电流互感器中剩磁的试验方法、装置、存储介质及处理器与流程
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种电流互感器中剩磁的试验方法、装置、存储介质及处理器。
背景技术：
电流互感器是电力系统的重要组成部分，其传变特性影响测量的准确性和保护装置动作的可靠性。由于铁芯材料的磁滞特性，当系统发生短路时，原边电流激增，最大可达到额定运行电流的几十倍，同时短路电路中可能存在比较大的直流分量，故障切除时，原边电流过零停止，此时铁芯中将产生较大的剩磁，会对保护用电流互感器的暂态特性及计量用电流互感器的稳态特性产生不良影响，且由于电流互感器正常工作时激磁电流很小，对短路时产生的剩磁基本没有退磁作用，因而剩磁的存在时间可以超过几个月，运行中的电流互感器普遍存在剩磁，剩磁一旦产生，不会自动消失，正常运行条件下将长期存在。剩磁的存在使电流互感器在励磁曲线上的起始工作点发生了变化，加重了铁芯的饱和程度及饱和时间，是产生不平衡电流和导致差动保护误动的重要原因，对继电保护以及电力计量产生严重影响，不利于电力系统的安全、稳定运行。因此，对铁芯剩磁研究已成为工程实际中亟待解决的问题。
目前，对剩磁的研究以变压器居多，对电流互感器铁芯中剩磁的研究，主要集中在剩磁测量及剩磁在线抑制方面。现有的研究电流互感器剩磁的试验方法，不管是直流法还是交流法，都要对电流互感器正向或反向充电至饱和，如此破坏了互感器的原始剩磁，并且通常不考虑互感器本身是否已经饱和，由于实验原理的局限性及部分不可测量参数的影响，导致目前对于铁芯剩磁的研究无法便捷、高效地运用到实际中，而且无法利用可控定量研究电流互感器剩磁等一系列课题。
针对相关技术中对电流互感器的剩磁研究的效率较低的问题，目前还没有有效地解决方案。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种电流互感器中剩磁的试验方法、装置、存储介质及处理器，以至少解决相关技术中对电流互感器的剩磁研究的效率较低的问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种电流互感器中剩磁的试验方法，包括：对被测量的电流互感器进行退磁并测量所述被测量的电流互感器的第一误差；调节直流电源的电流量并向所述被测量的电流互感器通入所述电流量的直流电流；在所述被测量的电流互感器处于稳态运行状态的情况下，测量所述被测量的电流互感器的第二误差以及所述被测量的电流互感器二次侧的电流波形；根据所述第一误差、所述第二误差以及所述直流电流的电流量确定通入所述被测量的电流互感器的直流电量与所述被测量的电流互感器的误差之间的对应关系。
可选地，对被测量的电流互感器进行退磁并测量所述被测量的电流互感器的第一误差包括：接通退磁电路向缠绕在所述被测量的电流互感器的铁芯上的附加绕组通入电流以消除所述被测量的电流互感器上的原有剩磁；断开所述退磁电路并接通第一误差测量电路测量退磁后的所述被测量的电流互感器的所述第一误差。
可选地，调节直流电源的电流量并向所述被测量的电流互感器通入所述电流量的直流电流包括：调节助磁电路中直流电源的所述电流量；接通所述助磁电路向所述被测量的电流互感器通入所述电流量的直流电流。
可选地，测量所述被测量的电流互感器的第二误差以及所述被测量的电流互感器二次侧的电流波形包括：接通第二误差测量电路测量处于稳态运行状态的所述被测量的电流互感器的所述第二误差；获取所述被测量的电流互感器二次侧的电流波形。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种电流互感器中剩磁的试验装置，包括：退磁模块，用于对被测量的电流互感器进行退磁并测量所述被测量的电流互感器的第一误差；处理模块，用于调节直流电源的电流量并向所述被测量的电流互感器通入所述电流量的直流电流；测量模块，用于在所述被测量的电流互感器处于稳态运行状态的情况下，测量所述被测量的电流互感器的第二误差以及所述被测量的电流互感器二次侧的电流波形；确定模块，用于根据所述第一误差、所述第二误差以及所述直流电流的电流量确定通入所述被测量的电流互感器的直流电量与所述被测量的电流互感器的误差之间的对应关系。
