CN103105525A - 电流钳的精度补偿方法及利用此电流钳的检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流钳的精度补偿方法及利用此电流钳的检测方法及系统。其中，所述电流钳的精度补偿方法，包括：从外部校验系统接收并存储电流钳的测量电流与电流值补偿数据的补偿对应关系；将通过电流钳的实际电流信号转换为电压信号，并经AD转换将所述电压信号转换为电压数字信号，所述电压数字信号对应补偿前的测量电流值；根据补偿前的测量电流值和所述补偿对应关系，利用线性插值法，计算生成补偿电流值；将补偿电流值与补偿前的测量电流值相加，生成补偿后的电流实际值。本发明可以实现在不断电的情况下对被检装置进行检测，大大提高了检测系统的检测精度，降低了系统面临的安全隐患，提高电网安全稳定运行水平，提高自动化系统的可靠性。

Description

电流钳的精度补偿方法及利用此电流钳的检测方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种电流钳的精度补偿方法及利用此电流钳的检测系统，具体的讲是一种电流钳的精度补偿方法、电流钳及利用此电流钳及补偿方法对现场交流采样装置进行检测的系统及方法。

背景技术

目前，国内外尚没有成熟的检测系统或者检测装置实现对交流采样装置的现场检测工作。交流采样测量装置投入运行后，一般需要停电检测。在带电运行情况下，进行交流采样测量装置的检验风险来自2个方面：一是需要在TA，TV二次回路上进行接线操作，可能造成TA开路或TV短路事故；二是对运行的数据、信号网络的交换可能会造成控制系统的控制混乱、信号的误发等。

如果在实负荷检测的时候，如果不将电流互感器(current transformer，CT)的线路进行切换，以目前的检测设备的水平，无法达到检测的精度要求。这给继续开展现场交流采样装置检测的大范围推广带来较大的影响，也不利于电网的安全稳定运行。尤其是在检测过程中，需要检测人员切换CT回路，存在着较大的人为因素和安全隐患。

因此，如果需要在不切换CT回路的情况下实现对交流采样装置的检测，则需要更高精度的电流互感器，特别是钳形电流互感器(电流钳)。为了提高电流互感器的精度，一般采用各种补偿方法。

一、误差补偿

没有经过补偿的电流互感器，比差均为负值，角差均为正值，而各级电流互感器的误差允许范围是正负偏差。因此可以利用正负偏差的富余范围，使电流互感器的精度提高。一般情况下因为补偿的数值较小，可以认为对铁芯的磁场基本不影响，这样可以采用误差叠加进行计算。目前利用误差叠加进行电流互感器补偿的方法有匝数补偿、辅助铁芯补偿、电容补偿等。

1、匝数补偿：微型电流互感器匝数补偿方法最简单，只要二次绕组比额定匝数少绕几匝Nx即可。电流互感器补偿前的比差为负值，少绕几匝二次绕组电流增加起到补偿作用。补偿量如下：

Δf＝Nx/(N2-Nx)×100％

匝数补偿只对比差起到补偿作用，补偿量与二次负荷和电流大小无关。补偿匝数一般只有几匝，匝数补偿应计算电流低端二次阻抗最大时，和电流高端二次阻抗最小时误差。对于高精度的微型电流互感器匝数补偿那怕只补偿1匝，就会补偿过量。这时可以采用半匝或分数匝补偿。但是电流互感器的匝数是以通过铁芯窗口的封闭回路计算的，电流互感器的匝数是一匝一匝计算的，不存在半匝的情况。采用半匝或分数匝补偿必须采用辅助手段如双绕组、双铁芯等。

2、辅助铁芯补偿：辅助铁芯补偿对比差、角差都起到补偿作用，但辅助铁芯补偿的方法制作工艺比较复杂。

3、电容补偿：电容补偿直接在电流互感器二次绕组两端并联电容就可以。其对比差起正补偿作用，补偿大小与二次负荷Z＝R+iX中X分量成正比，与补偿电容大小成正比；对角差都起到负补偿，补偿大小与二次负荷Z＝R+iX中R分量成正比，与补偿电容大小成正比。

