒有考慮到電流互感器的初始磁通不為零這種情況；測試過程中不能直接得到二次繞組直流電阻的值，測試過程繁瑣；若二次繞組線圈的電感量很大，達到飽和需要的勵磁電壓會很高，對測量難度和安全操作方面有一定影響。(2)第一直流法具體內(nèi)容為:將電流互感器的一次側(cè)開路，在二次端子施加一適當直流電壓進行充電，直到回路中電流達到恒定值，然后切斷直流電源，二次繞組電感開始放電，直到回路電流降為零，測量相應的勵磁電流和感應電壓，進行相關(guān)運算得到電流互感器的勵磁特性曲線，當電流互感器飽和時，相應的磁通量Φ s為飽和磁通量，當勵磁電流為零時對應的磁通量Φγ為剩磁,求得電流互感器的剩磁系數(shù)為Kr= Φγ/<i)s ；存在不足:第一直流法沒有考慮到互感器初始磁通不為零這種情況；若二次繞組線圈的電感量很小，則充電過程非常短，不利于電流、電壓數(shù)據(jù)的準確采集。(3)第二直流法具體內(nèi)容為:將電流互感器的一次側(cè)開路，采用電容器的電荷從二次端子對電流互感器鐵心勵磁，在二次端子施加一適當直流電壓進行充電，直到回路中電流達到恒定值Im，在測量過程中測取時間常數(shù)T，對T進行相關(guān)運算得到勵磁電感Lm，根據(jù)計算磁通量的公式分別計算出飽和磁通量剩磁Φγ,最終求得電流互感器的剩磁系數(shù)為Kr= Φ r/ Φ s ；存在不足:沒有考慮到電流互感器的初始磁通不為零的情況；測量過程繁瑣，操作復雜。(4)電容放電法具體內(nèi)容為:將電流互感器的一次側(cè)開路，采用電容器的電荷從二次端子對電流互感器鐵心勵磁，直到鐵心飽和，測量相應的勵磁電流和感應電壓，進行相關(guān)運算得到電流互感器的勵磁特性曲線，當電流互感器飽和時，相應的磁通量Φ s為飽和磁通量，當勵磁電流為零時對應的磁通量Φγ為剩磁,求得電流互感器的剩磁系數(shù)為Kr= Φγ/<i)s ；存在不足:電容放電法沒有考慮到互感器初始磁通不為零的情況；測量過程繁瑣，操作復雜。需要改進之處:由圖1所述的傳統(tǒng)方法測試曲線可以知道，當電流互感器的初始磁通量不為零時，測= <i)s - Φ (O),同理Φγ測=Φγ - Φ (O),計算剩磁系數(shù)時，Κγ=Φγ測/>s測=(Φι.- Φ(0))/(Φ8 - Φ (O))，因此Φ (O)越大，剩磁系數(shù)Kr的誤差就越大，上述四種方法，由于忽視電流互感器的初始磁通量不為零額情況，測取剩磁系數(shù)存在誤差，所以在新的測量方法中需要考慮電流互感器初始磁通量不為零的情況。

實用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中針對上述的四種電流互感器測取剩磁系數(shù)的方法存在的不足，提供的一種電流互感器剩磁測量系統(tǒng)，能夠避免因忽視互感器初始磁通量不為零時帶來的測量誤差，提高了電流互感器測取剩磁系數(shù)的準確性，保證電流互感器在電能計量和貿(mào)易結(jié)算使用的公平，具有良好的應用前景。為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種電流互感器剩磁測量系統(tǒng)，其特征在于:包括測量過程操作單元，用于對電流互感器充電操作、放電操作和反向充電操作；數(shù)據(jù)采集單元，用于采集電流互感器的二次側(cè)數(shù)據(jù)，并將所采集的數(shù)據(jù)信號傳送給上位機；上位機，用于接收數(shù)據(jù)采集單元采集的數(shù)據(jù)信號，進行數(shù)據(jù)處理，計算顯示出剩磁系數(shù)，自動判斷測量過程操作單元的電路運行狀態(tài)，控制測量過程操作單元的操作狀態(tài)；所述上位機通過數(shù)據(jù)采集單元與測量過程操作單元相連接，所述測量過程操作單元與電流互感器的二次側(cè)相連接，所述電流互感器的二次側(cè)還通過數(shù)據(jù)采集單元與上位機相連接。