CN111679237B - 一种电流互感器检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电流互感器检测方法，通过绘制和比较电流互感器的等效B‑H曲线，从而高效的完成了电流互感器的检测，可以直观的观察该电流互感器对于不同激励电流下的响应，并且此方法对于激励源为交流和直流时均适用，并且对于因剩磁效应导致的电流互感器偏差，可以通过调节电压源频率对电流互感器直接进行校准。

Description

一种电流互感器检测方法
技术领域
本发明涉及仪器仪表检测技术领域，具体是一种电流互感器检测方法。
背景技术
在发电、变电、输电、配电和用电的线路中电流大小悬殊，需要转换为统一的弱电流，以便于测量、保护和控制。电流互感器可以起到电流变换和电气隔离的作用。电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器，核心部件是由闭合的铁心和绕组组成，属于电磁器件。由于其非线性特性，除了自身工作受到自感的影响，当电流突变时内部还会产生剩磁，这对电流互感器检测与校准带来了很大的困难。例如在电气化铁路27.5kV高压电缆状态监测过程中通过电流互感器实时监测27.5kV高压电缆屏铠接地电流，由于27.5kV高压电缆屏铠接地电流在正常状态和故障状下电流大小相差悬殊，这对电流互感器的校准工作提出了很高的要求。而对于电磁器件来说，磁核的磁导率是确定的，外部磁场对磁核作用产生磁通，在一定磁场值下，随着磁场强度H增大，磁通密度B也增大。但当磁场强度达到一定阈值时，磁通量实际上不改变，表示磁性材料已经饱和，这种磁通密度和磁场强度的变化曲线称之为磁化曲线或者B-H曲线。因此依据电磁材料所特有的B-H曲线检测电流互感器精度更高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电流互感器检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电流互感器检测方法，包含以下步骤：
A、首先根据给定的参数可以得到一个标准的电流互感器的等效B-H曲线；根据公式(1)、(2)将B-H曲线转化为磁通量-电流的曲线
Figure GDA0003766462750000011
B、根据曲线图形的性质采用双曲正切函数进行拟合，拟合函数模型如下所示：
Figure GDA0003766462750000021
其中L0、LS为曲线中I＝0时和I＝Is时瞬时电感值即为曲线的切线斜率，Is是饱和电流值，N为匝数，Ae为磁芯横截面积，lm是磁芯磁通回路均值，μ为磁导率，Φs是饱和时的磁通量，则电流互感器的电感值可以表示为
Figure GDA0003766462750000022
得到电流互感器的电感值后，设计RL电路，将一个频率可变的交流电压源、电阻和电流互感器的一次级串联在一起，利用Kirchhoff定理，得到下式：V(t)＝R·i(t)+L(i)·i(t)(7)，对(7)做微分化变换可得
Figure GDA0003766462750000023
C、使用迭代方法获取电流互感器一次级电流值；
D、判断电流互感器是否工作正常，如果不正常，则进行电流互感器的校准。
作为本发明的进一步技术方案：步骤C包含以下步骤：
Ⅰ、对(8)进行离散化变换，等效变换为
Figure GDA0003766462750000024
Ⅱ、由(9)可以得到第n次迭代的更新电流值为
Figure GDA0003766462750000025
Ⅲ、将初值i0代入(10)开始迭代。判断n≥Nt，是则进入步骤四；否则，in-1＝in，返回步骤二继续迭代；
Ⅳ、记录电流i值，绘制电流图形。
作为本发明的进一步技术方案：判断电流互感器是否工作正常的过程具体是：根据步骤C得出电流互感器的一次级电流值记为I1，使用测量仪器测量电流互感器二次级实际电流值I2’，根据理论计算I2＝N1*I1/N2，通过比较I2’和I2判断电流互感器是否工作正常。
作为本发明的进一步技术方案：电流互感器的校准具体是：如果电流互感器产生了剩磁导致I2’和I2不符，则通过不断改变RL电路中交流电压源的频率来消除电流互感器中的剩磁效应，完成电流互感器的校准。
作为本发明的进一步技术方案：如果电流互感器出现剩磁导致输出电流有所偏差，可以通过不断改变RL电路中交流电压源U的频率来消除电流互感器中的剩磁效应，完成电流互感器的校准。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：第一：高效的完成了电流互感器的检测，检测结果精度高，可以直观的观察该电流互感器对于不同激励电流下的响应，并且此方法对于激励源为交流和直流时均适用。第二，对于因剩磁效应导致的电流互感器偏差，可以通过调节电压源频率对电流互感器直接进行校准。
说明书附图
图1是本发明拟合的磁通量-电流曲线图；
图2是本发明检测电流互感器的简易电路原理图；