上述三种补偿方法，工艺比较复杂，测量精度不是很理想。

二、外部补偿

由于电流互感器的误差本质上是由励磁电流造成的，所以也可以采取措施减小励磁电流的方法来减小误差，但不可能通过消除励磁电流而消除误差。为了提高电流互感器的精度，采用零磁通电流互感器的方案，并且取得了很好的效果。由于零磁通电流互感器的励磁电流极小(接近于零)，因而具有很高的精度。另一方面，为了克服电流互感器的固有误差，采用外部有源补偿的方法，也取得了满意的效果，使互感器的测量误差大大减小，测量精度大大提高。因此，这两种方法已经成为提高电流互感器精度的主要手段。但是，这两种方法都需要利用电子电路对电流互感器进行外部动态调整或补偿，因此，结构复杂、调试不便、实现困难，限制了它们在电流钳方面的应用。

因此，亟需研发工艺简单、实现容易的具有高精度补偿的电流钳技术，在不切换CT回路的情况下实现对交流采样装置的实负荷检测，并提高对现场交流采样装置的检测精度。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的在实负荷检测的情况下，检测系统的检测精度不高且目前的电流钳的高精度补偿方法过于复杂、不易实现的不足，提供一种电流钳的精度补偿方法及利用此电流钳的检测方法及系统以解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明实施例公开了一种电流钳的精度补偿方法，包括：从外部校验系统接收并存储电流钳的测量电流与电流值补偿数据的补偿对应关系；将通过电流钳的实际电流信号转换为电压信号，并经AD转换将所述电压信号转换为电压数字信号，所述电压数字信号对应补偿前的测量电流值；根据所述补偿前的测量电流值和所述补偿对应关系，利用线性插值法，计算生成补偿电流值；将所述补偿电流值与所述补偿前的测量电流值相加，生成补偿后的电流实际值。

为了达到上述目的，本发明实施例还公开了一种利用上述高精度补偿方法实现的电流钳，所述电流钳中包括补偿数据存储芯片，用于接受并存储外部传来的电流钳的测量电流与电流值补偿数据和/或相角补偿数据的补偿对应关系，并初始化所述电流钳。

为了达到上述目的，本发明实施例还公开了利用高精度补偿电流钳的检测方法，用以实现对现场交流采样装置进行检测，所述检测方法包括：获取电流钳的测量电流与电流值补偿数据的补偿对应关系，并将所述补偿对应关系存入所述电流钳中的补偿数据存储芯片中；所述电流钳撷取外部电源的电流信号，将其转换为电压信号，并经AD转换将所述电压信号转换为电压数字信号，所述电压数字信号对应补偿前的测量电流值；读取所述补偿数据存储芯片中的补偿对应关系，并根据所述补偿前的测量电流值，利用线性插值法，计算生成补偿电流值；将所述补偿电流值与所述补偿前的测量电流值相加，生成补偿后的电流实际值；所述外部电源的电流信号，通过所述现场交流采样装置进行采样后，生成交流采样数据；获取所述交流采样数据，并将所述交流采样数据与所述补偿后的电流实际值进行比对，生成对所述交流采样装置的检测结果。

为了达到上述目的，本发明实施例还提供一种具有上述高精度补偿的电流钳的检测系统，用以实现对现场交流采样装置进行检测，所述检测系统包括：电流钳，用于撷取外部电源的电流信号，将其转换为电压信号，并存储电流钳的测量电流与电流值补偿数据的补偿对应关系；AD转换器，用于将所述电压信号转换为电压数字信号，所述电压数字信号对应补偿前的测量电流值；精度补偿装置，用于读取所述补偿数据存储芯片中的补偿对应关系，并根据所述补偿前的测量电流值，利用线性插值法，计算生成补偿电流值，并将所述补偿电流值与所述补偿前的测量电流值相加，生成补偿后的电流实际值；交流采样数据获取装置，用于获取所述外部电源的电流信号通过所述现场交流采样装置后生成的交流采样数据；数据比对装置，用于将所述交流采样数据与所述补偿后的电流实际值进行比对，生成对所述交流采样装置的检测结果。

本发明的电流钳的精度补偿方法及利用此电流钳的检测方法及系统的有益效果是：本发明的电流钳的高精度补偿方法，以及应用此补偿方法及电流钳的对现场交流采样装置的检测方法，可广泛应用于各种类型的厂站内安装的交流采样装置的现场检测，由于在实负荷检测中采取的是非接触式高精度电流钳的检测方法，可以实现在不断电的情况下对被检装置进行检测，有效降系统面临的安全隐患，提高电网安全稳定运行水平，提高自动化系统的可靠性。并且，大大提高了检测系统的检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的电流钳的精度补偿方法的方法流程图；