前述的電流互感器剩磁測量系統(tǒng)，其特征在于:所述測量過程操作單元包括直流源、第一繼電器、第二繼電器、第三繼電器和放電電阻，所述第一繼電器控制直流源正向接入電流互感器的二次側(cè)，第二繼電器控制直流源反向接入電流互感器的二次側(cè)，第三繼電器控制放電電阻接入電流互感器的二次側(cè)。前述的電流互感器剩磁測量系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集單元包括電流傳 感器，用于測取電流互感器的勵磁電流信號；[0026]電壓傳感器，用于測取電流互感器的二次側(cè)端子的端電壓；數(shù)據(jù)采集卡，用于采集電流傳感器、電壓傳感器輸出的電流信號和電壓信號，傳送給上位機，并接收上位機的發(fā)出控制信號，控制測量過程操作單元中繼電器的開合。本實用新型的有益效果是:本實用新型上位機接收數(shù)據(jù)單元傳送的電流互感器的數(shù)據(jù)信號，進行相關(guān)數(shù)據(jù)處理，計算出剩磁系數(shù)，并且自動判斷測量過程操作單元的運行狀態(tài)，控制繼電器的閉合狀態(tài)，在電流互感器的一次側(cè)開路條件下，于二次側(cè)的端子依次進行正向充電到電流互感器飽和狀態(tài)、放電、反向充電到電流互感器飽和狀態(tài)，測取這三個過程中二次端電壓以及勵磁電流，經(jīng)過運算得到正向充電過程、放電過程、反向充電過程的磁通變化量，再對這三個磁通變化量運算，可得到準確的剩磁系數(shù)，通過增加反向充電到電流互感器飽和狀態(tài)這一過程，消除電流互感器初始鐵心磁通不為零產(chǎn)生的剩磁系數(shù)測量誤差，提高了電流互感器測取剩磁系數(shù)的準確性，保證電流互感器在電能計量和貿(mào)易結(jié)算使用的公平，具有良好的應用前景。

圖1是傳統(tǒng)的電流互感器剩磁測量方法的測試曲線。圖2是本實用新型的電流互感器剩磁測量系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。圖3是本實用新型的電流互感器剩磁測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。圖4本實用新型的電流互感器剩磁測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。圖5是本實用新型的電流互感器剩磁測量方法的測試曲線。
具體實施方式
下面將結(jié)合說明書 附圖，對本實用新型作進一步的說明。如圖2及圖3所示，本實用新型的電流互感器剩磁測量系統(tǒng)，包括測量過程操作單元，用于對電流互感器29充電操作、放電操作和反向充電操作；數(shù)據(jù)采集單元，用于采集電流互感器29的二次側(cè)數(shù)據(jù)，并將所采集的數(shù)據(jù)信號傳送給上位機14 ；上位機14，用于接收數(shù)據(jù)采集單元采集的數(shù)據(jù)信號，進行數(shù)據(jù)處理，計算顯示出剩磁系數(shù)，自動判斷測量過程操作單元的電路運行狀態(tài)，控制測量過程操作單元的操作狀態(tài)；上位機14通過數(shù)據(jù)采集單元與測量過程操作單元相連接，測量過程操作單元與電流互感器29的二次側(cè)相連接，電流互感器29的二次側(cè)還通過數(shù)據(jù)采集單元與上位機14相連接。