专利名称：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制作方法
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:Δ f = Nx/ (N2-Nx) X 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I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。
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，分另Ij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；
A -A L ^-1根据公式:=计算生成所述的补偿电流值，其中，Α±κ为
d上限下限 7下限上限
所述上限电流值，Atr为所述下限电流值，A#w为所述测量电流值，I 为所述上限补偿电流值，ItrS所述下限补偿电流值_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Α±Μ=计算生成所述的补偿相角值，其中，A上限
A±m~Aru arua±m
为所述上限相角值，Atr为所述下限相角值，A#w为所述测量相角值，α，为所述上限补偿相角值，a TR为所述下限补偿相角值；a 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IOOmA到1.2A，IA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I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I补偿对应关系表
权利要求
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，分别得至IJ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:
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:
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。
全文摘要
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。
文档编号G01R19/252GK103105525SQ20111036153
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者傅军, 宋雨虹, 王莉, 崔正湃, 臧景茹, 熊健, 张滢 申请人:华北电力科学研究院有限责任公司, 国家电网公司