图2为本发明实施例的电流钳及利用此电流钳进行精度补偿的结构示意图；

图3为本发明实施例的利用精度补偿方法对现场交流采样装置进行检测的方法流程图；

图4为本发明实施例的利用具有高精度补偿的电流钳的检测系统的结构示意图；

图5为本发明的利用具有高精度补偿的电流钳的检测系统的另一种实施例的结构示意图；

图6为本发明的利用具有高精度补偿的电流钳的检测系统的又一种实施例的结构示意图；

图7为本发明的利用具有高精度补偿的电流钳的检测系统的再一种实施例的结构示意图；

图8为本发明的利用具有高精度补偿的电流钳的检测系统，对现场交流采样装置进行检测的一个具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例的电流钳的精度补偿方法的方法流程图，如图所示，所述精度补偿方法包括：

步骤S101，从外部校验系统接收并存储电流钳的测量电流与电流值补偿数据的补偿对应关系。在本实施例中，外部校验系统是由一个精度更高、稳定度更高的交流电流源所组成的检测系统，它输出的电流就是标准值，经过电流钳所得到的数据是测量值，测量值与标准值的误差，就是在测量点所应该补偿的数据。

在本实施例中，优选的，所述补偿对应关系还包括电流钳的测量电流与相角补偿数据的对应关系。

步骤S102，将通过电流钳的实际电流信号转换为电压信号，并经AD转换将所述电压信号转换为电压数字信号，所述电压数字信号对应补偿前的测量电流值，例如0.0001V对应0.0005A。

步骤S103，根据所述补偿前的测量电流值和所述补偿对应关系，利用线性插值法，计算生成补偿电流值。在本实施例中，优选的，所述利用线性插值法，根据所述电流钳的测量电流与相角补偿数据的对应关系，生成补偿相角值。

所述根据所述补偿前的测量电流值和所述补偿对应关系，利用线性插值法，计算生成补偿电流值，其具体算法为：

在所述补偿对应关系中查询所述测量电流值对应的上限电流值和下限电流值，分别得到所述上限电流值和下限电流值对应的上限补偿电流值和下限补偿电流值；

根据公式：计算生成所述的补偿电流值，其中，A_上限为所述上限电流值，A_下限为所述下限电流值，A_测试为所述测量电流值，I_上限为所述上限补偿电流值，I_下限为所述下限补偿电流值；I_补偿为得到的补偿电流值。

根据所述电流钳的测量电流与相角补偿数据的对应关系，利用线性插值法，生成补偿相角值，具体算法为：

在所述电流钳的测量电流与相角补偿数据的对应关系中查询所述测量电流值对应的上限相角值和下限相角值，分别得到所述上限相角值和下限相角值对应的上限补偿相角值和下限补偿相角值；

根据公式：

计算生成所述的补偿相角值，其中，A_上限为所述上限相角值，A_下限为所述下限相角值，A_测试为所述测量相角值，α_上限为所述上限补偿相角值，α_下限为所述下限补偿相角值；α_补偿为得到的补偿相角值。

步骤S104，将所述补偿电流值与所述补偿前的测量电流值相加，生成补偿后的电流实际值。在本实施例中，优选的，所述生成补偿相角值后，还将所述补偿相角值与所述补偿前的测量相角值相加，生成补偿后的相角实际值。

在本实施例中，所述存储的电流钳的测量电流与电流值补偿数据的补偿对应关系以及所述电流钳的测量电流与相角补偿数据的对应关系，可通过对所述测量电流采用不同的采样密度，以实现不同的补偿精度。

图2为本发明实施例的电流钳及利用此电流钳进行精度补偿的结构示意图。如图所示，电流钳中包含补偿数据存储芯片，用于接受并存储外部传来的电流钳的测量电流与电流值补偿数据和/或相角补偿数据的补偿对应关系，并初始化所述电流钳。

如图2所示，在电流输入这一数据处理路径，在正式测试数据之前，通过对外数据接口，将有关电流值及相角的补偿对应关系读入并存储在电流钳的补偿数据存储芯片中，集中处理器在进行插值运算时，也可以从补偿数据存储单元中读取其中的对应关系数据(如图2中虚线所示)。正式测试过程中(如图2中实线所示)，流经电流钳的电流信号，通过其中的电压互感器转变为电压信号。该电压信号代表了被测电流，但是经过转换，它已经产生了偏差。信号经过AD转换，变为数字信号，传送到集中处理器中，集中处理器根据该数字信号，从补偿数据存储单元中读取该电流所应对应的补偿数据段。然后，集中处理器采用线性插值的算法，计算出应该补偿的数据：补偿电流值和补偿角度。