所述測量過程操作單元包括直流源1、第一繼電器2、第二繼電器5、第三繼電器8和放電電阻10,第一繼電器2設有常開觸點3、4,第二繼電器5設有常開觸點6、7,第三繼電器8設有常開觸點9，第一繼電器2控制直流源I正向接入電流互感器的二次側(cè)，第二繼電器5控制直流源I反向接入電流互感器29的二次側(cè)，第三繼電器8控制放電電阻10接入電流互感器29的二次側(cè)； 所述數(shù)據(jù)采集單元包括電流傳感器11，用于測取電流互感器29的勵磁電流信號；電壓傳感器12，用于測取電流互感器29的二次側(cè)端子的端電壓；數(shù)據(jù)采集卡13，用于采集電流傳感器11、電壓傳感器12輸出的電流信號和電壓信號,傳送給上位機14,并接收上位機14的發(fā)出控制信號，控制測量過程操作單元中各繼電器的開合。測試前需要將電流傳感器11的第一連接端15與電流互感器29的二次側(cè)同名端16相連接，電流傳感器11的第二連接端17與二次側(cè)異名端18相連接，將測量過程操作單元的第一輸入端19、第二輸入端20、第三輸入端21分別與數(shù)據(jù)采集卡13的的輸出端22、23、24相連接，將測量過程操作單元的第一輸出端25，電流傳感器11的二輸出端26分別與數(shù)據(jù)采集卡13的A/D輸入端27，A/D輸入端28相連接。本實用新型的上位機14接收數(shù)據(jù)單元傳送的電流互感器29的數(shù)據(jù)信號，進行相關(guān)數(shù)據(jù)處理，計算出剩磁系數(shù)，并且自動判斷測量過程操作單元的運行狀態(tài)，控制各繼電器的閉合狀態(tài)，在電流互感器29的一次側(cè)開路條件下，對二次側(cè)的端子依次進行正向充電到電流互感器29飽和狀態(tài)、放電、反向充電到電流互感器29飽和狀態(tài)，測取這三個過程中二次端電壓以及勵磁電流，經(jīng)過運算得到正向充電過程、放電過程、反向充電過程的磁通變化量，再對這三個磁通變化量運算，可得到準確的剩磁系數(shù)，通過增加反向充電到電流互感器飽和狀態(tài)這一過程，消除電流互感器初始鐵心磁通不為零產(chǎn)生的剩磁系數(shù)測量誤差，提高了電流互感器測取剩磁系數(shù)的準確性，具體測量方法，如圖4所示，包括以下步驟，步驟(I)上位機14控制測量過程操作單元中第一繼電器2閉合，對電流互感器29正向充電操作，計算二次繞組直流電阻阻值Rct ；步驟(2)判斷電流互感器29是否已到正向充電飽和狀態(tài)，若已到正向充電飽和狀態(tài)，上位機14控制測量過程操作單元中第一繼電器2斷開、第三繼電器8閉合，對電流互感器29進行放電操作，計算正向充電操作過程中的磁通變化量Ct1 ；步驟(3)判斷電流互感器29是否放電完成，若放電完成，上位機14控制測量過程操作單元中第二繼電器5閉合、第三繼電器8斷開，對電流互感器29反向充電操作，計算放電過程中的磁通變化量Φ2 ；步驟(4)判斷電流互感器29是否已到反向充電飽和狀態(tài)，若已到反向充電飽和狀態(tài)，上位機14控制測量 過程操作單元中第二繼電器5斷開、第三繼電器8閉合，對電流互感器29進行放電操作，計算反向充電操作過程中的磁通變化量Φ3 ；步驟(5)判斷電流互感器29是否放電完成，若放電完成，上位機14控制測量過程操作單元中第三繼電器8斷開；步驟(6)根據(jù)放電過程中的磁通變化量小2和反向充電操作過程中的磁通變化量Φ 3，計算電流互感器29的剩磁系數(shù)；步驟(7)上位機14對計算的電流互感器29的剩磁系數(shù)進行保存與顯示。步驟(I)中計算二次繞組直流電阻阻值1^，根據(jù)公式(I)得到Γ R —AkCT —J-