图3是本发明实测的电流互感器电流与所述方法检测的电流曲线的对比图。
具体实施方式
下面将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。
如图1-3所示，实施例1：一种电流互感器检测方法，包含以下步骤：
A、首先根据给定的参数可以得到一个标准的电流互感器的等效B-H曲线；根据公式(1)、(2)将B-H曲线转化为磁通量-电流的曲线
Figure GDA0003766462750000031
B、根据曲线图形的性质采用双曲正切函数进行拟合，拟合函数模型如下所示：
Figure GDA0003766462750000032
其中L0、LS为曲线中I＝0时和I＝Is时瞬时电感值即为曲线的切线斜率，Is是饱和电流值，N为匝数，Ae为磁芯横截面积，lm是磁芯磁通回路均值，μ为磁导率，Φs是饱和时的磁通量，则电流互感器的电感值可以表示为
Figure GDA0003766462750000033
得到电流互感器的电感值后，设计RL电路，将一个频率可变的交流电压源、电阻和电流互感器的一次级串联在一起，利用Kirchhoff定理，得到下式：V(t)＝R·i(t)+L(i)·i(t)(7)，对(7)做微分化变换可得
Figure GDA0003766462750000041
C、使用迭代方法获取电流互感器一次级电流值：
Ⅰ、对(8)进行离散化变换，等效变换为
Figure GDA0003766462750000042
Ⅱ、由(9)可以得到第n次迭代的更新电流值为
Figure GDA0003766462750000043
Ⅲ、将初值i0代入(10)开始迭代。判断n≥Nt，是则进入步骤四；否则，in-1＝in，返回步骤二继续迭代；
Ⅳ、记录电流i值，绘制电流图形。
D、根据上述方法得出电流互感器的一次级电流值记为I1，使用测量仪器测量电流互感器二次级实际电流值I2’。根据理论计算I2＝N1*I1/N2，通过比较I2’和I2判断电流互感器是否工作正常。如果电流互感器产生了剩磁导致I2’和I2不符，可以通过不断改变RL电路中交流电压源的频率来消除电流互感器中的剩磁效应，完成电流互感器的校准。
实施例2，在实施例1的基础上，如果电流互感器出现剩磁导致输出电流有所偏差，可以通过不断改变RL电路中交流电压源U的频率来消除电流互感器中的剩磁效应，完成电流互感器的校准。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种电流互感器检测方法，其特征在于，包含以下步骤：
A、首先根据给定的参数可以得到一个标准的电流互感器的等效B-H曲线；根据公式(1)、(2)将B-H曲线转化为磁通量-电流的曲线
Figure FDA0003766462740000011
B、根据曲线图形的性质采用双曲正切函数进行拟合，拟合函数模型如下所示：
Figure FDA0003766462740000012
其中L0、LS为曲线中I＝0时和I＝Is时瞬时电感值即为曲线的切线斜率，Is是饱和电流值，N为匝数，Ae为磁芯横截面积，lm是磁芯磁通回路均值，μ为磁导率，Φs是饱和时的磁通量，则电流互感器的电感值可以表示为
Figure FDA0003766462740000013
得到电流互感器的电感值后，设计RL电路，将一个频率可变的交流电压源、电阻和电流互感器的一次级串联在一起，利用Kirchhoff定理，得到下式：V(t)＝R·i(t)+L(i)·i(t)(7)，对(7)做微分化变换可得
Figure FDA0003766462740000014
C、使用迭代方法获取电流互感器一次级电流值,具体包含以下步骤：
Ⅰ、对(8)进行离散化变换，等效变换为
Figure FDA0003766462740000015
Ⅱ、由(9)可以得到第n次迭代的更新电流值为
Figure FDA0003766462740000016
Ⅲ、将初值i0代入(10)开始迭代，判断n≥Nt，是则进入步骤Ⅳ；否则，in-1＝in，返回步骤Ⅱ继续迭代；
Ⅳ、记录电流i值，绘制电流图形；
D、判断电流互感器是否工作正常，如果不正常，则进行电流互感器的校准，判断电流互感器是否工作正常的过程具体是：根据步骤C得出电流互感器的一次级电流值记为I1，使用测量仪器测量电流互感器二次级实际电流值I2’，根据理论计算I2＝N1*I1/N2，通过比较I2’和I2判断电流互感器是否工作正常。
2.根据权利要求1所述的一种电流互感器检测方法，其特征在于，电流互感器的校准具体是：如果电流互感器产生了剩磁导致I2’和I2不符，则通过不断改变RL电路中交流电压源的频率来消除电流互感器中的剩磁效应，完成电流互感器的校准。
3.根据权利要求1所述的一种电流互感器检测方法，其特征在于，如果电流互感器出现剩磁导致输出电流有所偏差，可以通过不断改变RL电路中交流电压源U的频率来消除电流互感器中的剩磁效应，完成电流互感器的校准。
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