CN203287514U - 电流互感器直流偏磁误差特性测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种电流互感器直流偏磁误差特性测量装置，依据等安匝原理，一次模拟电流分别为两个独立的工频电流源与直流电流源，利用标准CT检测被测量CT受到直流偏磁影响后的误差特性发生的变化，包括电流比较型误差特性测量或者是电压比较型误差特性测量装置，利用该装置进行误差特性测量时，全过程数据可进行对比，不仅适合穿心式电流互感器直流偏磁时的误差特性测量，也适用于验证不同铁心材料制造的电流互感器线圈的直流偏磁误差特性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电流互感器直流偏磁误差特性测量装置，具体一种采用等安匝原理模拟电流互感器一次回路的工频电流含有直流分量时，验证电流互感器误差特性的测量装置，属高压电器测量与检验技术领域。
背景技术
传统电流互感器工作原理是电磁感应原理，一般情况下电流互感器一次回路电流是正负对称的交流电流，一个周波内铁心的工作磁密也是对称分布，但当一次工频电流含有直流电流成分时，电流互感器铁心工作磁密会出现不对称现象，导致电流互感器铁心磁滞回线出现不对称，二次感应电流出现偶次谐波。根据能量守恒原理，偶次谐波的出现，基波含量必然减少，电流互感器对应的一次回路基波电流与二次回路基波电流之比，就会发生负向偏移。
随着我国电网容量的增加，交流电网和直流电网同点落地现象越来越多，在交流电网回路中出现直流分量，使得变压器铁心磁通量上下半周不对称，导致变压器损耗增大、投合操作励磁涌流增大，亦称之为直流偏磁影响。同样，用于电网电能计量、继电保护的电流互感器，也会因一次工频电流含有直流分量，造成电流互感器磁通量正负半周不对称，影响电流互感器的误差特性。例如，双级高压直流输电线路检修，或单级故障需以“单级—大地回线”方式运行时，将有直流电流通过中性点直接接地的变压器进入交流系统，出现直流偏磁现象，有的线路故障电流中含有直流分量，且衰减很慢。此外，地磁暴效应产生的地磁感应电流(GIC)也可以引起变压器的直流偏磁效应。
电网电压等级的不同、电网出现的直流分量幅值的不同、电流互感器铁心材料的不同、安匝数的不同以及二次负荷的不同，对电流互感器误差特性影响程度是不同的，需要进行系统和完整的理论计算、试验验证。用于电能计量的电流互感器，主要考虑工频分量，误差特性计算的边界条件是以铁心磁滞曲线完全对称为前提，直流偏磁情况下的电流互感器误差特性计算，需考虑磁滞回线上下不对称影响。
在验证试验中，如果采用工频电流分量与直流电流分量可调节的合成电流源，不仅有合成电流源技术上的难度和成本上的因素，还有测量系统的溯源问题。这种测量系统是采用宽频标准电流测量装置，要考虑宽频标准电流测量装置频响特性的校准。若采用等安匝原理，一次模拟电流分别为工频电流与直流电流，两个独立的电流源便于幅值的控制，并且工频电流与直流电流的测量系统相互独立，可以分别溯源。
电流互感器(CT)的等效电路如附图1所示，图中：Z1、Z2、ZL、Z0分别为CT的一次阻抗、二次阻抗、二次侧负载阻抗和等效励磁阻抗；i1、i2、i0分别为折算到二次侧的一次电流、二次电流和励磁电流；E为励磁阻抗上的感应电动势，相应的励磁曲线如图2所示，图2中：HM和BM分别为磁场强度H和磁感应强度B的最大值；Hc为矫顽磁力；Br为剩磁。对于计量用CT，重点研究其稳态传变特性，对准确度的要求较高，需纳入磁滞非线性，可采用图2的励磁特性曲线进行分析。对于保护用CT，需考虑其暂态特性，得到其在大电流下达到饱和的时间。相应的励磁特性以折线等效，如图3所示，图3中N为饱和点，Bs、Hs分别为饱和磁密、饱和磁场强度，并将未饱和 ON段的等效电感记为Le。
在直流偏磁条件下，当电流互感器一次绕组存在直流分量Idc时，直流偏磁磁通和交流磁通相叠加，与直流偏磁方向一致的半周铁心饱和程度增加，另外半周饱和程度减弱，使得励磁电流呈现正负不对称形状，并产生谐波。
对于计量用CT稳态传变特性的影响主要用比值差f和相位差δ来衡量，二者皆基于电流的基波分量进行定义。电流互感器由于励磁电流I0的存在，使得乘以匝数比后的二次电流不仅数值与一次电流I1不等，而且相位也产生了差异，也就产生了误差，即： 
。有
。另根据磁路定理有：
，可得出电流互感器基本误差公式：
