CN116027245A - 一种基于宽量程电流互感器的测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于宽量程电流互感器的测量方法及系统，其方法包括实时获取电流互感器的磁通密度数据，并根据磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值，根据所述饱和磁通值，实时计算电流互感器的励磁电阻值，得到电流互感器的励磁阻抗数据，根据所述励磁阻抗数据，对电流互感器进行励磁阻抗策略匹配处理，得到与所述励磁阻抗数据相适配的励磁补偿策略，根据所述励磁补偿策略，对所述电流互感器二次侧进行励磁阻抗补偿处理，以便于降低当前励磁阻抗对电流转换产生的误差。本申请具有降低电流互感器的励磁电流误差，提高电流互感器的测量精度的效果。

Description

一种基于宽量程电流互感器的测量方法及系统

技术领域

本发明涉及电流互感器的技术领域，尤其是涉及一种基于宽量程电流互感器的测量方法及系统。

背景技术

目前，电流互感器广泛应用于电力系统中，用于将系统中的大电流信号按照预设比例转变为二次侧小电流信号，从而达到电信号转变、安全隔离的效果。电流互感器的准确直接关系到电能贸易结算的公平公正，但是电流互感器在进行电信号转换时产生的励磁电流容易对电流互感器的电信号转换造成误差影响。

现有的电流互感器的测量方法通常是在电流信号转换的过程中，根据电流互感器的励磁电流进行电流信号补偿，从而达到降低电流互感器的励磁电流的目的，但是，对于磁芯趋于饱和状态的电流互感器来说，励磁电流会发生非线性激增，从而增大电流互感器的测量误差，影响电流互感器的测量精度。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：励磁电流的非线性变化容易引起电流互感器的测量误差。

发明内容

为了降低电流互感器的励磁电流误差，提高电流互感器的测量精度，本申请提供一种基于宽量程电流互感器的测量方法及系统。

本申请的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

提供一种基于宽量程电流互感器的测量方法，所述基于宽量程电流互感器的测量方法包括：实时获取电流互感器的磁通密度数据，并根据磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值；根据所述饱和磁通值，实时计算电流互感器的励磁电阻值，得到电流互感器的励磁阻抗数据；根据所述励磁阻抗数据，对电流互感器进行励磁阻抗策略匹配处理，得到与所述励磁阻抗数据相适配的励磁补偿策略；

根据所述励磁补偿策略，对所述电流互感器二次侧进行励磁阻抗补偿处理，以便于降低当前励磁阻抗对电流转换产生的误差。

通过采用上述技术方案，由于在电流互感器的电流转换过程中，磁性趋于饱和状态时容易出现非线性变化的励磁电流，从而造成电流互感器的测量误差，因此，通过实时获取到的电流互感器的磁通密度数据来计算电流互感器的饱和磁通值，有助于及时监测电流互感器是否达到饱和状态，根据饱和磁通值来计算对应的励磁电阻值，从而得到电流互感器的励磁阻抗数据，从而对电流互感器二次侧的负载情况进行实时把控，减少二次侧负载激增造成的励磁阻抗激变的情况，有助于根据励磁阻抗数据对电流互感器进行励磁阻抗策略匹配处理，从而根据匹配后的励磁补偿策略能够在出现励磁阻抗变化时，能够及时将对应的励磁阻抗调整至安全的未饱和状态下，根据励磁补偿策略对电流互感器二次侧的实际励磁阻抗数据进行励磁阻抗补偿处理，从而有助于对当前励磁阻抗数据进行精确的误差补偿，从而降低当前励磁阻抗对电流互感器的电路转换误差，提高电流互感器在进行电力转换过程中的测量精度。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述实时获取电流互感器的磁通密度数据，并根据磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值，具体包括：

实时获取电流互感器二次侧的负载阻抗变化，根据所述阻抗负载变化计算电流互感器的磁通密度数据；

根据所述磁通密度数据，计算电流互感器二次侧的当前磁势，得到电流互感器的当前磁势变化数据；

根据所述当前磁势变化数据，计算电磁互感器一次侧和二次侧的当前交变系数；

当所述当前交变系数达到电流互感器预设的交变阈值时，通过当前的磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值。

通过采用上述技术方案，通过对电流互感器二次侧的负载阻抗变化，来计算电流互感器的磁通密度数据，有助于通过负载阻抗变化来监测电流互感器的磁通密度变化，负载阻抗越高，磁通密度越高，根据磁通密度数据来计算电流互感器二次侧的当前磁势，在非饱和状态下，磁通密度与磁势成正比关系变化，从而得到电流互感器的当前磁势变化数据，便于及时检测出电流互感器的磁势异常，并通过电流互感器的一次侧和二次侧的磁势变化数据进行对当前交变系数的计算，从而根据当前交变系数判断电流互感器是否进入饱和状态，有助于在电流互感器趋于饱和时就能及时检测，并在当前交变系数达到预设的交变阈值时，即电流互感器进入饱和状态时，通过当前磁通密度数据来计算电流互感器的饱和磁通值，有助于在电流互感器到达饱和磁通值时能够及时进行误差补偿，减少和饱和状态下的电流互感器的励磁电流误差。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述实时获取电流互感器的磁通密度数据，并根据磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值，还包括：

