一種利用三維磁場(chǎng)測(cè)試電流互感器磁屏蔽的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于空間磁場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用三維磁場(chǎng)測(cè)試電流互感器 磁屏蔽的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電能表是電力企業(yè)中使用普遍的電測(cè)儀表，是《計(jì)量法》規(guī)定的強(qiáng)制檢定貿(mào)易結(jié)算 的計(jì)量器具。國(guó)際法制計(jì)量組織（WML)制定R46對(duì)電能表抗磁屏蔽性提出了更高的要求， 規(guī)定400A/m工頻磁場(chǎng)干擾對(duì)電能誤差的影響不能超過一定范圍，電能表中重要部件電流 互感器（電流傳感器）對(duì)交變磁場(chǎng)較為敏感，在外磁場(chǎng)的干擾下會(huì)產(chǎn)生較大誤差。因此，提 高電流互感器（電流傳感器）對(duì)交變磁場(chǎng)的屏蔽效果尤其重?，F(xiàn)階段測(cè)量磁屏蔽效果時(shí)， 大多采用單一方向磁場(chǎng)源不具備旋磁特性，不能模擬球面磁場(chǎng)源，需人工變換方向才能實(shí) 現(xiàn)對(duì)屏蔽盒各個(gè)方位的測(cè)試，不能快速準(zhǔn)確的測(cè)量其屏蔽效果，需耗費(fèi)大量的人力成本且 加入較大的人為誤差。
[0003] 目前尚未有將三維旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)應(yīng)用于電流互感器（電流傳感器）磁屏蔽效能測(cè)量。 填補(bǔ)國(guó)內(nèi)對(duì)互感器進(jìn)行準(zhǔn)確快速多方位測(cè)量磁場(chǎng)屏蔽效能的空白。同時(shí)，直接測(cè)量互感器 二次繞組的感應(yīng)電壓來評(píng)估其磁屏蔽效果的方法，易實(shí)現(xiàn)且具有很強(qiáng)的實(shí)用性。該方法對(duì) 電流互感器的形狀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)性作用。為電能表內(nèi)部布局及品質(zhì)控制提供了依 據(jù)。
[0004] 需要了解的是，三維旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由三個(gè)方向的正交磁g
從而形成空間 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，如圖1所示，其中空間磁場(chǎng)矢量g滿足：
[0006] 式中的δ；# Ιζ.和Hs分別代表沿X、y、z軸的磁場(chǎng)矢量。
[0007] 同時(shí)，還可以通過改變各組線圈電流的頻率、相位和幅值改變空間磁場(chǎng)的頻率、相 位、幅值、方向，產(chǎn)生不同半徑的球面磁場(chǎng)源，如圖2所示，沿X、Y、Z某一軸方向的磁場(chǎng)H1, 其中：
[0008] Hi= μ rXNX Ii?
[0009] 式中，^為相對(duì)磁導(dǎo)率；N為線圈匝數(shù)，I i為產(chǎn)生X、Y、Z軸磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明提供一種利用三維磁場(chǎng)測(cè)試電 流互感器磁屏蔽的方法及系統(tǒng)，本發(fā)明為屏蔽材料選取及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)，為了實(shí) 現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0011] -種利用三維磁場(chǎng)測(cè)試電流互感器磁屏蔽的方法，其特征在于：通過外部施加電 流IX、I#PIZ分別進(jìn)入磁場(chǎng)發(fā)生器的三組勵(lì)磁繞組產(chǎn)生三個(gè)正交磁場(chǎng)S；、S；和?ζ，形成不同 半徑的空間球面磁場(chǎng)Η，對(duì)電流互感器進(jìn)行各方位掃描，同時(shí)測(cè)量電流互感器二次繞組所產(chǎn) 生的感應(yīng)信號(hào)，并計(jì)算得到電流互感器的磁屏蔽效果。
[0012] 優(yōu)選地，所述電流Ιχ、1￥和I ζ通過勵(lì)磁源輸出而得到。
[0013] 優(yōu)選地，還通過改變電流Ιχ、1￥和I ζ的頻率、相位和幅值對(duì)電流互感器進(jìn)行干擾， 測(cè)試電流互感器二次繞組所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓信號(hào)進(jìn)行再次測(cè)量。
[0014] 優(yōu)選地，對(duì)所述電流互感器二次繞組測(cè)量的感應(yīng)電壓信號(hào)通過如下公式進(jìn)行計(jì)算 得出屏蔽參數(shù)：
[0016] Δ U為電流互感器在交流磁場(chǎng)下產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，SE為磁屏蔽效果；H為空間磁場(chǎng) 的大小。
[0017] -種利用三維磁場(chǎng)測(cè)試電流互感器磁屏蔽的系統(tǒng)，其特征在于：包括計(jì)算機(jī)、勵(lì)磁 源、磁場(chǎng)發(fā)生器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器和mV表，所述計(jì)算機(jī)通過RS232線控制勵(lì)磁源產(chǎn)生I x、Iy、足分 別進(jìn)入磁場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生三維旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，對(duì)電流互感器進(jìn)行各方位掃描，電流互感器的二次 繞組N 2產(chǎn)生的感應(yīng)電流通過信號(hào)轉(zhuǎn)換器后，通mV表過測(cè)量二次繞組的感應(yīng)電壓，再將mV表 測(cè)量讀取的感應(yīng)電壓傳遞給計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