本实施例中，集中处理器作为数据集中处理单元，进行数据的插值运算和控制操作。

在本实施例中，由于电流钳的线性区域集中于大电流范围内，所以采用了多条曲线补偿的方式。将补偿曲线分成100mA到1.2A，1A到5A部分，5A以上部分。每个部分采用了不同的采样密度，使3条曲线在接点部分平滑过渡。以期能最大程度的平滑补偿数据。表1中显示的就是一个简单的包括电流值补偿值及相角补偿值的补偿对应关系表。

表1 补偿对应关系表

补偿数据计算采用线性插值的算法，其具体实施的流程如下：当测试电流为1.5A，从表1中可知，它的上限电流值和下限电流值分别为：1.771A和0.984A。根据上面表里的数据，利用补偿后的数据减去补偿前的数据，可以得到补偿电流分别为0.029A，0.016A。同样，得到补偿角度分别为5.082°，5.274°。根据公式：

可以求出补偿值：I_补偿＝0.0245，α_补偿＝5.015。将所述被测电流值加上上述计算出的补偿值，就能得到补偿后的实际值：

I_{补偿后的实际值}＝I_实际值+0.0245＝1.5245；α_{补偿后的实际值}＝α_实际值+5.015。

在补偿对应关系表(表1)中，0A到10A，用了15个离散数据描绘了一条补偿曲线，但不够光滑。为达到更高的精度，可以将上述表格中的采集量加大加密。经过实际测试，当采集的离散数据达到100至150点时，补偿后数据的精度可以达到0.05级。

因为电压信号对线路的阻抗、负载变化等因素的敏感性要远小于电流信号，因此此类电互感器采用的是单独校准方式：标准源为高精度标准源(例如Fluke 6105)，标准表为高精度标准表(例如：RD-33-473)，其最差误差为±0.01％。获得数据后，其数据的存储读取采用的是硬件方式，即将数据写入一个类似U盘的I2C芯片中，每一个电流互感器对应一个U盘，因此只要保证电流互感器与I2C芯片一一对应，在实际使用时电流互感器对应的通道并无任何要求，使不同的电流钳可以互换。此为数字补偿系统对比最大的优点。但其缺点是，如果数据产生偏移，没有任何办法可对数值进行修正，只能返厂重检。

图3为本发明实施例的利用精度补偿方法对现场交流采样装置进行检测的方法流程图。如图所示，所述检测方法包括：

步骤S301，获取电流钳的测量电流与电流值补偿数据的补偿对应关系，并将所述补偿对应关系存入所述电流钳中的补偿数据存储芯片中。步骤S302，所述电流钳撷取外部电源的电流信号，将其转换为电压信号，并经AD转换将所述电压信号转换为电压数字信号，所述电压数字信号对应补偿前的测量电流值。步骤S303，读取所述补偿数据存储芯片中的补偿对应关系，并根据所述补偿前的测量电流值，利用线性插值法，计算生成补偿电流值。步骤S304，将所述补偿电流值与所述补偿前的测量电流值相加，生成补偿后的电流实际值。步骤S305，所述外部电源的电流信号，通过所述现场交流采样装置进行采样后，生成交流采样数据。步骤S306，获取所述交流采样数据，并将所述交流采样数据与所述补偿后的电流实际值进行比对，生成对所述交流采样装置的检测结果。

本实施例中，采用如图1和图2所示的精度补偿方法，通过电流钳获取到实负荷外部电源中的电流，并经过对经过电流钳后的电流进行精度补偿，得到最终达到比对步骤的实际电流值。其过程与上述的电流钳精度补偿的过程相同。

在本实施例中，获取现场交流采样装置生成的交流采样数据，可以通过101/104通信协议读取。即：通过通讯交换机及网线获取现场交流采样装置的交流采样数据。

另一种实施方式，获取现场交流采样装置生成的交流采样数据，可以通过摄取图像的方式获取。其包括：首先通过工业相机对所述现场交流采样装置进行拍照；再通过图像采集卡对所述拍摄的照片进行图像处理，生成经过图像处理后的交流采样数据；最后将所述图像处理后的交流采样数据通过数据交换机上传，与所述补偿后的电流实际值进行比对，生成对所述交流采样装置的检测结果。所述生成的对所述现场交流采样装置的检测结果包括：如果所述交流采样数据与所述补偿后的电流实际值一致，则被检的现场交流采样装置性能较好，可靠性较高；如果不一致，则被检的现场交流采样装置性能较低，可靠性不高。

