CN104698251A - 包括有电流互感器的电力装置及电流互感器的补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有电流互感器的电力装置，包括：第一至第N电流互感器；集成的测量面板，其连接到所述第一至第N电流互感器并配置为使用由所述第一至第N电流互感器检测的电流值来测量所述第一至第N电流互感器安装的位置的实际电流值，其中所述集成的测量面板存储用于对测量的所述第一至第N电流互感器的电流的线性特性的误差进行补偿的补偿值，并且通过应用存储的所述补偿值来测量实际电流值。

Description

包括有电流互感器的电力装置及电流互感器的补偿方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.119和35U.S.C.356主张提交于2013年12月5日的第10-2013-0150706号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明公开涉及用于仪表的电流互感器，且更具体地，涉及包括有电流互感器的电力装置以及用于电流互感器的补偿方法，该电力装置用于最小化由于用于仪表的电流互感器的线性特性差异而产生的电流测量误差。

背景技术

用于仪表的电流互感器应用于任何用于测量和处理电流值的产品。这样的电流互感器安装在要测量电流的位置。

在电流互感器中，用于实际测量电流的部分和由其实际测量到的电流称为一次侧和一次侧电流。此外，用于将实际电流转换为可处理的电流的部分和通过转换得到的电流称为二次侧和二次侧电流。

通常，因为电流互感器的一次侧电流为难以处理的高电流，所以设定了用于转换高电流的变换比。这里，变换比可以为一次的和二次侧之间的电流值的比。

例如，在一次侧的电流值，也就是实际电流值为400A并且在二次侧将400A的电流值变为5A或5V的情况下，变换比为400：5。

变换比根据一次侧的电流测量范围而具有线性。

图1是示出常见的电流互感器的工作原理的示意图，图2是示常见的电流互感器的线性特性的图。

将参照图1和图2描述测量电流互感器的高电流的原理。根据安培定律，一次侧的高电流感生了磁场。

磁通量(Φ)通过铁心传导并与二次侧绕组互联从而感生了电动势(E)。

感生的电动势的强度是基于电磁感应的法拉第定律，并且感生的电动势的方向通过楞次定律来确定。

也就是，磁通量和电动势沿偏移磁通量的变化的方向产生，并且，相应地，产生了二次侧的电流。

也就是，将传输到负载的电流传输到电流互感器的一次侧，并且传输到一次侧的电流传输到了二次侧并具有根据匝数比而变化的值。此外，测量面板连接到二次侧，从而使得能够通过读取二次侧的电流值并而后应用匝数比来测量施加到负载的电流值。

这里，一次侧电流和二次侧电流与匝比成反比，并按如下等式表示。

$E=N\×\frac{\mathrm{d\Φ}}{\mathrm{dt}}$

$I2=I1\×\frac{N1}{N2}.....\left(1\right)$

其中，E指代电动势，I1指代一次侧电流，I2指代二次侧电流，N1指代一次侧的匝数，并且N2指代二次侧的匝数。

如图2所示，电流互感器在低电流区、中电流区和高电流区具有不同的线性特性。

这里，通过拐点电压表示的区的外部的高电流区为电流互感器的误差增加的饱和区。

当一次侧电流增大，二次侧电流也根据变换比而增大。然而，当达到上限时，二次电流饱和并且即使一次电流仍在增大二次电流也不再增大。在饱和点，当励磁电压增大10％时励磁电流变为50％，其中励磁电流通过断开电流互感器的一次绕组并增大具有二次绕组的额定频率的交流电压而测得。

通常，进行饱和特性测试过程中，饱和点上施加的电压称为饱和电压。饱和电压应足够大从而在高电流区进行安全防护。

即使电流互感器为由相同的制造商制造的相同产品，这样的电流互感器也关于线性特性而不同。

因而，为了将电流互感器应用到系统中，要对其进行测试。测试可以分类为工厂测试(shop test)和现场测试(field test)。

工厂测试包括为了校验和验证电流互感器的特性的在样品上进行的定型测试和为了评估所有产品的性能的在所有产品上进行的常规测试。

在通过工厂测试评估了单独的产品的性能之后，将产品应用于系统从而通过例如组件测试和连接测试的步骤来进行现场测试

如上所述的电流互感器应用于诸如高压直流(HVDC)传输系统或用于传输电力的产品或系统的大规模电力系统。这样的系统设计为使得要在多个地点测量电流以对系统进行控制和保护。