可选地，所述退磁模块包括：第一接通单元，用于接通退磁电路向缠绕在所述被测量的电流互感器的铁芯上的附加绕组通入电流以消除所述被测量的电流互感器上的原有剩磁；第二接通单元，用于断开所述退磁电路并接通第一误差测量电路测量退磁后的所述被测量的电流互感器的所述第一误差。
可选地，所述处理模块包括：调节单元，用于调节助磁电路中直流电源的所述电流量；第三接通单元，用于接通所述助磁电路向所述被测量的电流互感器通入所述电流量的直流电流。
可选地，所述测量模块包括：第四接通单元，用于接通第二误差测量电路测量处于稳态运行状态的所述被测量的电流互感器的所述第二误差；获取单元，用于获取所述被测量的电流互感器二次侧的电流波形。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时执行上述任一项所述的方法。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述任一项所述的方法。
通过本发明，对被测量的电流互感器进行退磁并测量被测量的电流互感器的第一误差；调节直流电源的电流量并向被测量的电流互感器通入电流量的直流电流；在被测量的电流互感器处于稳态运行状态的情况下，测量被测量的电流互感器的第二误差以及被测量的电流互感器二次侧的电流波形；根据第一误差、第二误差以及直流电流的电流量确定通入被测量的电流互感器的直流电量与被测量的电流互感器的误差之间的对应关系，由此可见，采用上述方案根据测量得到的退磁后的电流互感器的第一误差和助磁后的电流互感器的第二误差从而确定电流互感器的直流电量与误差之间的对应关系，从而能够用于研究剩磁对电流互感器误差的影响，并且测量出电流互感器二次侧的电流波形，从而可以利用直流电量模拟电流互感器中剩磁的过程，并且能够定量获得剩磁对电流互感器误差大小的影响，因此，提高了对电流互感器的剩磁研究的效率，从而解决了相关技术中对电流互感器的剩磁研究的效率较低的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种电流互感器中剩磁的试验方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的一种电流互感器中剩磁的试验方法中附加绕组的示意图；
图3是根据本发明实施例的一种电流互感器中剩磁的试验装置的结构框图一；
图4是根据本发明实施例的一种电流互感器中剩磁的试验装置的结构框图二；
图5是根据本发明实施例的一种电流互感器中剩磁的试验装置的结构框图三；
图6是根据本发明实施例的一种电流互感器中剩磁的试验装置的结构框图四；
图7是根据本发明可选实施例的直流助磁模拟电流互感器铁芯剩磁的等值电路图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
实施例1
在本实施例中提供了一种电流互感器中剩磁的试验方法，图1是根据本发明实施例的一种电流互感器中剩磁的试验方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤s102，对被测量的电流互感器进行退磁并测量被测量的电流互感器的第一误差；
步骤s104，调节直流电源的电流量并向被测量的电流互感器通入电流量的直流电流；
步骤s106，在被测量的电流互感器处于稳态运行状态的情况下，测量被测量的电流互感器的第二误差以及被测量的电流互感器二次侧的电流波形；
步骤s108，根据第一误差、第二误差以及直流电流的电流量确定通入被测量的电流互感器的直流电量与被测量的电流互感器的误差之间的对应关系。
可选地，上述电流互感器中剩磁的试验方法可以但不限于应用于电流互感器剩磁研究的场景中。
可选地，上述电流互感器中剩磁的试验方法可以但不限于应用于电流互感器剩磁试验平台，例如：对电流互感器进行剩磁试验的装置等等。