jI(I)其中，I1為電流互感器正向充電操作過程屮勵磁電流Im穩(wěn)定不變時的電流互感器二次側(cè)電流值，U1為電流互感器正向充電操作過程中勵磁電流Im穩(wěn)定不變時的流互感器二次側(cè)電壓值；步驟(2)中計算正向充電操作過程中的磁通變化量Φ:的方法如下，I)根據(jù)公式(2)，得到正向充電到勵磁電流Im穩(wěn)定不變時的磁通變化量Oci,
權(quán)利要求1.一種電流互感器剩磁測量系統(tǒng)，其特征在于:包括 測量過程操作單元，用于對電流互感器充電操作、放電操作和反向充電操作； 數(shù)據(jù)采集單元，用于采集電流互感器的二次側(cè)數(shù)據(jù)，并將所采集的數(shù)據(jù)信號傳送給上位機； 上位機，用于接收數(shù)據(jù)采集單元采集的數(shù)據(jù)信號，進行數(shù)據(jù)處理，計算顯示出剩磁系數(shù)，自動判斷測量過程操作單元的電路運行狀態(tài)，控制測量過程操作單元的操作狀態(tài)； 所述上位機通過數(shù)據(jù)采集單元與測量過程操作單元相連接，所述測量過程操作單元與電流互感器的二次側(cè)相連接，所述電流互感器的二次側(cè)還通過數(shù)據(jù)采集單元與上位機相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流互感器剩磁測量系統(tǒng)，其特征在于:所述測量過程操作單元包括直流源、第一繼電器、第二繼電器、第三繼電器和放電電阻，所述第一繼電器控制直流源正向接入電流互感器的二次側(cè)，第二繼電器控制直流源反向接入電流互感器的二次側(cè)，第三繼電器控制放電電阻接入電流互感器的二次側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流互感器剩磁測量系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集單元包括 電流傳感器，用于測取電流互感器的勵磁電流信號； 電壓傳感器，用于測取電流互感器的二次側(cè)端子的端電壓； 數(shù)據(jù)采集卡，用于采集電流傳感器、電壓傳感器輸出的電流信號和電壓信號，傳送給上位機，并 接收上位機的發(fā) 出控制信號，控制測量過程操作單元中繼電器的開合。
專利摘要本實用新型公開了一種電流互感器剩磁測量系統(tǒng)，上位機通過數(shù)據(jù)采集單元與測量過程操作單元相連接，所述測量過程操作單元與電流互感器的二次側(cè)相連接，所述電流互感器的二次側(cè)還通過數(shù)據(jù)采集單元與上位機相連接。上位機接收數(shù)據(jù)單元傳送的電流互感器的數(shù)據(jù)信號，控制繼電器的閉合狀態(tài)，在電流互感器的一次側(cè)開路條件下，對二次側(cè)依次進行正向充電到電流互感器飽和狀態(tài)、放電、反向充電到電流互感器飽和狀態(tài)，運算得到正向充電過程、放電過程、反向充電過程的磁通變化量，再對這三個磁通變化量運算，可得到準確的剩磁系數(shù)，消除電流互感器初始鐵心磁通不為零產(chǎn)生的剩磁系數(shù)測量誤差，提高了電流互感器測取剩磁系數(shù)的準確性，保證電流互感器在電能計量和貿(mào)易結(jié)算使用的公平，具有良好的應用前景。
文檔編號G01R33/12GK203117407SQ20132011393
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月13日
發(fā)明者陳剛, 李紅斌, 黃奇峰, 王忠東, 范潔, 陳銘明, 盧樹峰, 楊世海, 張明明, 徐敏銳, 駱潘鈿, 田正其 申請人:江蘇省電力公司電力科學研究院, 華中科技大學, 江蘇省電力公司, 國家電網(wǎng)公司