如上所述的应用的电流互感器，即使其为理想的产品，也根据电流范围而具有不同的线性特性。尽管进行了验证测试来对应用于产品或系统的电流互感器进行测试，在变换比很大或应用两个或多个电流互感器的系统中极可能发生由于线性差异造成的问题。

在此情况下，即使在多个地点测量了相同线路的电流，但由于安装在多个地点的电流互感器的线性特性的差异，还是会产生电流测量误差。这样的误差可能被识别为系统故障，并引起警报发生，或甚至可能造成系统工作的中断。

另外，因为如上所述的电流互感器具有不同的线性特性，每一个电流互感器都应连接一个测量面板，这会造成产品的单位成本的增加。

发明内容

实施例提供了对电力装置的每个电流互感器的线性特性进行补偿的电力装置以及用于电流互感器的补偿方法。

实施例还提供了通过减小由个别安装在电力传输线上的电流互感器的线性特性导致的电流测量误差来提升系统可靠性和稳定性的电力装置，以及用于电流互感器的补偿方法。

在一个实施例中，提供了一种具有电流互感器的电力装置，包括：第一至第N电流互感器；集成的测量面板，其连接到所述第一至第N电流互感器并配置为使用由所述第一至第N电流互感器检测的电流值来测量所述第一至第N电流互感器安装的位置的电流值，其中所述集成的测量面板存储用于对测量的所述第一至第N电流互感器的电流的线性特性的误差进行补偿的补偿值，并且通过应用存储的所述补偿值来测量电流值。

所述补偿值可以对不同于所述第一至第N电流互感器的线性特性的平均值的特定的电流互感器的线性特性进行补偿。

所述补偿值可以包括对每个电流区间的与平均值的差异进行补偿的补偿条件，并且所述补偿条件可以包括电流变比、偏移值和增益值中的至少一个。

在另一个实施例中，提供了一种用于电流互感器的补偿方法，包括：确认所测量的多个电流互感器的电流的线性特性；计算所述多个电流互感器的线性特性的平均值；确认不同于所述平均值的线性特性所属的电流互感器；以及确定用于将确认的所述电流互感器的线性特性补偿到平均值的补偿值。