通过上述步骤，根据测量得到的退磁后的电流互感器的第一误差和助磁后的电流互感器的第二误差从而确定电流互感器的直流电量与误差之间的对应关系，从而能够用于研究剩磁对电流互感器误差的影响，并且测量出电流互感器二次侧的电流波形，从而可以利用直流电量模拟电流互感器中剩磁的过程，并且能够定量获得剩磁对电流互感器误差大小的影响，因此，提高了对电流互感器的剩磁研究的效率，从而解决了相关技术中对电流互感器的剩磁研究的效率较低的问题。
可选地，在上述步骤s102中，可以但不限于通过以下方式测量被测量的电流互感器的第一误差：接通退磁电路向缠绕在被测量的电流互感器的铁芯上的附加绕组通入电流以消除被测量的电流互感器上的原有剩磁，断开退磁电路并接通第一误差测量电路测量退磁后的被测量的电流互感器的第一误差。
可选地，在本实施例中，上述退磁电路可以但不限于包括：第一交流源、变压器和第一限流电阻，其中，第一交流源的一端接地，第一交流源的另一端与变压器的连接，变压器与附加绕组和第一限流电阻连接，第一限流电阻与附加绕组连接。
可选地，在本实施例中，上述变压器可以但不限于为自耦变压器。
可选地，在上述步骤s104中，可以但不限于通过以下方式对电流互感器进行助磁：调节助磁电路中直流电源的电流量，并接通助磁电路向被测量的电流互感器通入电流量的直流电流。
可选地，在本实施例中，上述助磁电路可以但不限于包括：直流电压源和第二限流电阻，其中，直流电压源的负极与附加绕组连接，直流电压源的正极与第二限流电阻连接，第二限流电阻与附加绕组连接。
可选地，在本实施例中，助磁电路还可以但不限于包括：阻变流线圈，其中，阻变流线圈连接在第二限流电阻与附加绕组之间。
可选地，在本实施例中，上述直流电压源可以但不限于为可调直流电压源。
可选地，在上述步骤s106中，可以但不限于通过以下方式测量第二误差以及电流波形：接通第二误差测量电路测量处于稳态运行状态的被测量的电流互感器的第二误差，获取被测量的电流互感器二次侧的电流波形。
可选地，在本实施例中，第一误差测量电路和第二误差测量电路可以但不限于为同一个误差测量电路。
可选地，在本实施例中，误差测量电路可以但不限于包括：第二交流源、标准电流互感器和互感器校验仪，其中，第二交流源分别与附加绕组、原有绕组和标准电流互感器耦合，标准电流互感器与互感器校验仪连接，互感器校验仪与被测量的电流互感器连接。
可选地，在本实施例中，第二交流源可以但不限于为可调交流源。
可选地，在本实施例中，标准电流互感器的准确等级可以但不限于为0.01s。
可选地，在本实施例中，如图2所示，被测量的电流互感器二次侧绕组分为测量绕组和附加绕组，分别均匀绕在铁芯上，图2中1表示测量绕组，2表示附加绕组。附加绕组匝数根据试验设备参数确定，一般为10-100匝。试验时向附加绕组通入直流形成附加磁通以模拟剩磁，通入直流量的大小由铁芯磁滞回线上磁密-电流对应值推算得出。
实施例2
在本实施例中还提供了一种电流互感器中剩磁的试验装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图3是根据本发明实施例的一种电流互感器中剩磁的试验装置的结构框图一，如图3所示，该装置包括：
退磁模块32，用于对被测量的电流互感器进行退磁并测量被测量的电流互感器的第一误差；
处理模块34，耦合至退磁模块32，用于调节直流电源的电流量并向被测量的电流互感器通入电流量的直流电流；
测量模块36，耦合至处理模块34，用于在被测量的电流互感器处于稳态运行状态的情况下，测量被测量的电流互感器的第二误差以及被测量的电流互感器二次侧的电流波形；
确定模块38，耦合至测量模块36，用于根据第一误差、第二误差以及直流电流的电流量确定通入被测量的电流互感器的直流电量与被测量的电流互感器的误差之间的对应关系。
可选地，上述电流互感器中剩磁的试验装置可以但不限于应用于电流互感器剩磁研究的场景中。
可选地，上述电流互感器中剩磁的试验装置可以但不限于应用于电流互感器剩磁试验平台，例如：对电流互感器进行剩磁试验的装置等等。
通过上述装置，根据测量得到的退磁后的电流互感器的第一误差和助磁后的电流互感器的第二误差从而确定电流互感器的直流电量与误差之间的对应关系，从而能够用于研究剩磁对电流互感器误差的影响，并且测量出电流互感器二次侧的电流波形，从而可以利用直流电量模拟电流互感器中剩磁的过程，并且能够定量获得剩磁对电流互感器误差大小的影响，因此，提高了对电流互感器的剩磁研究的效率，从而解决了相关技术中对电流互感器的剩磁研究的效率较低的问题。