本实施例中，电流钳和现场交流采样装置都连接实负荷外部电源，电流钳可直接夹住二次侧的电流线上，无须截线停电。故可以实现对现场交流采样装置的实负荷检测，同时采用本发明的电流钳的高精度补偿方法，可提高整个检测系统的检测精度。

图4为本发明实施例的利用具有高精度补偿的电流钳的检测系统的结构示意图。如图所示，本发明实施例的检测系统包括：

电流钳101，用于撷取外部电源的电流信号，将其转换为电压信号，并存储电流钳的测量电流与电流值补偿数据的补偿对应关系。AD转换器102，用于将所述电压信号转换为电压数字信号，所述电压数字信号对应补偿前的测量电流值。精度补偿装置103，用于读取所述补偿数据存储芯片中的补偿对应关系，并根据所述补偿前的测量电流值，利用线性插值法，计算生成补偿电流值，并将所述补偿电流值与所述补偿前的测量电流值相加，生成补偿后的电流实际值。交流采样数据获取装置104，用于获取所述外部电源的电流信号通过所述现场交流采样装置后生成的交流采样数据。数据比对装置105，用于将所述交流采样数据与所述补偿后的电流实际值进行比对，生成对所述交流采样装置的检测结果。

本实施例中，如图5所示，所述检测系统还包括数据总线106，用于传送所述电压数字信号至所述精度补偿装置103。所述检测系统还包括数据库107，连接于所述精度补偿装置103，用于存储所述补偿前的测量电流值。

本实施例中，如图6所示，所述交流采样数据获取装置104通过摄取图像的方式获取现场交流采样装置的交流采样数据，其包括：工业相机1041，用于对所述现场交流采样装置进行拍照；图像采集卡1042，用于对所述拍摄的照片进行图像处理，生成经过图像处理后的交流采样数据；数据交换机1043，用于将所述图像处理后的交流采样数据上传至所述数据比对装置。其中，图像采集卡可为1349图像采集卡。

在本实施例中，如图7所示，所述交流采样数据获取装置104还可以通过101/104通信协议获取现场交流采样装置的交流采样数据，其包括：通讯交换机1044，用于将现场交流采样装置的交流采样数据传送至所述数据比对装置。

图8为本发明的利用具有高精度补偿的电流钳的检测系统，对现场交流采样装置进行检测的一个具体实施例的结构示意图。如图所示，采样设备控制模块通过控制总线分别对电压AD转换、电流A/D转换下发命令，读取数据，转换的数据经电压数据处理模块、电流数据处理模块，经数据总线上传至精度补偿装置，同时会存储到数据库中。

当进行虚负荷检测时，由外部的三相电源为被测的交流采样装置提供电压和电流，电流钳可直接夹在交流采样装置的电流线上。

当进行实负荷检测时，电流钳和现场交流采样装置都连接实负荷外部电源，电流钳可直接夹住二次侧的电流上，无须截线停电。其采集的电气信号包括：4相电压、3相电流等。电流钳首先从外部校验装置中可以获取到补偿对应关系，存储在自身的补偿数据存储芯片中，以等待主控计算机对其数据进行读取。电流钳从母线上采集电流信号，并通过电压电流互感器将其转换为小电压信号，小电压信号通过A相电流AD转换、B相电流AD转换或C相电流AD转换生成数字电压信号。

母线上的电压信号的采集可以直接采集获取，其通过A相电压AD转换、B相电压AD转换或C相电压AD转换，生成数字电压信号。

主控计算机中的采样设备控制模块通过控制总线分别对电压、电流AD转换下发命令，转换并读取数据，转换的数据经过电压数据处理模块、电流数据处理模块，将采集到的ABC三相电压和电流数据采样分别上传，，经数据总线传送到精度补偿装置中，以便于数据查询及报表的生成。

精度补偿装置对经数据总线传来的数据进行精度补偿，补偿方法如上述图1和图2所示的电流钳的精度补偿方法，不再赘述。生成的补偿后的数据传送到数据比对装置中。

另一方面，对于被检的现场交流采样装置生成的交流采样数据的获取，可通过两个途径。第一，主控计算机通过视觉设备控制模块控制工业相机对被检交流采样装置进行拍照，在通过图像采集卡对照片进行图像处理，处理后得到的数字图形采样数据经数据交换机传送到视觉设备处理模块，数字图形采样经过视觉设备数据处理模块的处理计算，得到最后的数据(数字量)，然后传送到数据比对装置。第二，主站计算机业可以对被检的交流采样装置下发命令，通过101/104通信协议直接读回当前负荷下的电气值，传送到数据比对装置进行数据比较。如果所述交流采样数据与所述补偿后的电流实际值一致，则被检的现场交流采样装置性能较好，可靠性较高；如果不一致，则被检的现场交流采样装置性能较低，可靠性不高。