实时获取电流互感器一次侧的一次侧电流数据；

根据所述一次侧电流数据判断所述电流互感器一次侧的当前工作状态是否出现异常；

若是，则计算与所述一次侧电流数据相对应的二次侧负载阻抗值，并根据所述二次侧负载阻抗值对电流互感器的励磁阻抗进行动态补偿。

通过采用上述技术方案，通过串联于电流互感器一次侧的电流传感器实时获取一次侧电流数据，在一次侧电流数据出现激增时，判断电流互感器一次侧的当前工作状态出现异常，包括过载或短路等，有助于根据一次侧的实际电流情况对电流互感器的工作状态进行实时监测，并在出现异常工作状态时，通过于一次侧电流数据的二次侧负载阻抗值进行计算，从而得到由一次侧电流数据转换得到二次侧电流数据，根据二次侧电流数据计算得到二次侧负载阻抗值，从而对电流互感器二次侧的励磁阻抗进行动态补偿，提高励磁阻抗补偿的精度。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述根据所述励磁阻抗数据，对电流互感器进行励磁阻抗策略匹配处理，得到与所述励磁阻抗数据相适配的励磁补偿策略，具体包括：

实时获取与所述励磁阻抗数据相适配的电流互感器工作状态，得到电流互感器的实际工作状态数据；

将所述实际工作状态数据与所述励磁阻抗数据输入至预设的数据拟合模型中，得到所述励磁阻抗数据的实际补偿系数；

根据所述实际补偿系数，对电流互感器进行励磁阻抗策略匹配处理，得到与所述实际补偿系数相适配的励磁补偿策略；

当所述实际补偿系数超过预设的励磁阈值时，调用所述励磁补偿策略对所述励磁阻抗数据进行及时的误差补偿。

通过采用上述技术方案，由于电流互感器的饱和状态和非饱和状态所对应的励磁阻抗存在差异，饱和状态下的励磁阻抗数据往往呈非线性变化，容易对电流互感器的测量精度产生误差影响，因此，通过实时的励磁阻抗数据的变化情况获取对应的电流互感器工作状态，从而得到用于判断电流互感器是否处于饱和状态的实际工作状态数据，并将实际工作状态数据与励磁阻抗数据进行拟合处理，通过预先构建好的数据拟合模型中提高数据拟合效率，从而得到不同工作状态下的实际补偿系数，有助于根据实际补偿系数的变化情况来判断励磁电流是否发生激增现象，从而能够根据实际补偿系数动态调整电流互感器的励磁阻抗策略，使调配后的励磁阻抗补偿策略能够与当前的励磁阻抗数据相适配，在实际补偿系数超过预设的励磁阈值时，说明电流互感器趋近于饱和状态，则调用励磁补偿策略对励磁阻抗数据进行及时的误差补偿，从而减少非线性变化的励磁阻抗数据对电流互感器测量精度的影响，提高电流互感器的测量精度。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述将所述实际工作状态数据与所述励磁阻抗数据输入至预设的数据拟合模型中，得到所述励磁阻抗数据的实际补偿系数，具体包括：

实时获取电流互感器二次侧的相邻电流波形数据，并绘制成电流波形图；

根据所述电流波形图的相邻电流波形畸变情况，计算电流互感器的非周期分量数据；

根据所述非周期分量数据和与所述非周期分量相对应的饱和时间，判断所述电流互感器是否存在剩磁情况；

当所述电流互感器存在剩磁时，根据饱和状态时的非周期分量数据计算所述非周期分量数据对应的实际补偿系数。

通过采用上述技术方案，通过电流互感器二次侧的相邻电流波形数据，绘制成便于直观观察电流转换变化的电流波形图，提高电流互感器的电流转换直观性，并通过电流波形图直观地获知相邻电流波形畸变情况，从而根据相邻电流波形的畸变差值来计算电流互感器的非周期分量数据如电流激增数值，根据非周期分量数据与对应的饱和时间，判断电流互感器的饱和程度和是否存在磁芯剩磁情况，进而判断出电流互感器是处于暂态饱和还是稳态饱和，有助于根据不同的饱和状态，进行精确的励磁阻抗补偿，并在电流互感器存在剩磁时，剩磁会缩短电流互感器的饱和时间，则计算存在剩磁的电流互感器的实际补偿系数，有助于根据实际补偿系数来对电流互感器的非周期分量数据进行针对性补偿，进一步提高对电流互感器的非周日分量的补偿精确度。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述实时获取电流互感器二次侧的相邻电流波形数据，并绘制成电流波形图之后，且在根据所述电流波形图的相邻电流波形畸变情况，计算电流互感器的非周期分量数据之前，还包括：

