一种利用三维磁场测试电流互感器磁屏蔽的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于空间磁场检测技术领域，具体涉及一种利用三维磁场测试电流互感器 磁屏蔽的方法及系统。
【背景技术】
[0002] 电能表是电力企业中使用普遍的电测仪表，是《计量法》规定的强制检定贸易结算 的计量器具。国际法制计量组织（WML)制定R46对电能表抗磁屏蔽性提出了更高的要求， 规定400A/m工频磁场干扰对电能误差的影响不能超过一定范围，电能表中重要部件电流 互感器（电流传感器）对交变磁场较为敏感，在外磁场的干扰下会产生较大误差。因此，提 高电流互感器（电流传感器）对交变磁场的屏蔽效果尤其重。现阶段测量磁屏蔽效果时， 大多采用单一方向磁场源不具备旋磁特性，不能模拟球面磁场源，需人工变换方向才能实 现对屏蔽盒各个方位的测试，不能快速准确的测量其屏蔽效果，需耗费大量的人力成本且 加入较大的人为误差。
[0003] 目前尚未有将三维旋转磁场应用于电流互感器（电流传感器）磁屏蔽效能测量。 填补国内对互感器进行准确快速多方位测量磁场屏蔽效能的空白。同时，直接测量互感器 二次绕组的感应电压来评估其磁屏蔽效果的方法，易实现且具有很强的实用性。该方法对 电流互感器的形状和结构设计具有指导性作用。为电能表内部布局及品质控制提供了依 据。
[0004] 需要了解的是，三维旋转磁场由三个方向的正交磁g
从而形成空间 旋转磁场，如图1所示，其中空间磁场矢量g满足：
[0006] 式中的δ；# Ιζ.和Hs分别代表沿X、y、z轴的磁场矢量。
[0007] 同时，还可以通过改变各组线圈电流的频率、相位和幅值改变空间磁场的频率、相 位、幅值、方向，产生不同半径的球面磁场源，如图2所示，沿X、Y、Z某一轴方向的磁场H1, 其中：
[0008] Hi= μ rXNX Ii?
[0009] 式中，^为相对磁导率；N为线圈匝数，I i为产生X、Y、Z轴磁场对应的励磁电流。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的为解决现有技术的上述问题，本发明提供一种利用三维磁场测试电 流互感器磁屏蔽的方法及系统，本发明为屏蔽材料选取及结构的设计提供了依据，为了实 现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0011] -种利用三维磁场测试电流互感器磁屏蔽的方法，其特征在于：通过外部施加电 流IX、I#PIZ分别进入磁场发生器的三组励磁绕组产生三个正交磁场S；、S；和?ζ，形成不同 半径的空间球面磁场Η，对电流互感器进行各方位扫描，同时测量电流互感器二次绕组所产 生的感应信号，并计算得到电流互感器的磁屏蔽效果。
[0012] 优选地，所述电流Ιχ、1￥和I ζ通过励磁源输出而得到。
[0013] 优选地，还通过改变电流Ιχ、1￥和I ζ的频率、相位和幅值对电流互感器进行干扰， 测试电流互感器二次绕组所产生的感应电压信号进行再次测量。
[0014] 优选地，对所述电流互感器二次绕组测量的感应电压信号通过如下公式进行计算 得出屏蔽参数：
[0016] Δ U为电流互感器在交流磁场下产生的感应电压，SE为磁屏蔽效果；H为空间磁场 的大小。
[0017] -种利用三维磁场测试电流互感器磁屏蔽的系统，其特征在于：包括计算机、励磁 源、磁场发生器、信号转换器和mV表，所述计算机通过RS232线控制励磁源产生I x、Iy、足分 别进入磁场发生器产生三维旋转磁场，对电流互感器进行各方位扫描，电流互感器的二次 绕组N 2产生的感应电流通过信号转换器后，通mV表过测量二次绕组的感应电压，再将mV表 测量读取的感应电压传递给计算机进行数据处理。
[0018] 优选地，所述电流互感器置于磁场发生器产生的三维磁场空间中心处。
[0019] 优选地，所述磁场发生器包括三个磁辄、三组极头、三组励磁线圈和三组接线柱， 所述三个磁辄之间两两垂直正交，三组接线柱分别固定设置于三个磁辄两两正交处的外部 两侧，三组励磁线圈分别绕制在三组极头上，同一轴上的励磁线圈绕制方向保持一致，其靠 近磁辄的一端连接至对应的接线柱通入相同的电流，保证同轴的极头产生同向的磁场。
[0020] 综上所述，本发明由于采用了以上技术方案，本发明具有以下显著效果：
[0021] 本发明采用三维旋转磁场测量电流互感器、电流传感器或电压互感器的磁屏蔽性 能，为电流互感器、电流传感器或电压互感器的屏蔽材料选取及结构的设计提供了依据。 对电能表内部布局及品质控制具有指导性意义，达到提尚电能表计量准确性的目的。
【附图说明】
[0022] 为了更清楚地说明本发明实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现 有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附 图获得其他的附图。
[0023] 图1是空间磁场矢量图。
[0024] 图2是不同半径的球面磁场源矢量图。
[0025] 图3是本发明的一种利用三维磁场测试电流互感器磁屏蔽系统的原理图。
[0026] 图4是本发明的磁场发生器结构图。
[0027] 图5是本发明的磁场发生器磁的XOY方向的二维平面图。
[0028] 图6是本发明的电流互感器磁屏蔽效果测试原理图。
[0029] 图7是本发明的电传感器器磁屏蔽效果测试原理图。
【具体实施方式】
[0030] 下面将结合本发明实例中的附图，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。基于发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
[0031] 结合图3, 一种利用三维旋转磁场测试电流互感器磁屏蔽的方法，通过外部励磁装 置（励磁源）施加一组三个方向上的电流Ix、IdP I z分别进入磁场发生器产生三个正交 旋转的三维磁场S；、?ζ和?ζ，形成不同半径的空间球面磁场H，并对磁场空间内的电流互 感器进行各方位扫描，并对电流互感器的二次绕组N所产生的电流或电压感应信号进行测 量，然后对所述电流互感器测量的电压或电流信号通过如下公式进行计算得出屏蔽参数：
[0033] 式中，AU = Δ IXR，
[0034] 其中，Δ I为电流互感器在交流磁场下产生的感应电流，单位：安培（A) ; Δ U为电 流互感器在交流磁场下产生的感应电压，单位：毫伏（mV) ;R为取样电阻，单位：欧姆（Ω); H为空间磁场的大小，单位：安培/米（A/m) ;SE为磁屏蔽效果，单位：毫伏/(安培/米） (mV/(A/m))〇
[0035] 如图3所示，一种用于测试互感器磁屏蔽的系统，包括计算机、励磁源、磁场发生 器、信号转换器和mV表，所述计算机通过RS232线控制励磁装置产生I x、Iy、Iz分别进入磁 场发生器产生三维正交的旋转磁场空间，对电置于三维旋转磁空间的电流互感器感进行各 方位扫描，电流互感器的二次绕组N 2产生的感应电流通过信号转换器后，通过毫伏表（mV 表）测量二次绕组的感应电压，再将测量读取的感应电压传递给计算机进行分析处理，所 述信号转换器为I/V或V/V转换器。
[0036] 如图4所示，所述磁场发生器包括三个磁辄、三组极头、三组励磁线圈和三组接线 柱，所述三个磁辄之间两两垂直正交，三组接线柱分别固定设置于三个磁辄两