在本实施例中，整个检测系统完成了数据采集、数据存储、数据补偿、数据比对和设备控制等功能，用户可由键盘及输入输出设备进行操作，通过显示器观察数据采样及处理过程，从而实现全自动校验交流采样装置。在数据补偿采样部分，整套系统采用电压回路直接采样，电流回路通过高精度电流钳，安全方便的进行数据采集，而对于被检的现场交流采样装置的数据回读部分，检测系统采用两种方式实现，分别为图像识别方式和通过101/104通信协议方式，通过这两种方式的任意一种与补偿采样数据进行比对，完成对现场交流采样装置的检测工作。

以下通过具体的检测流程进行对现场交流采样装置的检测。

一、虚负荷检测流程

虚负荷检测时，三相功率源(外部电源)与被试RTU通过试验线连接，电压回路并联、电流回路串联；三相功率源提供给被试RTU电压、电流及相位，按照规程给定不同检测项目的测量点进行测试。

检测项目分别为电压检测、电流检测、有功功率检测、无功功率检测、频率检测、功率因数检测。

1、电压检测，额定电压为U_n。根据被试RTU的额定电压，设置三相功率源的电压输出量程，按照规程给定的测量点，调节电压大小进行测试；当源输出稳定后，分别记录被试RTU与三相功率源的电压值，用引用误差公式计算误差。

绝对误差可定义为：

Δ＝/X-L/

式中：Δ——绝对误差；X——测量值；L——真值；在本式中，绝对误差没正负，是绝对值。

引用误差的定义式为：

γ＝Δ/(测量范围的上限-测量范围的下限)x100％

式中：γ-引用误差；Δ-绝对误差。

2、电流检测，额定电流为I_n。根据被试RTU的额定电流，设置三相功率源的电流输出量程，按照规程给定的测量点，调节电流大小进行测试；当源输出稳定后，分别记录被试RTU与三相功率源的电流值，用引用误差公式计算误差。

3、有功功率检测。根据被试RTU的额定电压、额定电流，设置三相功率源的电压、电流量程，按照规程给定的测量点，调节电流和相位进行测试；当源输出稳定后，分别记录被试RTU与三相功率源的有功功率值，用引用误差公式计算误差。

4、无功功率检测。根据被试RTU的额定电压、额定电流，设置三相功率源的电压、电流量程，按照规程给定的测量点，调节电流和相位进行测试；当源输出稳定后，分别记录被试RTU与三相功率源的无功功率值，用引用误差公式计算误差。

5、频率检测。根据被试RTU的额定电压，将三相功率源的电压输出大小稳定在100％U_n，改变三相功率源频率，按照规程给定的测量点进行测试；当源输出稳定后，分别记录被试RTU与三相功率源的频率值，用引用误差公式计算。

6、功率因数检测。根据被试RTU的额定电压、额定电流，将三相功率源的电压输出、电流输出稳定在100％U_n、100％I_n，改变三相功率源的相位，按照规程给定的测量点进行测试，当源输出稳定后，分别记录被试RTU与三相功率源的功率因数值，用引用误差公式计算。

现已虚负荷电压检测为例，将被试RTU与三相功率源连接，并假设Un＝100V，控制三相功率源的电压输出到120％Un＝120V，分别记录RTU与三相功率源的电压值：120.01V，120.02V。计算误差后，再根据表2列出的测量点调节电压，100％Un＝100V，分别记录RTU与三相功率源的电压值：100.02V，120.03V，再次计算误差；以此类推，直至完成电压测试。

电流检测与电压检测类似，首先将三相功率源的电流缓慢输出到120％In，分别记录电流值计算误差；

表2 虚负荷检测各检测项目测量点

二、实负荷检测流程

实负荷检测时，将三相标准表接入被试RTU的电压回路与电流回路中，尽量选择负荷稳定时进行检测，记录当前负荷下RTU和标准表的数值，用引用误差公式计算误差。检测项目分别为电压检测、电流检测、有功功率检测、无功功率检测、频率检测、功率因数检测。