其中I2为二次电流（有效值）；Z2为二次回路总阻抗；B为磁通密度；H为磁场强度；Ac为铁心有效截面积；Lc为铁心的平均磁路长；μ为铁心材料的导磁率；N1为额定一次匝数；N2为额定二次匝数。
通过式(1)和式(2)可见，当存在直流偏磁电流时，产生的磁通导致铁心磁导率μ下降，使励磁电流增加。不管偏磁方向如何，总是使原有误差曲线向负方向偏移。由于电网一次电流不受电流互感器变化的影响, 磁通密度非线性的增加造成二次电流高次谐波增加,基波有效成分相应减弱。目前互感器质检站和各生产厂家检定电流互感器的误差均以基波频率作为检测对象。磁通密度的高次谐波分量的增加,使得二次感应电势的基波成分比无偏磁情况下减少,因此造成比值差向负方向变化，相位差向正方向变化。
已有的对于变压器受直流偏磁影响的研究比较多，对电流互感器的研究也有，但大多停留在理论计算，没有与实际电力行业用的电流互感器结合起来。因此，当电力系统出现直流偏磁后或者是采用各种公知的抑制直流的设备没有达到预想的抑制能力时，用于计量或保护所需的电流互感器受直流偏磁影响后自身产生的误差情况的研究，非常重要内容。依据等安匝原理，一次模拟电流分别为工频电流与直流电流，两个独立的电流源便于幅值的控制，并且工频电流与直流电流的测量系统相互独立，利用更高精度的CT来检测被测量CT的准确性装置，未见于已公开的专利或文献著作中。
发明内容
本实用新型的目的是针对背景技术提出的问题，公开一种电流互感器直流偏磁误差特性测量装置，是依据等安匝原理，一次模拟电流分别为工频电流与直流电流，两个独立的电流源便于幅值的控制，并且工频电流与直流电流的测量系统相互独立，利用更高精度的CT来检测被测量CT受到直流偏磁影响后的误差特性发生的变化进行测量的装置，采用本装置在测量过程中数据可进行对比，该方法不仅适合穿心式电流互感器直流偏磁时的误差特性测量，也适用于验证不同铁心材料制造的电流互感器线圈的直流偏磁误差特性。
本实用新型的技术方案是：电流互感器直流偏磁误差特性测量装置，是采用等安匝原理测量电流互感器受直流偏磁影响的误差特性并进行验证的装置，包括电源部分、信号转化部分和信号分析部分；其特征在于：所述电源部分由独立的工频电流源和独立的直流源构成；信号转化部分由标准电流互感器CTN与被测电流互感器CTX构成，所述标准电流互感器CTN接入工频电流源中，被测电流互感器CTX同时经过工频电流源和直流电源，被测电流互感器CTX与标准电流互感器CTN的同名端对接；所述信号分析部分是常规比较仪式电流互感器校验仪，所述标准电流互感器CTN与被测电流互感器CTX之间的电流差接入比较仪式电流互感器校验仪测差端子K，所述被测电流互感器CTX的另一端接入比较仪式电流互感器校验仪被测端子TX、标准电流互感器CTN的另一端接入比较仪式电流互感器TO端子。
如上所述的电流互感器直流偏磁误差特性测量装置，其特征在于：所述信号转化部分还有由电阻RN1、RN2和RD构成的分流器、双通道信号采集卡及电子式互感器校验仪；所述分流器的电阻RN1接在标准电流互感器CTN输出端子上，所述分流器的电阻RN2接在被测电流互感器CTX输出端子上，所述分流器的电阻RD接在直流电源回路中；所述分流器的电阻RN1上的电压信号与分流器的电阻RD上的电压信号叠加后连接至双通道采集卡标准通道CH0，所述分流器的电阻RN2上的电压信号连接至双通道采集卡被测通道CH1；所述信号分析部分是电子式互感器校验仪模拟量分析部分，所述双通道采集卡的标准通道CH0及被测通道CH1均接入电子式互感器校验仪模拟量信号输入端。
本实用新型的有益效果是：
⑴本实用新型测量装置用于交流电网中含有直流分量时检验用于电能计量和继电保护的电流互感器的误差特性；
⑵本实用新型测量装置既可以用于检测当一次回路工频电流含有直流分量时电流互感器的基波误差特性，也可以用于电流互感器二次侧输出与一次回路电流的实际波形差异；
⑶本实用新型测量装置不仅适合穿心式电流互感器直流偏磁时的误差特性测量，也适用于验证不同铁心材料制造的电流互感器线圈的直流偏磁误差特性；
⑷电源部分由独立的工频电流源和独立的直流源构成，电流幅值调节容易，且测量系统也相互独立，溯源性得到解决。
附图说明
附图1为电流互感器等效电路图；
附图2为电流互感器励磁特性图；
附图3为电流互感器简化励磁特性图；
附图4为本实用新型采用电流比较型误差特性测量并验证装置的内部线路图；