实时获取所述相邻电流波形数据的电流差值；

根据所述电流差值判断所述电流波形图的相邻电流波形之间是否发生电流畸变；

若是，则根据相邻电流波形畸变情况，对所述电流互感器进行畸变补偿处理，得到用于对电流互感器进行差动保护的畸变补偿策略。

通过采用上述技术方案，通过获取电流波形图的相邻电流波形数据的电流差值，如相邻波峰差值或者相邻波谷差值，有助于根据电流差值获取电流畸变的时间和畸变差值，从而快速判断出相邻电流波形图之间是否发生电流畸变，提高电流畸变的判断速率，在相邻电流波形之间发生电流畸变时，能够及时根据相邻电流波形畸变情况，对电流互感器进行畸变补偿处理，提高电流畸变补偿的精确度，也通过畸变补偿策略对电流互感器进行差动保护，提高电流互感器的使用寿命。

本申请的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

提供一种基于宽量程电流互感器的测量系统，所述基于宽量程电流互感器的测量系统包括：磁通数据获取模块，用于实时获取电流互感器的磁通密度数据，并根据磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值；

励磁阻抗数据计算模块，用于根据所述饱和磁通值，实时计算电流互感器的励磁电阻值，得到电流互感器的励磁阻抗数据；

励磁补偿策略匹配模块，用于根据所述励磁阻抗数据，对电流互感器进行励磁阻抗策略匹配处理，得到与所述励磁阻抗数据相适配的励磁补偿策略；

励磁阻抗补偿模块，用于根据所述励磁补偿策略，对所述电流互感器二次侧进行励磁阻抗补偿处理，以便于降低当前励磁阻抗对电流转换产生的误差。

通过采用上述技术方案，由于在电流互感器的电流转换过程中，磁性趋于饱和状态时容易出现非线性变化的励磁电流，从而造成电流互感器的测量误差，因此，通过实时获取到的电流互感器的磁通密度数据来计算电流互感器的饱和磁通值，有助于及时监测电流互感器是否达到饱和状态，根据饱和磁通值来计算对应的励磁电阻值，从而得到电流互感器的励磁阻抗数据，从而对电流互感器二次侧的负载情况进行实时把控，减少二次侧负载激增造成的励磁阻抗激变的情况，有助于根据励磁阻抗数据对电流互感器进行励磁阻抗策略匹配处理，从而根据匹配后的励磁补偿策略能够在出现励磁阻抗变化时，能够及时将对应的励磁阻抗调整至安全的未饱和状态下，根据励磁补偿策略对电流互感器二次侧的实际励磁阻抗数据进行励磁阻抗补偿处理，从而有助于对当前励磁阻抗数据进行精确的误差补偿，从而降低当前励磁阻抗对电流互感器的电路转换误差，提高电流互感器在进行电力转换过程中的测量精度。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述磁通数据获取模块具体包括：

磁通密度数据获取子模块，用于实时获取电流互感器二次侧的负载阻抗变化，根据所述阻抗负载变化计算电流互感器的磁通密度数据；

磁势变化数据获取子模块，用于根据所述磁通密度数据，计算电流互感器二次侧的当前磁势，得到电流互感器的当前磁势变化数据；

当前交变系数获取子模块，用于根据所述当前磁势变化数据，计算电磁互感器一次侧和二次侧的当前交变系数；

饱和磁通数据获取子模块，用于当所述当前交变系数达到电流互感器预设的交变阈值时，通过当前的磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值。

通过采用上述技术方案，通过对电流互感器二次侧的负载阻抗变化，来计算电流互感器的磁通密度数据，有助于通过负载阻抗变化来监测电流互感器的磁通密度变化，负载阻抗越高，磁通密度越高，根据磁通密度数据来计算电流互感器二次侧的当前磁势，在非饱和状态下，磁通密度与磁势成正比关系变化，从而得到电流互感器的当前磁势变化数据，便于及时检测出电流互感器的磁势异常，并通过电流互感器的一次侧和二次侧的磁势变化数据进行对当前交变系数的计算，从而根据当前交变系数判断电流互感器是否进入饱和状态，有助于在电流互感器趋于饱和时就能及时检测，并在当前交变系数达到预设的交变阈值时，即电流互感器进入饱和状态时，通过当前磁通密度数据来计算电流互感器的饱和磁通值，有助于在电流互感器到达饱和磁通值时能够及时进行误差补偿，减少和饱和状态下的电流互感器的励磁电流误差。

本申请的上述目的三是通过以下技术方案得以实现的：

一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述基于宽量程电流互感器的测量方法的步骤。

本申请的上述目的四是通过以下技术方案得以实现的：

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于宽量程电流互感器的测量方法的步骤。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、通过实时获取到的电流互感器的磁通密度数据来计算电流互感器的饱和磁通值，有助于及时监测电流互感器是否达到饱和状态，根据饱和磁通值来计算对应的励磁电阻值，从而得到电流互感器的励磁阻抗数据，从而对电流互感器二次侧的负载情况进行实时把控，减少二次侧负载激增造成的励磁阻抗激变的情况，有助于根据励磁阻抗数据对电流互感器进行励磁阻抗策略匹配处理，从而根据匹配后的励磁补偿策略能够在出现励磁阻抗变化时，能够及时将对应的励磁阻抗调整至安全的未饱和状态下，根据励磁补偿策略对电流互感器二次侧的实际励磁阻抗数据进行励磁阻抗补偿处理，从而有助于对当前励磁阻抗数据进行精确的误差补偿，从而降低当前励磁阻抗对电流互感器的电路转换误差，提高电流互感器在进行电力转换过程中的测量精度；