所述确定可以包括：确认所确认的电流互感器的线性特性所不同于所述平均值的电流区间；确认所述电流区间中相较于所述平均值的误差值；以及使用误差值来确定补偿值。

所述确定补偿值可以包括：将用来识别由电流互感器测量的电流值的电流变比、偏移值和增益值中的至少一个改变为在确认的电流区间中的平均值。

所述补偿方法可以进一步包括：当确定了所述补偿值时，将所述补偿值应用到共同地连接到所述多个电流互感器的集成的测量面板。

所述补偿方法可以进一步包括：对所述多个电流互感器中的一些进行定型测试；对所有的所述多个电流互感器进行常规测试。

所述补偿方法可以进一步包括：通过应用所确定的所述补偿值来进行与共同地连接到所述多个电流互感器的集成的测量面板的连接测试。

在下面的附图和说明书中详细说明了一个或多个实施例的细节。其他的特征将根据说明书、附图和权利要求书而显而易见。

附图说明

图1是示出常见的电流互感器的工作原理的示意图；

图2是示出常见的电流互感器的线性特性的图；

图3是示出根据实施例的包括有电流互感器的电力装置的示意图；

图4是示出根据实施例的用于电力装置的电流互感器的补偿方法的流程图；

图5是示出根据实施例的用于电流互感器的补偿方法的流程图；

图6是示出图5所示的补偿值确定步骤的更具体的流程图；

图7和图8是示出图6的补偿值确定条件的图；

图9是示出根据实施例的用于更换电流互感器的方法的流程图。

具体实施方式

将参照附图描述实施例。

图3是示出根据实施例的包括有电流互感器的电力装置的示意图。

参照图3，电力装置包括多个电流互感器110和集成的测量面板120。

多个电流互感器110包括第一电流互感器111、第二电流互感器112和第三电流互感器113和第N电流互感器114。

第一至第N电流互感器111至114可以安装在不同的位置以测量通过安装的位置的电流值并将所测量的电流值传输到集成的测量面板120。

第一至第N电流互感器111至114可以为由相同的制造商制造的产品，或者可以为由不同的制造商制造的产品。

第一至第N电流互感器111至114为用于检测由于根据法拉第定律的电磁感应现象而流过电力线的电流的仪表。检测值被传输到与第一至第N电流互感器111至114电连接的仪表，也就是集成的测量面板120，从而在集成的测量面板120上显示。

集成的测量面板120电连接至第一至第N电流互感器111至114，并接收由第一至第N电流互感器检测的电流值。

此外，集成的测量面板120使用接收到的电流值来补偿由第一至第N电流互感器111至114检测的电流值的误差，并显示补偿后的电流值。

根据现有技术，因为第一至第N电流互感器111至114具有不同的线性特性，所以每一个电流互感器110应该连接一个单独的测量面板。在此情况下，由电流互感器110检测的电流值可以通过单独的测量面板校验。这里，线性特性代表电流互感器110的检测的电流值的特性。换句话说，线性特性代表输入电流值与检测的电流值之间的关系。

根据本公开，通过一个集成的测量面板120来校验由多个电流互感器检测的电流值，并使用校验的电流值来获得每个电流互感器安装的各个位置的实际电流值。

这里，第一至第N电流互感器111至114的线性特性通过试运转来标准化。

标准化的第一至第N电流互感器111至114的信息存储在集成的测量面板120中。

集成的测量面板120包括存储器121，存储器121包括用于补偿由第一至第N电流互感器111至114检测的电流值的误差的补偿值。

这里，对于第一至第N电流互感器111至114中的每一个，补偿值用于将第一至第N电流互感器111至114的线性特性标准化至第一至第N电流互感器的线性特性的平均值。

例如，当校验了十个电流互感器的线性特性时，大多数电流互感器表现为正常的线性特性，但可能存在具有与正常的线性特性不同的线性特性的电流互感器。

这里，十个电流互感器的线性特性的平均值落在线性特性的正常范围内，但个别的电流互感器的线性特性在正常范围外。

因而，对具有异常的线性特性的电流互感器，设定用于将异常线性特性补偿至平均值的补偿值，并且设定的补偿值存储在集成的测量面板120的存储器121中。

此后，集成的测量面板120使用存储在存储器121中的补偿值来对由电流互感器检测的电流值进行补偿。此外，集成的测量面板120输出作为最终检测值的补偿后的电流值。

这里，用于每个电流互感器的补偿值存储在存储器121中，并且每个电流互感器的补偿值包括用于补偿用于每个电流区间的检测值的值。

电流区间代表实际施加了电流的范围。

例如，电流区间可以划分为低电流区间、中电流区间和高电流区间。此外，低电流区间、中电流区间和高电流区间中的每个区间均可以再划分为多个区间。

补偿值包括用于补偿各区间对应的检测值的值。

例如，在第一电流互感器111的情况下，因为在150A至160A的电流区间中产生误差，所以用于补偿该误差的补偿值存储在存储器121中。

这里，作为多个电流互感器的线性特性的标准化平均值的补偿值用于调节第一电流互感器111的线性特性。

补偿值包括用于对每个电流区间的由对应的电流互感器检测的电流值进行补偿的条件。这里，该条件可以包括变比(或称为变换比)、偏移和增益值中的任意一个。

也就是，存储器121存储用于每个电流互感器的补偿值。用于每个电流互感器的补偿值包括变比、偏移和增益值中的任一个，用以根据电流测量范围(或电流应用范围)对每个电流区间的对应的检测电流值进行补偿。