附图5为本实用新型采用电压比较型误差特性测量并验证装置的内部线路图；
附图6为图5中电子式互感器校验仪模拟量测试流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例作进一步说明：
本实用新型电流互感器直流偏磁误差特性测量装置，是采用等安匝原理测量电流互感器受直流偏磁影响的误差特性并进行验证装置，包括电流比较型误差特性测量并验证装置、或者是电压比较型误差特性测量并验证装置二个方案，以下结合实施例一、实施例二分别说明如下：
实施例一，电流比较型误差特性测量并验证装置：
如图4所示，所述装置包括标准工频交流电流源、标准直流电流源、标准电流互感器CTN，还有常规互感器检验仪HEC—H，将标准电流互感器CTN的输出信号作为标准信号，CTN与被测电流互感器CTX的二次输出接成差值回路，标准电流互感器CTN仅接入工频电流源中，被测电流互感器CTX同时经过工频电流源和直流电源，CTX与CTN的同名端对接，CTN与CTX之间的电流差进入互感器校验仪HEC测差端子K，CTN的另一端接入互感器校验仪HEC的T0端，CTX的另一端接被测互感器端子TX。
工频电流源Sa容量15kVA，输出电流范围0～5kA；直流电源Sd容量1kV，电流输出范围0～50A；标准电流互感器CTN，变比覆盖600A:5A，准确度等级0.05级；被测电流互感器变比为600A:5A，准确度等级0.2级；校验仪采用HEC-H比较仪式电流互感器校验仪，准确度等级2级。测试过程中利用常规互感器校验仪HEC检测电流互感器CTX的误差特性的相对改变量，即可获取被测互感器在直流偏磁干扰情况下的误差特性。
实际测量电流互感器在直流干扰前、后的相对误差如下表1所示。干扰的直流量为6A，占一次额定交流信号的1%。
表1 电流互感器受直流干扰前后的相对误差测量数据
根据表1可知，当直流量占一次额定电流的1%时,电流互感器的误差将发生变化。在5%额定电流时,直流分量使得比值差减小了1.9倍,相位差增大了11倍；在120%额定电流时,直流分量使得比值差减小了10.1倍，相位差增大了9.3倍。改变后的数据已超过该电流互感器的误差限制。
实施例二，电压比较型误差特性测量并验证装置：
如图5所示，所述装置包括标准工频交流电流源、标准直流电流源、标准电流互感器CTN、分流器RN1、分流器RN1和Ro、常规双通道数据采集卡（本实施例中采用NI公司的5922采集卡）、电子式互感器校验仪模拟量测量部分。参见附图5，工频电源中标准信号通过标准电流互感器CTN及后续连接的分流器RN1将标准电流信号转化为标准电压信号Ua、标准直流信号通过分流器RD获得，工频信号与直流信号按同样比例进行转化，标准电流互感器连同后面连接的分流器RN2共同转化得到的电压信号与标准直流信号的分流器RD转化比例一致，工频电流源与直流源分别变化得到的电压信号Ua和Ud叠加后作为标准电压信号Un，即Un=Ua+Ud，再将Un接至数据采集卡的标准通道CH0，被测电流互感器CTX的输出信号通过分流器RN2转化为被测电压信号UX后接入数据采集卡被测通道CH1。
将数据采集卡输出信号接至电子式互感器校验仪（本实施例中采用武汉华瑞深光电技术有限公司生产的HEN23型电子式互感器校验仪）模拟量测量端口，两路信号在电子式互感器校验仪模拟量分析软件中进行处理，其处理过程如附图6所示，最后得到电流互感器受直流干扰后响应特性的绝对改变量。
选择试验直流电流源SD输出电流6A，按被测量电流互感器额定电流（交流电流）600A的1%考虑。标准电流互感器CTN输出端接的交流分流器RN1变比为5A/2V；直流回路标准分流器RD的变比为6A/20mV，这样选择在合成二次输出标准信号UN时交流信号与直流信号的比例相对应。标电流互感器与被试电流互感器的参数按案例1所示。标准电流互感器与标准直流产生的标准信号叠加后UN通入标准通道CH0，被测电流互感器产生的被测信号UX通入测量通道CH1，两路信号在电脑上进行分析。电流互感器在直流干扰前、后的绝对误差如表2所示。
表2 电流互感器受直流干扰前后的绝对误差测量数据
测试过程中采用绝对误差测量法，将被试品中引入的直流量叠加在一次标准信号中，使得标准信号与被测信号的幅值一致，直流信号不会引入相位差，所以表2中的数据反映了与相对误差相比，比值差略变好，相位差基本不变的特性。
Claims (2)