2、通过对电流互感器二次侧的负载阻抗变化，来计算电流互感器的磁通密度数据，有助于通过负载阻抗变化来监测电流互感器的磁通密度变化，负载阻抗越高，磁通密度越高，根据磁通密度数据来计算电流互感器二次侧的当前磁势，在非饱和状态下，磁通密度与磁势成正比关系变化，从而得到电流互感器的当前磁势变化数据，便于及时检测出电流互感器的磁势异常，并通过电流互感器的一次侧和二次侧的磁势变化数据进行对当前交变系数的计算，从而根据当前交变系数判断电流互感器是否进入饱和状态，有助于在电流互感器趋于饱和时就能及时检测，并在当前交变系数达到预设的交变阈值时，即电流互感器进入饱和状态时，通过当前磁通密度数据来计算电流互感器的饱和磁通值，有助于在电流互感器到达饱和磁通值时能够及时进行误差补偿，减少和饱和状态下的电流互感器的励磁电流误差；

3、通过串联于电流互感器一次侧的电流传感器实时获取一次侧电流数据，在一次侧电流数据出现激增时，判断电流互感器一次侧的当前工作状态出现异常，包括过载或短路等，有助于根据一次侧的实际电流情况对电流互感器的工作状态进行实时监测，并在出现异常工作状态时，通过于一次侧电流数据的二次侧负载阻抗值进行计算，从而得到由一次侧电流数据转换得到二次侧电流数据，根据二次侧电流数据计算得到二次侧负载阻抗值，从而对电流互感器二次侧的励磁阻抗进行动态补偿，提高励磁阻抗补偿的精度。

附图说明

图1是本申请一实施例的一种基于宽量程电流互感器的测量方法的实现流程图。

图2是本申请一实施例基于宽量程电流互感器的测量方法步骤S10的实现流程图。

图3是本申请一实施例基于宽量程电流互感器的测量方法步骤S104的另一实现流程图。

图4是本申请一实施例基于宽量程电流互感器的测量方法步骤S30的实现流程图。

图5是本申请一实施例基于宽量程电流互感器的测量方法步骤S302的实现流程图。

图6是本申请一实施例基于宽量程电流互感器的测量方法步骤S401的另一实现流程图。

图7是本申请一实施例一种基于宽量程电流互感器的测量系统的结构示意图。

图8是用于实现基于宽量程电流互感器的测量方法的计算机设备的内部结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

在一实施例中，如图1所示，本申请公开了一种基于宽量程电流互感器的测量方法，具体包括如下步骤：

S10：实时获取电流互感器的磁通密度数据，并根据磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值。

具体的，如图2所示，步骤S10具体包括以下步骤：

S101：实时获取电流互感器二次侧的负载阻抗变化，根据阻抗负载变化计算电流互感器的磁通密度数据。

具体的，根据电流互感器二次侧并联的负载数量，如仪器、仪表和继电器等多个电器，根据电流互感器二次侧的实际负载情况，如多接入一个仪表设备就会引起负载阻抗增加，减少一个仪表设备就会引起负载阻抗降低等，如对于二次侧额定电流为5安培的电流互感器，二次侧接入的导线仪表的阻抗值不能超过6欧姆，超过则会容易导致电流互感器发生饱和情况，电流互感器的磁通密度数据由公式(1)计算得到，公式(1)如下所示：

其中，β表示电流互感器的磁通密度，N₁表示电流互感器一次侧的匝数，I₁表示电流互感器一次侧的电流，N₂表示电流互感器二次侧的匝数，I₂表示电流互感器二次侧的电流，μ表示电流互感器的铁芯饱和常数。

S102：根据磁通密度数据，计算电流互感器二次侧的当前磁势，得到电流互感器的当前磁势变化数据。

具体的，根据磁通密度数据以及电流互感器二次侧的当前负载阻抗，来计算电流互感器二次侧的当前磁势，电流互感器二次侧的当前磁势变化数据由公式(2)计算得到，公式(2)如下所示：

U₂＝4.44f·N₂·S·β                         (2)

其中，U₂表示电流互感器二次侧的当前磁势变化值，f表示电流互感器的电流信号转换频率，S为电流互感器二次侧的线圈匝数的横街面积。

S103：根据当前磁势变化数据，计算电磁互感器一次侧和二次侧的当前交变系数。

具体的，根据当前磁势变化数据，以及电流互感器的一次侧匝数和二次侧匝数计算当前交变系数，当前交变系数由公式(3)计算得到，公式(3)如下所示：

S104：当当前交变系数达到电流互感器预设的交变阈值时，通过当前的磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值。

具体的，当交变系数达到电流互感器预设的交变阈值时，即当电流互感器在理想状态下计算电流互感器的预设交变阈值，通过当前的磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值，饱和磁通值由公式(4)计算得到，公式(4)如下所示：