作为示例，假设一次电流值需要为100A左右并且二次电流值需要为10A左右。在实际测量的一次电流值为100A左右但二次电流值为15A左右的情况下，将15A左右的二次电流值识别为10A左右的补偿条件为补偿值。也就是，在预设定的第一电流区间中，即使二次电流值确认为15A左右，但一次电流值还可以被识别为100A左右。这是因为集成的测量面板120确认了其他电流区间中的100：10的比，但可以基于第一电流区间中的20:3的比来识别一次电流值。因而，在第一电流区间中，即使二次电流值为15A左右，但一次电流值还可以识别为100A左右。

当通过第一电流互感器111检测的电流传输到集成的测量面板120时，集成的测量面板120确认检测到电流值的电流区间，并且校验是否必须在确认的第一电流互感器110的电流区间中补偿误差。

也就是，集成的测量面板120校验确认的电流区间中是否有用于第一电流互感器111的预存储的补偿值。

此外，如果有补偿值，则集成的测量面板120使用补偿值对检测的电流值进行补偿，并使用补偿后的电流值来确认第一电流互感器111的安装位置的一次电流值。

如果没有补偿值，集成的测量面板120使用检测的电流值来确认第一电流互感器111的安装位置的一次电流值。

根据实施例，电流测量误差可以通过对每个电流互感器的线性特性的误差进行补偿来最小化，从而使得应用于系统的电流互感器的性能标准化，以此实现系统的安全防护并提高系统的可靠性和稳定性。

此外，根据实施例，对每个电流互感器的线性模型进行检查和分析以得到用于补偿每个电流互感器的误差的补偿值，从而使得多个电流互感器可以连接到一个集成的测量面板，从而降低制造成本。

图4是示出根据实施例的用于电力装置的电流互感器的补偿方法的流程图。

参照图4，第一至第N电流互感器111至114安装在传输线上来检测通过传输线的电流。这里，电流检测包括一次电流检测和二次电流检测，其中根据预设定的变换比来转换一次检测的电流。

当通过第一至第N电流互感器111至114来执行电流检测时，集成的测量面板120确认第一电流互感器111的电流值(操作100)。

此外，集成的测量面板120确认由第一电流互感器111检测的电流值，并且确认所确认的检测值的电流区间(操作110)。

当确认了电流区间时，集成的测量面板120确定关于第一电流互感器111，用于确认的电流区间的误差补偿是否必要(操作120)。

作为确定步骤(操作120)的结果，如果用于电流区间的误差补偿是必要的，则集成的测量面板120确认电流区间的预存储的补偿值(操作130)。

当确认了补偿值时，集成的测量面板120应用确认的补偿值从而对由第一电流互感器111检测的二次侧电流进行补偿(操作140)。这里，如上所述，补偿值包括电流变换比设定改变、偏移值设定改变和增益值设定改变的其中任一个。

此外，集成的测量面板120使用补偿后的电流值来检测第一电流互感器111的安装位置的实际电流值(操作150)。也就是，即使在电流互感器中产生了误差，也可以根据计算的补偿值来正确识别一次电流值。

作为确定(操作120)的结果，如果用于电流区间的误差补偿是不必要的，则集成的测量面板120使用检测的二次电流值来检测第一电流互感器111的安装位置的实际电流值(操作160)。

此后，集成的测量面板120确定是否已经完成对于所有的电流互感器的实际电流值的检测步骤(操作170)。如果已经完成了对所有电流互感器的实际电流值的检测步骤，则集成的测量面板120结束流程。否则，使流程返回操作100从而使得集成的测量面板120检测关于下一个电流互感器的实际电流值。

下文将描述用于电流互感器的线性特性的误差补偿的补偿值确定的步骤。

图5是示出根据实施例的用于电流互感器的补偿方法的流程图。

参照图5，当电流互感器制造完成时，将进行定型测试以校验和验证所制造的电流互感器中的特定样本产品的线性特性(操作200)。当完成定型测试时，将进行常规测试以评估所有制造的电流互感器的性能(操作210)。