1.电流互感器直流偏磁误差特性测量装置，是采用等安匝原理测量电流互感器受直流偏磁影响的误差特性并进行验证的装置，包括电源部分、信号转化部分和信号分析部分；其特征在于：所述电源部分由独立的工频电流源和独立的直流源构成；信号转化部分由标准电流互感器CTN与被测电流互感器CTX构成，所述标准电流互感器CTN接入工频电流源中，被测电流互感器CTX同时经过工频电流源和直流电源，被测电流互感器CTX与标准电流互感器CTN的同名端对接；所述信号分析部分是常规比较仪式电流互感器校验仪，所述标准电流互感器CTN与被测电流互感器CTX之间的电流差接入比较仪式电流互感器校验仪测差端子K，所述被测电流互感器CTX的另一端接入比较仪式电流互感器校验仪被测端子TX、标准电流互感器CTN的另一端接入比较仪式电流互感器TO端子。
2.如权利要求1所述的电流互感器直流偏磁误差特性测量装置，其特征在于：所述信号转化部分还有由电阻RN1、RN2和RD构成的分流器、双通道信号采集卡及电子式互感器校验仪；所述分流器的电阻RN1接在标准电流互感器CTN输出端子上，所述分流器的电阻RN2接在被测电流互感器CTX输出端子上，所述分流器的电阻RD接在直流电源回路中；所述分流器的电阻RN1上的电压信号与分流器的电阻RD上的电压信号叠加后连接至双通道采集卡标准通道CH0，所述分流器的电阻RN2上的电压信号连接至双通道采集卡被测通道CH1；所述信号分析部分是电子式互感器校验仪模拟量分析部分，所述双通道采集卡的标准通道CH0及被测通道CH1均接入电子式互感器校验仪模拟量信号输入端。
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|---|---|---|---|---|
| CN103207379A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-07-17 | 中国电力科学研究院 | 电流互感器直流偏磁误差特性测量方法及装置 |
| CN104374984A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-02-25 | 华北电力大学（保定） | 高精度磁调制式直流电流测量方法 |
| CN107666753A (zh) * | 2016-07-29 | 2018-02-06 | 松下知识产权经营株式会社 | 信号接收及发送装置、点亮系统、照明器具和照明系统 |
| CN107728098A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-02-23 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 用直流法校验电流互感器电磁暂态模型参数的方法及系统 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103207379A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-07-17 | 中国电力科学研究院 | 电流互感器直流偏磁误差特性测量方法及装置 |
| CN103207379B (zh) * | 2013-03-22 | 2015-05-20 | 中国电力科学研究院 | 电流互感器直流偏磁误差特性测量方法及装置 |
| CN104374984A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-02-25 | 华北电力大学（保定） | 高精度磁调制式直流电流测量方法 |
| CN107666753A (zh) * | 2016-07-29 | 2018-02-06 | 松下知识产权经营株式会社 | 信号接收及发送装置、点亮系统、照明器具和照明系统 |
| CN107728098A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-02-23 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 用直流法校验电流互感器电磁暂态模型参数的方法及系统 |
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