其中，I_激表示电流互感器趋近于饱和状态时产生的励磁电流值。

在一实施例中，为了在一次侧出现工作异常时如一次侧过载或者短路时，容易加速电流互感器进入饱和状态，因此，如图3所示，步骤S104还包括：

S201：实时获取电流互感器一次侧的一次侧电流数据。

具体的，通过并联在电流互感器一次侧的电流传感器实时获取电流互感器一次侧的一次侧电流数据，通过相邻两次电流交换的一次侧电流差值来计算一次侧的励磁电流，通过次一次励磁电流数据与实际的一次侧电流数据之间的角度误差，来对电流互感器一次侧的一次侧电流数据进行励磁电流补偿。

S202：根据一次侧电流数据判断电流互感器一次侧的当前工作状态是否出现异常。

具体的，当相邻交换状态的一次侧电流数据之间的差值超过预定的阈值，即电流互感器一次侧出现电流畸变情况，从而判断电流互感器一次侧的当前工作状态是否出现异常，如当相邻交换状态的一次侧电流数据差值在预定阈值范围内，即电流互感器处于未饱和状态，则说明电流互感器一次侧的当前工作状态处于正常状态，所产生的励磁电流较小，在误差范围内对电流信号交换的影响可以处于安全范围内，当相邻交换状态的一次侧电流数据差值超过预定阈值范围，说明电流互感器趋近于饱和状态，此时产生的励磁电流对电流互感器的影响较大，因此判定电流互感器一次侧的当前工作状态出现异常。

S203：若是，则计算与一次侧电流数据相对应的二次侧负载阻抗值，并根据二次侧负载阻抗值对电流互感器的励磁阻抗进行动态补偿。

具体的，当电流互感器一次侧的当前工作状态出现异常时，对一次侧电流数据相对应的二次侧负载阻抗值进行计算，如对于100/5的电流互感器，当一次侧电流数据的短路电流达到100安培时，由公式(3)计算二次侧电流为50安培，通过并联于电流互感器二次侧的电压传感器获取当前的二次侧电压数据，从而得到二次侧负载阻抗值，由于电流互感器二次侧的电流或者电压过高容易对仪表设备造成冲击，影响仪表设备的使用寿命，因此在电流互感器趋近于饱和时，根据二次侧负载阻抗值对电流互感器的励磁阻抗进行动态补偿，从而使电流互感器的电流信号转换保持在未饱和的安全范围内。

S204：若否，则通过预设的监听机制对电流互感器的当前工作状态进行实时监测，以便于及时检测出电流互感器的异常情况。

具体的，当电流互感器一次侧的当前工作状态处于安全范围内时，通过预设的监听机制对一次侧相邻的电流转换数据进行实时监测，以便于在相邻电流转换数据差值趋近于饱和状态阈值时能够及时检测处理。

S20：根据饱和磁通值，实时计算电流互感器的励磁电阻值，得到电流互感器的励磁阻抗数据。

具体的，根据饱和状态下的饱和磁通值来计算电流互感器的励磁电阻值，结合欧姆定律得到电流互感器的励磁阻抗数据，励磁电阻值由公式(5)计算得到，公式(5)如下所示：

具体的，R_励表示饱和状态下的励磁电阻值，θ表示励磁电流与二次侧电流之间的误差角度值。

S30：根据励磁阻抗数据，对电流互感器进行励磁阻抗策略匹配处理，得到与励磁阻抗数据相适配的励磁补偿策略。

具体的，如图4所示，步骤S30具体包括以下步骤：

S301：实时获取与励磁阻抗数据相适配的电流互感器工作状态，得到电流互感器的实际工作状态数据。

具体的，根据励磁阻抗数据判断电流互感器的工作状态，如电流互感器二次侧的负载数量增加导致二次侧负载阻抗增加，当二次侧负载阻抗超过阈值后就会导致电流互感器进入饱和状态，如对于二次额定电流为5安培的电流互感器，二次侧所接入的负载阻抗阈值为6欧姆，二次侧负载阻抗超过阻抗阈值时则容易导致电流互感器进入饱和状态，产生非线性变化的励磁电流，因此通过励磁阻抗数据来获取电流互感器的实时工作状态数据，以便于对电流互感器进行实时监控。

S302：将实际工作状态数据与励磁阻抗数据输入至预设的数据拟合模型中，得到励磁阻抗数据的实际补偿系数。

具体的，将实际工作状态数据与励磁阻抗数据输入至预设的数据拟合模型中，根据电流互感器的实际工作状态的不同绘制励磁阻抗数据的变化曲线图，在数据拟合模型中预先设置由多个历史励磁阻抗数据训练得到的的励磁补偿参考曲线，在同一工作状态下，对励磁阻抗变化曲线与励磁补偿参考曲线进行拟合，根据拟合结果获取励磁阻抗变化曲线与励磁补偿参考曲线之间的差值，将每个励磁补偿差值作为励磁阻抗数据的实际补偿系数。

具体的，如图5所示，步骤S302具体包括以下步骤：

S401：实时获取电流互感器二次侧的相邻电流波形数据，并绘制成电流波形图。

具体的，根据串联于电流互感器二次侧的电流传感器获取相邻电流数据，根据相邻电流数据的波峰值和波谷值为一个完整的波形周期，以电流信号的转换时间顺序将相邻电力波形数据绘制成电流波形图。