此后，当完成常规测试时，验证了电流互感器的线性特性，从而确定用于将线性特性标准化到所有电流互感器的线性特性的平均值的补偿值(操作220)。

也就是，所有的电流互感器应该示出同样的线性特性从而避免由于通过安装在同一传输线上的多个电流互感器检测的电流值之间的差异所产生的问题。

因而，根据本公开，确认了所制造的电流互感器的线性特性并且从而计算了所确认的线性特性的平均值，关于在每个时间区间中具有严重误差的电流互感器，在每个电流区间中补偿了误差从而使得电流互感器具有与平均值相等的线性特性。

此后，当确定了补偿值时，应用所确定的补偿值从而在所有制造的电流互感器上进行预启动测试(操作230)。

当正常地完成了预启动测试时，将电流互感器连接到其他装置从而进行用于确认电流互感器的工作状态的连接测试(操作240)。

当正常地完成连接测试时，将电流互感器110安装在实际系统中，并且进行系统测试以确认系统中的电流互感器的工作状态(操作250)。

图6是示出图5所示的补偿值确定步骤的更具体的流程图，并且图7和图8是示出图6的补偿值确定条件的图像。

在制造完电流互感器并且在所制造的电流互感器上正常地进行了定型测试和常规测试之后，对所有制造的电流互感器的线性特性进行确认(操作221)。这里，确认线性特性的步骤包括根据每个电流互感器的电流区间确认实际测量值以及基于电流区间和实际测量值来确认线性特性。

此后，当确认了线性特性时，对确认的线性特性进行建模(操作222)。

图7是示出对电流互感器的线性特性建模的结果的图像。

图7的图表示出了确认的电流互感器的线性特性。

参照图7，第一线条710代表确认了线性特性的电流互感器的线性特性，并且第二线条720代表其他电流互感器的线性特性。

这里，除了通过第一线条710表示的电流互感器的电流互感器具有相似的线性特性，并因此，多个相似的线性特性示出为好像通过一条线来示出多个相似的线性特性。然而，第二线条720实际上包括对应于多个建模的电流互感器的线条。相应地，第二线条720比第一线条710粗。

当完成了建模时，根据建模的结果来定义补偿区间(操作223)。

也就是，根据建模的结果，与典型的电流互感器的线性特性进行比较，确认具有严重误差的电流区间。

当确认了电流区间时，确认电流区间中的误差(操作224)。

参照图8，第一线条810代表建模的线性特性的电流值的最大值，第二线条820代表电流值的最小值，并且第三线条830代表最大值和最小值之间的差值。

应理解的是，电流互感器的差值的差异很大。

因而，对每个电流区间均计算了建模的电流互感器的线性特性的平均值，并且，如果存在测量电流值与平均值差异很大的电流互感器，确认平均值和该电流值之间的差异。

当确认了差异时，评估确认的差异对实际电流值上影响(操作225)。例如，评估是否由于确认的差异很小而不对实际电流测量造成极大影响，或者评估是否由于确认的差异很大而会导致电流测量的严重误差。

此后，根据评估的结果，确定是否对误差进行补偿(操作226)。

当确定要对误差进行补偿时，基于误差确定补偿值，并且将补偿值应用到集成的测量面板120上(操作227)。

此后，通过应用确定的补偿值来再一次验证电流互感器的线性特性，并且进行测试以确定线性特性是否由于补偿值的应用而变为与平均值相等(操作228)。

在图7和图8的图中，横轴代表电流范围，也就是，电流区间，并且纵轴代表由对应的电流互感器测量的实际值。

图9是示出根据实施例的用于替换电流互感器的方法的流程图。

在对每个电流互感器都确定了补偿值并且将补偿值应用到系统之后，如上所述，由于各种条件，应用到系统的电流互感器的任何一个均可能发生故障。本公开提供了一种用于简易地用新的电流互感器替换发生故障的电流互感器的方法。

参照图9，确定在应用到系统中的多个电流互感器中是否有发生故障的电流互感器，并且，如果有发生故障的电流互感器，确认发生故障的电流互感器是多个电流互感器中的哪一个(操作300)。

当确认了发生故障的电流互感器时，将发生故障的电流互感器从系统分离(操作310)。

为了用新的电流互感器来替换发生故障的电流互感器，确认先前获得的平均值(操作320)。

平均值已经被用于确定发生故障的电流互感器的补偿值。

也就是，应用新的电流互感器的位置与发生故障的电流互感器的位置相同。相应地，将与用于确定发生故障的电流互感器的补偿值时使用的平均值相同的平均值应用到新的电流互感器上以确定新的电流互感器的补偿值。