图4是根据本发明实施例的一种电流互感器中剩磁的试验装置的结构框图二，如图4所示，可选地，退磁模块32包括：
第一接通单元42，用于接通退磁电路向缠绕在被测量的电流互感器的铁芯上的附加绕组通入电流以消除被测量的电流互感器上的原有剩磁；
第二接通单元44，耦合至第一接通单元42，用于断开退磁电路并接通第一误差测量电路测量退磁后的被测量的电流互感器的第一误差。
可选地，在本实施例中，上述退磁电路可以但不限于包括：第一交流源、变压器和第一限流电阻，其中，第一交流源的一端接地，第一交流源的另一端与变压器的连接，变压器与附加绕组和第一限流电阻连接，第一限流电阻与附加绕组连接。
可选地，在本实施例中，上述变压器可以但不限于为自耦变压器。
图5是根据本发明实施例的一种电流互感器中剩磁的试验装置的结构框图三，如图5所示，可选地，处理模块34包括：
调节单元52，用于调节助磁电路中直流电源的电流量；
第三接通单元54，耦合至调节单元52，用于接通助磁电路向被测量的电流互感器通入电流量的直流电流。
可选地，在本实施例中，上述助磁电路可以但不限于包括：直流电压源和第二限流电阻，其中，直流电压源的负极与附加绕组连接，直流电压源的正极与第二限流电阻连接，第二限流电阻与附加绕组连接。
可选地，在本实施例中，助磁电路还可以但不限于包括：阻变流线圈，其中，阻变流线圈连接在第二限流电阻与附加绕组之间。
可选地，在本实施例中，上述直流电压源可以但不限于为可调直流电压源。
图6是根据本发明实施例的一种电流互感器中剩磁的试验装置的结构框图四，如图6所示，可选地，测量模块36包括：
第四接通单元62，用于接通第二误差测量电路测量处于稳态运行状态的被测量的电流互感器的第二误差；
获取单元64，耦合至第四接通单元62，用于获取被测量的电流互感器二次侧的电流波形。
可选地，在本实施例中，第一误差测量电路和第二误差测量电路可以但不限于为同一个误差测量电路。
可选地，在本实施例中，误差测量电路可以但不限于包括：第二交流源、标准电流互感器和互感器校验仪，其中，第二交流源分别与附加绕组、原有绕组和标准电流互感器耦合，标准电流互感器与互感器校验仪连接，互感器校验仪与被测量的电流互感器连接。
可选地，在本实施例中，第二交流源可以但不限于为可调交流源。
可选地，在本实施例中，标准电流互感器的准确等级可以但不限于为0.01s。
可选地，在本实施例中，如图2所示，被测量的电流互感器二次侧绕组分为测量绕组和附加绕组，分别均匀绕在铁芯上，图2中1表示测量绕组，2表示附加绕组。附加绕组匝数根据试验设备参数确定，一般为10-100匝。试验时向附加绕组通入直流形成附加磁通以模拟剩磁，通入直流量的大小由铁芯磁滞回线上磁密-电流对应值推算得出。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述模块分别位于多个处理器中。
下面结合本发明可选实施例进行详细说明。
本发明可选实施例提供了一种基于直流助磁模拟电流互感器铁芯剩磁的设计方法，用通入铁芯的直流量作为媒介，通过测量直流量与误差的关系曲线，定量获得剩磁影响电流互感器误差的程度。
图7是根据本发明可选实施例的直流助磁模拟电流互感器铁芯剩磁的等值电路图，如图7所示，ip、idc分别为一次侧电流和助磁电流；i’p、ie、is为折算到二次侧的一次总电流、励磁电流和二次电流；le为励磁电感；zct、zb分别为二次侧绕组阻抗、二次负荷阻抗；n1、n2、n3为电流互感器一次侧、二次侧、附加绕组匝数。
当电流互感器铁芯内存在剩磁时，剩磁会与铁芯内的交变磁通进行叠加，因为剩磁具有方向性，所以和剩磁同向的半个周期的铁芯磁通会增加，而方向相反的半个周期磁通则会减小。正是由于剩磁的作用，铁芯磁通正负半周不对称，并且容易达到饱和状态。
设0～t时间段，电流互感器二次侧的电压为u＝kcosωt，则根据电磁感应定律