1、电压检测

将标准表接入被试RTU的电压回路中，同时读取被试RTU与标准表的电压值，用引用误差公式计算误差，重复三次，计算误差的平均值，该平均值即为最终误差结果。

2、电流检测

将标准表接入被试RTU的电流回路中，同时读取被试RTU与标准表的电流值，用引用误差公式计算误差，重复三次，计算误差的平均值，该平均值即为最终误差结果。

3、有功功率检测

将标准表接入被试RTU的电压、电流回路中，同时读取被试RTU与标准表的有功功率值，用引用误差公式计算误差，重复三次，计算误差的平均值，该平均值即为最终误差结果。

4、无功功率检测

将标准表接入被试RTU的电压、电流回路中，同时读取被试RTU与标准表的无功功率值，用引用误差公式计算误差，重复三次，计算误差的平均值，该平均值即为最终误差结果。

5、频率检测

将标准表接入被试RTU的电压回路中，同时读取被试RTU与标准表的频率值，用引用误差公式计算误差，重复三次，计算误差的平均值，该平均值即为最终误差结果。

6、功率因数检测

将标准表接入被试RTU的电压、电流回路中，同时读取被试RTU与标准表的功率因数值，用引用误差公式计算误差，重复三次，计算误差的平均值，该平均值即为最终误差结果。

本发明的电流钳的高精度补偿方法，以及应用此补偿方法及电流钳的对现场交流采样装置的检测方法，可广泛应用于各种类型的厂站内安装的交流采样装置的现场检测，由于在实负荷检测中采取的是非接触式高精度电流钳的检测方法，可以实现在不断电的情况下对被检装置进行检测，有效降系统面临的安全隐患，提高电网安全稳定运行水平，提高自动化系统的可靠性。并且，大大提高了检测系统的检测精度。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种电流钳的精度补偿方法，其特征在于，所述精度补偿方法包括：

从外部校验系统接收并存储电流钳的测量电流与电流值补偿数据的补偿对应关系；

将通过电流钳的实际电流信号转换为电压信号，并经AD转换将所述电压信号转换为电压数字信号，所述电压数字信号对应补偿前的测量电流值；

根据所述补偿前的测量电流值和所述补偿对应关系，利用线性插值法，计算生成补偿电流值；

将所述补偿电流值与所述补偿前的测量电流值相加，生成补偿后的电流实际值。

2.根据权利要求1所述的电流钳的精度补偿方法，其特征在于，所述补偿对应关系还包括电流钳的测量电流与相角补偿数据的对应关系。

3.根据权利要求2所述的电流钳的精度补偿方法，其特征在于，还包括：所述利用线性插值法，根据所述电流钳的测量电流与相角补偿数据的对应关系，生成补偿相角值。

4.根据权利要求3所述的电流钳的精度补偿方法，其特征在于，所述生成补偿相角值后，还将所述补偿相角值与所述补偿前的测量相角值相加，生成补偿后的相角实际值。

5.根据权利要求1～4任一项所述的电流钳的精度补偿方法，其特征在于，所述存储的电流钳的测量电流与电流值补偿数据的补偿对应关系以及所述电流钳的测量电流与相角补偿数据的对应关系，可通过对所述测量电流采用不同的采样密度，以实现不同的补偿精度。

6.根据权利要求1所述的电流钳的精度补偿方法，其特征在于，所述根据所述补偿前的测量电流值和所述补偿对应关系，利用线性插值法，计算生成补偿电流值，包括：

在所述补偿对应关系中查询所述测量电流值对应的上限电流值和下限电流值，分别得到所述上限电流值和下限电流值对应的上限补偿电流值和下限补偿电流值；

根据公式：

计算生成所述的补偿电流值，其中，A_上限为所述上限电流值，A_下限为所述下限电流值，A_测试为所述测量电流值，I_上限为所述上限补偿电流值，I_下限为所述下限补偿电流值；I_补偿为得到的补偿电流值。

7.根据权利要求4所述的电流钳的精度补偿方法，其特征在于，所述利用线性插值法，生成补偿相角值，包括：

在所述电流钳的测量电流与相角补偿数据的对应关系中查询所述测量电流值对应的上限相角值和下限相角值，分别得到所述上限相角值和下限相角值对应的上限补偿相角值和下限补偿相角值；

根据公式：

计算生成所述的补偿相角值，其中，A_上限为所述上限相角值，A_下限为所述下限相角值，A_测试为所述测量相角值，α_上限为所述上限补偿相角值，α_下限为所述下限补偿相角值；α_补偿为得到的补偿相角值。