换句话说，将先前使用的平均值应用来确定新的电流互感器的补偿值上(操作330)。因为上文已描述了确定补偿值的方法，所以将省去对该方法的详细描述。

此后，当确定了补偿值时，用新的电流互感器替换发生故障的电流互感器(操作340)。

而后，将新的电流互感器的补偿值存储在集成的测量面板120中(操作350)。

如上所述，计算了电流互感器的线性特性的平均值，并且确定了用于将电流互感器的线性特性调节至平均值的补偿值，从而通过应用确定的补偿值解决了电流互感器的线性特性之间的差异。

根据实施例，可以通过对每个电流互感器的线性特性的误差进行补偿来最小化电流测量误差，从而使得应用到系统的电流互感器的性能标准化，从而实现系统的安全防护并提升了系统的可靠性和稳定性。

此外，根据实施例，对每个电流互感器的线性模型进行了检查和分析以应用补偿值来补偿每个电流互感器的误差，从而使得多个电流互感器可以连接到一个集成的测量面板，从而降低制造成本。

尽管已经参照数个其示范实施例描述了一些实施例，但应该理解的是，本领域技术人员能够设想出将落在本公开原理的精神和范围内的许多其他修改和实施例。更具体地，在本公开、附图及所附权利要求的范围内可以对主题组合布置的组成部件和/或布置做出各种变化和修改。除了对组成部件和/或布置做出的各种变化和修改以外，对于本领域的技术人员来说，替代使用也将是显而易见的。

Claims (11)

1.一种具有电流互感器的电力装置，包括：

第一至第N电流互感器；

集成的测量面板，其连接到所述第一至第N电流互感器并配置为使用由所述第一至第N电流互感器检测的电流值来测量所述第一至第N电流互感器安装的位置的电流值，其中

所述集成的测量面板存储用于对测量的所述第一至第N电流互感器的电流的线性特性的误差进行补偿的补偿值，并且通过应用存储的所述补偿值来测量电流值。

2.根据权利要求1所述的电力装置，其中，所述补偿值对不同于所述第一至第N电流互感器的线性特性的平均值的特定的电流互感器的线性特性进行补偿。

3.根据权利要求2所述的电力装置，其中，对于由所述第一至第N电流互感器测量的电流值所属的每个区间，所确定的所述补偿值不相同。

4.根据权利要求3所述的电力装置，其中，所述补偿值对应于用于匹配所述平均值的补偿条件。

5.根据权利要求4所述的电力装置，其中，所述补偿条件包括电流变比、偏移值和增益值中的至少一个。

6.一种用于电流互感器的补偿方法，包括：

确认所测量的多个电流互感器的电流的线性特性；

计算所述多个电流互感器的线性特性的平均值；

确认不同于所述平均值的线性特性所属的电流互感器；

确定用于将确认的所述电流互感器的线性特性补偿到平均值的补偿值。

7.根据权利要求6所述的补偿方法，其中，所述确定包括：

确认所确认的电流互感器的线性特性所不同于所述平均值的电流区间；

确认所述电流区间中相较于所述平均值的误差值；

使用误差值来确定补偿值。

8.根据权利要求7所述的补偿方法，其中，所述确定补偿值包括：

将用来识别由电流互感器测量的电流值的电流变比、偏移值和增益值中的至少一个改变为在确认的电流区间中的平均值。

9.根据权利要求7所述的补偿方法，进一步包括：

当确定了所述补偿值时，将所述补偿值应用到共同地连接到所述多个电流互感器的集成的测量面板。

10.根据权利要求6所述的补偿方法，进一步包括：

对所述多个电流互感器中的一些进行定型测试；

对所有的所述多个电流互感器进行常规测试。

11.根据权利要求10所述的补偿方法，进一步包括：

通过应用所确定的所述补偿值来进行与共同地连接到所述多个电流互感器的集成的测量面板的连接测试。