由式(1)可知，由于剩磁的影响，励磁电流包含一部分恒定分量，此恒定分量会提高电流互感器的工作磁通。利用附加绕组向铁芯注入直流，由于直流磁化力的作用导致铁芯内部的磁畴整体向某一方向运动，在铁芯内部形成直流助磁，此种直流助磁虽然是人为施加，但是可以提高铁芯内交变磁通的工作点，达到与剩磁同样的效果。
假设电流互感器稳态运行时一次侧电流的表达式如公式(2)所示。公式(2)中a表示电流幅值，θ表示通入电流的相位。
ip＝asin(ωt+θ)(2)
根据图7可知的电路基本方程为：
式中：
将公式(3)进行拉普拉斯变换求解，可得励磁电流表达式为：
ie＝ie_dc+ie_ac+ie_dec(4)
式中：
由式(4)可知电流互感器铁芯励磁电流分为恒定直流分量ie_dc、恒定交流分量ie_ac、衰减分量ie_dec三部分。电流互感器稳定运行一段时间后，可视为励磁电流中衰减分量ie_dec＝0，则此时励磁电流则为：
假设二次负荷为纯电阻，并忽略漏阻抗，即tb＝0，则公式(5)可转化为：
公式(6)中：β＝arctan(ωts)。
对于实际中应用的电流互感器，
根据公式(7)可知，从附加绕组注入的直流在电流互感器稳态运行时会成为励磁电流恒定的一部分，在铁芯内部形成恒定的励磁磁通。比较公式(1)和公式(7)可知，两种情况下的励磁电流表达式相近，表达式的首项均表示直流助磁和剩磁在励磁电流内形成的恒定分量，此恒定分量会加速电流互感器的饱和，表达式的第二项均为电流互感器一次电流的，因此用直流助磁模拟电流互感器铁芯剩磁是可行的。
在本可选实施例中，直流助磁模拟剩磁的试验方法包括如下步骤：
步骤1，用交流退磁电路退去被试电流互感器铁芯中的原有剩磁。
步骤2，向一次侧通入交流，同时利用附加绕组通入直流助磁，通入直流量的大小根据铁芯磁滞回线上的磁密--电流对应值推算可得。
步骤3，当电流互感器稳态运行后测量电流互感器二次侧电流波形与测量误差。
综上所述，该剩磁产生的试验方法可以通过测量通入铁芯的直流量与电流互感器误差的关系曲线来研究剩磁对误差的影响，定量获得剩磁对电流互感器误差大小影响量。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求所述为准。
实施例4
本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，上述程序运行时执行上述任一项所述的方法。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
s1，对被测量的电流互感器进行退磁并测量被测量的电流互感器的第一误差；
s2，调节直流电源的电流量并向被测量的电流互感器通入电流量的直流电流；
s3，在被测量的电流互感器处于稳态运行状态的情况下，测量被测量的电流互感器的第二误差以及被测量的电流互感器二次侧的电流波形；
s4，根据第一误差、第二误差以及直流电流的电流量确定通入被测量的电流互感器的直流电量与被测量的电流互感器的误差之间的对应关系。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：u盘、只读存储器(read-onlymemory，简称为rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，简称为ram)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明的实施例还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，该程序运行时执行上述任一项方法中的步骤。
可选地，在本实施例中，上述程序用于执行以下步骤：
s1，对被测量的电流互感器进行退磁并测量被测量的电流互感器的第一误差；
s2，调节直流电源的电流量并向被测量的电流互感器通入电流量的直流电流；
s3，在被测量的电流互感器处于稳态运行状态的情况下，测量被测量的电流互感器的第二误差以及被测量的电流互感器二次侧的电流波形；
s4，根据第一误差、第二误差以及直流电流的电流量确定通入被测量的电流互感器的直流电量与被测量的电流互感器的误差之间的对应关系。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！