8.一种利用如权利要求1-7所述的精度补偿方法实现的电流钳，其特征在于，所述电流钳中包括补偿数据存储芯片，用于接受并存储外部传来的电流钳的测量电流与电流值补偿数据和/或相角补偿数据的补偿对应关系，并初始化所述电流钳。

9.一种利用如权利要求8所述的电流钳的检测方法，用以实现对现场交流采样装置进行检测，其特征在于，所述检测方法包括：

获取电流钳的测量电流与电流值补偿数据的补偿对应关系，并将所述补偿对应关系存入所述电流钳中的补偿数据存储芯片中；

所述电流钳撷取外部电源的电流信号，将其转换为电压信号，并经AD转换将所述电压信号转换为电压数字信号，所述电压数字信号对应补偿前的测量电流值；

读取所述补偿数据存储芯片中的补偿对应关系，并根据所述补偿前的测量电流值，利用线性插值法，计算生成补偿电流值；

将所述补偿电流值与所述补偿前的测量电流值相加，生成补偿后的电流实际值；

所述外部电源的电流信号，通过所述现场交流采样装置进行采样后，生成交流采样数据；

获取所述交流采样数据，并将所述交流采样数据与所述补偿后的电流实际值进行比对，生成对所述交流采样装置的检测结果。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述电流钳卡在所述现场交流采样装置的电流输入或输出的电流线上。

11.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括将所述补偿前的测量电流值进行存储。

12.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述获取现场交流采样装置生成的交流采样数据，通过101/104通信协议读取。

13.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述获取现场交流采样装置生成的交流采样数据，通过摄取图像的方式获取。

14.根据权利要求13所述的检测方法，其特征在于，所述通过摄取图像的方式获取交流采样数据，包括：

通过工业相机对所述现场交流采样装置进行拍照；

通过图像采集卡对所述拍摄的照片进行图像处理，生成经过图像处理后的交流采样数据；

所述图像处理后的交流采样数据通过数据交换机上传，与所述补偿后的电流实际值进行比对，生成对所述交流采样装置的检测结果。

15.根据权利要求12所述的检测方法，其特征在于，通过101/104通信协议获取现场交流采样装置的交流采样数据，包括：

通过通讯交换机及网线获取现场交流采样装置的交流采样数据。

16.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述生成的对所述现场交流采样装置的检测结果包括：

如果所述交流采样数据与所述补偿后的电流实际值一致，则所述现场交流采样装置性能较好。

17.一种具有如权利要求8所述的电流钳的检测系统，用以实现对现场交流采样装置进行检测，其特征在于，所述检测系统包括：

电流钳，用于撷取外部电源的电流信号，将其转换为电压信号，并存储电流钳的测量电流与电流值补偿数据的补偿对应关系；

AD转换器，用于将所述电压信号转换为电压数字信号，所述电压数字信号对应补偿前的测量电流值；

精度补偿装置，用于读取所述补偿数据存储芯片中的补偿对应关系，并根据所述补偿前的测量电流值，利用线性插值法，计算生成补偿电流值，并将所述补偿电流值与所述补偿前的测量电流值相加，生成补偿后的电流实际值；

交流采样数据获取装置，用于获取所述外部电源的电流信号通过所述现场交流采样装置后生成的交流采样数据；

数据比对装置，用于将所述交流采样数据与所述补偿后的电流实际值进行比对，生成对所述交流采样装置的检测结果。

18.根据权利要求17所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括数据总线，用于传送所述电压数字信号至所述精度补偿装置。

19.根据权利要求17所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括数据库，用于存储所述补偿前的测量电流值。

20.根据权利要求17所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统中的电流钳和现场交流采样装置均连接实负荷外部电源。

21.根据权利要求17所述的检测系统，其特征在于，所述交流采样数据获取装置通过摄取图像的方式获取现场交流采样装置的交流采样数据，其包括：

工业相机，用于对所述现场交流采样装置进行拍照；

图像采集卡，用于对所述拍摄的照片进行图像处理，生成经过图像处理后的交流采样数据；

数据交换机，用于将所述图像处理后的交流采样数据上传至所述数据比对装置。

22.根据权利要求17所述的检测系统，其特征在于，所述交流采样数据获取装置通过101/104通信协议获取现场交流采样装置的交流采样数据，其包括：

通讯交换机，用于将现场交流采样装置的交流采样数据传送至所述数据比对装置。

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