[0018] 優(yōu)選地，所述電流互感器置于磁場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生的三維磁場(chǎng)空間中心處。
[0019] 優(yōu)選地，所述磁場(chǎng)發(fā)生器包括三個(gè)磁輒、三組極頭、三組勵(lì)磁線圈和三組接線柱， 所述三個(gè)磁輒之間兩兩垂直正交，三組接線柱分別固定設(shè)置于三個(gè)磁輒兩兩正交處的外部 兩側(cè)，三組勵(lì)磁線圈分別繞制在三組極頭上，同一軸上的勵(lì)磁線圈繞制方向保持一致，其靠 近磁輒的一端連接至對(duì)應(yīng)的接線柱通入相同的電流，保證同軸的極頭產(chǎn)生同向的磁場(chǎng)。
[0020] 綜上所述，本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下顯著效果：
[0021] 本發(fā)明采用三維旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)測(cè)量電流互感器、電流傳感器或電壓互感器的磁屏蔽性 能，為電流互感器、電流傳感器或電壓互感器的屏蔽材料選取及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。 對(duì)電能表內(nèi)部布局及品質(zhì)控制具有指導(dǎo)性意義，達(dá)到提尚電能表計(jì)量準(zhǔn)確性的目的。
【附圖說明】
[0022] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施實(shí)例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要的附圖做簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明 的一些實(shí)例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在不付出創(chuàng)造性的前提下，還可以根據(jù)這些附 圖獲得其他的附圖。
[0023] 圖1是空間磁場(chǎng)矢量圖。
[0024] 圖2是不同半徑的球面磁場(chǎng)源矢量圖。
[0025] 圖3是本發(fā)明的一種利用三維磁場(chǎng)測(cè)試電流互感器磁屏蔽系統(tǒng)的原理圖。
[0026] 圖4是本發(fā)明的磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖。
[0027] 圖5是本發(fā)明的磁場(chǎng)發(fā)生器磁的XOY方向的二維平面圖。
[0028] 圖6是本發(fā)明的電流互感器磁屏蔽效果測(cè)試原理圖。
[0029] 圖7是本發(fā)明的電傳感器器磁屏蔽效果測(cè)試原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诎l(fā) 明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031] 結(jié)合圖3, 一種利用三維旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)測(cè)試電流互感器磁屏蔽的方法，通過外部勵(lì)磁裝 置（勵(lì)磁源）施加一組三個(gè)方向上的電流Ix、IdP I z分別進(jìn)入磁場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生三個(gè)正交 旋轉(zhuǎn)的三維磁場(chǎng)S；、?ζ和?ζ，形成不同半徑的空間球面磁場(chǎng)H，并對(duì)磁場(chǎng)空間內(nèi)的電流互 感器進(jìn)行各方位掃描，并對(duì)電流互感器的二次繞組N所產(chǎn)生的電流或電壓感應(yīng)信號(hào)進(jìn)行測(cè) 量，然后對(duì)所述電流互感器測(cè)量的電壓或電流信號(hào)通過如下公式進(jìn)行計(jì)算得出屏蔽參數(shù)：
[0033] 式中，AU = Δ IXR，
[0034] 其中，Δ I為電流互感器在交流磁場(chǎng)下產(chǎn)生的感應(yīng)電流，單位：安培（A) ; Δ U為電 流互感器在交流磁場(chǎng)下產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，單位：毫伏（mV) ;R為取樣電阻，單位：歐姆（Ω); H為空間磁場(chǎng)的大小，單位：安培/米（A/m) ;SE為磁屏蔽效果，單位：毫伏/(安培/米） (mV/(A/m))〇
[0035] 如圖3所示，一種用于測(cè)試互感器磁屏蔽的系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、勵(lì)磁源、磁場(chǎng)發(fā)生 器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器和mV表，所述計(jì)算機(jī)通過RS232線控制勵(lì)磁裝置產(chǎn)生I x、Iy、Iz分別進(jìn)入磁 場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生三維正交的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)空間，對(duì)電置于三維旋轉(zhuǎn)磁空間的電流互感器感進(jìn)行各 方位掃描，電流互感器的二次繞組N 2產(chǎn)生的感應(yīng)電流通過信號(hào)轉(zhuǎn)換器后，通過毫伏表（mV 表）測(cè)量二次繞組的感應(yīng)電壓，再將測(cè)量讀取的感應(yīng)電壓傳遞給計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，所 述信號(hào)轉(zhuǎn)換器為I/V或V/V轉(zhuǎn)換器。
[0036] 如圖4所示，所述磁場(chǎng)發(fā)生器包括三個(gè)磁輒、三組極頭、三組勵(lì)磁線圈和三組接線 柱，所述三個(gè)磁輒之間兩兩垂直正交，三組接線柱分別固定設(shè)置于三個(gè)磁輒兩