在一实施例中，为了从多维度对电流互感器的励磁电流进行补偿，从而提高电流互感器的测量精度，如图6所示，步骤S401之后，且在步骤S402之前还包括：

S501：实时获取相邻电流波形数据的电流差值。

具体的，根据并联在电流互感器二次侧的电流传感器获取相邻电流数据，将相邻电流波形数据进行差运算，得到相邻电流波形数据的电流差值。

S502：根据电流差值判断电流波形图的相邻电流波形之间是否发生电流畸变。

具体的，根据电流差值判断电流波形图的相邻电流波形之间是否发生电流畸变，如电流互感器的一次侧发生过载或者短路时电流信号就会发生畸变，如激增或者陡降等情况，造成电流互感器的电流转换畸变，从而通过相邻电流波形的波峰差值和波谷差值来判断相邻电流波形之间是否发生电流畸变。

S503：若是，则根据相邻电流波形畸变情况，对电流互感器进行畸变补偿处理，得到用于对电流互感器进行差动保护的畸变补偿策略。

具体的，根据相邻电流波形畸变情况，即相邻电流在完整一个周期内的电流差值，对电流互感器进行电流差值的畸变补偿处理，如增加一次侧的磁通面积或者绝缘保护等，从而使电流互感器的电流畸变始终保持在未饱和的安全范围内，从而得到用于对电流互感器进行差动保护的畸变补偿策略。

S504：若否，则根据预设的监听机制持续对电流互感器的相邻电流波形畸变情况进行监测。

具体的，当相邻电流波形之间未发生电流畸变或者电流畸变处于安全范围内时，则通过预设的监听机制持续对电流互感器的相邻电流波形畸变情况进行监测，如通过串联的电流传感器实时检测相邻的电流信号转换过程中产生的电流变化差值，根据电流变化差值判断相邻电流波形之间是否发生畸变。

S402：根据电流波形图的相邻电流波形畸变情况，计算电流互感器的非周期分量数据。

具体的，根据电流波形图的相邻电流波形畸变情况，如相邻电流波形的波峰差值、波谷差值以及相邻电流波形的电流转换时间周期等，从而将相邻电流波峰差值、相邻电流波谷差值和相邻电流波形的电流转换拿时间等作为电流互感器的非周期分量数据。

S403：根据非周期分量数据和与非周期分量相对应的饱和时间，判断电流互感器是否存在剩磁情况。

具体的，根据非周期分量数据和对应的饱和时间，如相邻电流波形的波峰差值越小，对应的饱和时间越长，波峰差值越大则对应的饱和时间越短，即非周期分量数据与电流互感器的饱和时间成反比变化，当电流互感器的铁芯中存在剩磁时，容易缩短电流互感器的饱和时间，使电流互感器快速达到饱和状态，因此，通过非周期分量的饱和时间变化情况，来判断电流互感器是否存在剩磁情况，如根据相邻的非周期分量变化的饱和时间，若相邻的饱和时间差值变化异常，则说明电流互感器存在剩磁情况，若相邻的饱和时间变化处于正常波动范围内，则说明电流互感器不存在剩磁情况或者剩磁情况不足以影响电流互感器的电流转换效率。

S404：当电流互感器存在剩磁时，根据饱和状态时的非周期分量数据计算非周期分量数据对应的实际补偿系数。

具体的，当电流互感器存在剩磁时，根据饱和状态下的非周期分量数据计算非周期分量数据对应的实际补偿系数，如将对应工作状态下的非周期分量数据分别与励磁补偿参考曲线中的周期分量数据进行比对，从而得到每个非周期分量数据与周期分量数据之间的差值，将周期分量差值作为每个非周期分量数据的实际补偿系数。

S303：根据实际补偿系数，对电流互感器进行励磁阻抗策略匹配处理，得到与实际补偿系数相适配的励磁补偿策略。

具体的，根据每个励磁补偿差值对应的实际补偿系数，对电流互感器的一次侧和二次侧分别进行励磁阻抗策略匹配，如根据实际补偿系数分别对电流互感器的一次侧电流进行调整，对电流互感器的二次侧的负载阻抗数据进行调整，从而使调整后的电流互感器始终保持在未饱和状态下进行电流信号转换工作，从而得到与实际补偿系数相适配的励磁补偿策略。

S304：当实际补偿系数超过预设的励磁阈值时，调用励磁补偿策略对励磁阻抗数据进行及时的误差补偿。

具体的，当实际补偿系数超过预设的励磁阈值时，即励磁补偿差值过大，电流互感器去进去饱和状态，则调用励磁补偿策略对励磁阻抗数据进行及时的误差补偿，使电流互感器始终保持在未饱和状态下进行电流信号转换工作。

S40：根据励磁补偿策略，对电流互感器二次侧进行励磁阻抗补偿处理，以便于降低当前励磁阻抗对电流转换产生的误差。

具体的，根据励磁补偿策略，当电流互感器二次侧的励磁电流达到预设值时，说明电流互感器趋近于饱和状态，则当励磁电流达到预设阈值时，调用励磁补偿策略对励磁阻抗进行补偿处理，如调整二次侧的总负载阻抗或者调整二次侧的磁通面积或匝数等，从而降低当前励磁阻抗对电流互感器的电流转换过程中的励磁电流误差进行补偿，提高电流互感器的测量精度。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在一实施例中，提供一种基于宽量程电流互感器的测量系统，该基于宽量程电流互感器的测量系统与上述实施例中基于宽量程电流互感器的测量方法一一对应。如图7所示，该基于宽量程电流互感器的测量系统包括磁通数据获取模块、励磁阻抗数据计算模块、励磁补偿策略匹配模块和励磁阻抗补偿模块。各功能模块详细说明如下：

磁通数据获取模块，用于实时获取电流互感器的磁通密度数据，并根据磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值。

励磁阻抗数据计算模块，用于根据饱和磁通值，实时计算电流互感器的励磁电阻值，得到电流互感器的励磁阻抗数据。

励磁补偿策略匹配模块，用于根据励磁阻抗数据，对电流互感器进行励磁阻抗策略匹配处理，得到与励磁阻抗数据相适配的励磁补偿策略。

励磁阻抗补偿模块，用于根据励磁补偿策略，对电流互感器二次侧进行励磁阻抗补偿处理，以便于降低当前励磁阻抗对电流转换产生的误差。

优选的，磁通数据获取模块具体包括：

磁通密度数据获取子模块，用于实时获取电流互感器二次侧的负载阻抗变化，根据阻抗负载变化计算电流互感器的磁通密度数据。

磁势变化数据获取子模块，用于根据磁通密度数据，计算电流互感器二次侧的当前磁势，得到电流互感器的当前磁势变化数据。

当前交变系数获取子模块，用于根据当前磁势变化数据，计算电磁互感器一次侧和二次侧的当前交变系数。

饱和磁通数据获取子模块，用于当当前交变系数达到电流互感器预设的交变阈值时，通过当前的磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值。

优选的，磁通数据获取模块还包括：

一次侧电流数据获取子模块，用于实时获取电流互感器一次侧的一次侧电流数据。

一次侧工作状态判断子模块，用于根据一次侧电流数据判断电流互感器一次侧的当前工作状态是否出现异常。

励磁阻抗补偿子模块，用于若是，则计算与一次侧电流数据相对应的二次侧负载阻抗值，并根据二次侧负载阻抗值对电流互感器的励磁阻抗进行动态补偿。

优选的，励磁补偿策略匹配模块具体包括：

工作状态获取子模块，用于实时获取与励磁阻抗数据相适配的电流互感器工作状态，得到电流互感器的实际工作状态数据。

数据拟合处理子模块，用于将实际工作状态数据与励磁阻抗数据输入至预设的数据拟合模型中，得到励磁阻抗数据的实际补偿系数。

励磁补偿策略匹配子模块，用于根据实际补偿系数，对电流互感器进行励磁阻抗策略匹配处理，得到与实际补偿系数相适配的励磁补偿策略。

励磁补偿处理子模块，用于当实际补偿系数超过预设的励磁阈值时，调用励磁补偿策略对励磁阻抗数据进行及时的误差补偿。

优选的，数据拟合处理子模块具体包括：

电流波形数据获取单元，用于实时获取电流互感器二次侧的相邻电流波形数据，并绘制成电流波形图。

非周期分量数据获取单元，用于根据电流波形图的相邻电流波形畸变情况，计算电流互感器的非周期分量数据。

剩磁情况判断单元，用于根据非周期分量数据和与非周期分量相对应的饱和时间，判断电流互感器是否存在剩磁情况。

实际补偿系数计算单元，用于当电流互感器存在剩磁时，根据饱和状态时的非周期分量数据计算非周期分量数据对应的实际补偿系数。

为了从多维度对电流互感器的励磁电流进行补偿，从而提高电流互感器的测量精度，实时获取电流互感器二次侧的相邻电流波形数据，并绘制成电流波形图之后，且在根据电流波形图的相邻电流波形畸变情况，计算电流互感器的非周期分量数据之前，还包括：

电流差值获取子模块，用于实时获取相邻电流波形数据的电流差值。

电流畸变判断子模块，用于根据电流差值判断电流波形图的相邻电流波形之间是否发生电流畸变。

畸变补偿处理子模块，用于若是，则根据相邻电流波形畸变情况，对电流互感器进行畸变补偿处理，得到用于对电流互感器进行差动保护的畸变补偿策略。

关于基于宽量程电流互感器的测量系统的具体限定可以参见上文中对于基于宽量程电流互感器的测量方法的限定，在此不再赘述。上述基于宽量程电流互感器的测量系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储电流互感器一次侧和二次侧的电流信号数据以及对励磁电流补偿过程中的中间数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于宽量程电流互感器的测量方法。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述基于宽量程电流互感器的测量方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述系统的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于宽量程电流互感器的测量方法，其特征在于，所述基于宽量程电流互感器的测量方法包括：

实时获取电流互感器的磁通密度数据，并根据磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值；

根据所述饱和磁通值，实时计算电流互感器的励磁电阻值，得到电流互感器的励磁阻抗数据；

根据所述励磁阻抗数据，对电流互感器进行励磁阻抗策略匹配处理，得到与所述励磁阻抗数据相适配的励磁补偿策略；

根据所述励磁补偿策略，对所述电流互感器二次侧进行励磁阻抗补偿处理，以便于降低当前励磁阻抗对电流转换产生的误差。

2.根据权利要求1所述的基于宽量程电流互感器的测量方法，其特征在于，所述实时获取电流互感器的磁通密度数据，并根据磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值，具体包括：

实时获取电流互感器二次侧的负载阻抗变化，根据所述阻抗负载变化计算电流互感器的磁通密度数据；

根据所述磁通密度数据，计算电流互感器二次侧的当前磁势，得到电流互感器的当前磁势变化数据；

根据所述当前磁势变化数据，计算电磁互感器一次侧和二次侧的当前交变系数；

当所述当前交变系数达到电流互感器预设的交变阈值时，通过当前的磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值。

3.根据权利要求2所述的基于宽量程电流互感器的测量方法，其特征在于，所述实时获取电流互感器的磁通密度数据，并根据磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值，还包括：

实时获取电流互感器一次侧的一次侧电流数据；

根据所述一次侧电流数据判断所述电流互感器一次侧的当前工作状态是否出现异常；

若是，则计算与所述一次侧电流数据相对应的二次侧负载阻抗值，并根据所述二次侧负载阻抗值对电流互感器的励磁阻抗进行动态补偿。

4.根据权利要求1所述的基于宽量程电流互感器的测量方法，其特征在于，所述根据所述励磁阻抗数据，对电流互感器进行励磁阻抗策略匹配处理，得到与所述励磁阻抗数据相适配的励磁补偿策略，具体包括：

实时获取与所述励磁阻抗数据相适配的电流互感器工作状态，得到电流互感器的实际工作状态数据；

将所述实际工作状态数据与所述励磁阻抗数据输入至预设的数据拟合模型中，得到所述励磁阻抗数据的实际补偿系数；

根据所述实际补偿系数，对电流互感器进行励磁阻抗策略匹配处理，得到与所述实际补偿系数相适配的励磁补偿策略；

当所述实际补偿系数超过预设的励磁阈值时，调用所述励磁补偿策略对所述励磁阻抗数据进行及时的误差补偿。

5.根据权利要求4所述的基于宽量程电流互感器的测量方法，其特征在于，所述将所述实际工作状态数据与所述励磁阻抗数据输入至预设的数据拟合模型中，得到所述励磁阻抗数据的实际补偿系数，具体包括：

实时获取电流互感器二次侧的相邻电流波形数据，并绘制成电流波形图；

根据所述电流波形图的相邻电流波形畸变情况，计算电流互感器的非周期分量数据；

根据所述非周期分量数据和与所述非周期分量相对应的饱和时间，判断所述电流互感器是否存在剩磁情况；

当所述电流互感器存在剩磁时，根据饱和状态时的非周期分量数据计算所述非周期分量数据对应的实际补偿系数。

6.根据权利要求5所述的基于宽量程电流互感器的测量方法，其特征在于，所述实时获取电流互感器二次侧的相邻电流波形数据，并绘制成电流波形图之后，且在根据所述电流波形图的相邻电流波形畸变情况，计算电流互感器的非周期分量数据之前，还包括：

实时获取所述相邻电流波形数据的电流差值；

根据所述电流差值判断所述电流波形图的相邻电流波形之间是否发生电流畸变；

若是，则根据相邻电流波形畸变情况，对所述电流互感器进行畸变补偿处理，得到用于对电流互感器进行差动保护的畸变补偿策略。

7.一种基于宽量程电流互感器的测量系统，其特征在于，所述基于宽量程电流互感器的测量系统包括：

磁通数据获取模块，用于实时获取电流互感器的磁通密度数据，并根据磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值；

励磁阻抗数据计算模块，用于根据所述饱和磁通值，实时计算电流互感器的励磁电阻值，得到电流互感器的励磁阻抗数据；

励磁补偿策略匹配模块，用于根据所述励磁阻抗数据，对电流互感器进行励磁阻抗策略匹配处理，得到与所述励磁阻抗数据相适配的励磁补偿策略；

励磁阻抗补偿模块，用于根据所述励磁补偿策略，对所述电流互感器二次侧进行励磁阻抗补偿处理，以便于降低当前励磁阻抗对电流转换产生的误差。

8.根据权利要求7所述的基于宽量程电流互感器的测量系统，其特征在于，所述磁通数据获取模块具体包括：

磁通密度数据获取子模块，用于实时获取电流互感器二次侧的负载阻抗变化，根据所述阻抗负载变化计算电流互感器的磁通密度数据；

磁势变化数据获取子模块，用于根据所述磁通密度数据，计算电流互感器二次侧的当前磁势，得到电流互感器的当前磁势变化数据；

当前交变系数获取子模块，用于根据所述当前磁势变化数据，计算电磁互感器一次侧和二次侧的当前交变系数；

饱和磁通数据获取子模块，用于当所述当前交变系数达到电流互感器预设的交变阈值时，通过当前的磁通密度数据计算电流互感器的饱和磁通值。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述基于宽量程电流互感器的测量方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于宽量程电流互感器的测量方法的步骤。

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