高精度磁调制式直流电流测量方法
【专利摘要】一种高精度磁调制式直流电流测量方法，对测量线圈的磁通量、线圈的横截面积、磁感应强度或磁通密度以及环形骨架磁性材料的磁导率进行测量，设定：为1匝线圈的磁通量，为N匝线圈的总磁通量，S为线圈的横截面积，B为磁感应强度或磁通密度，μ为环形骨架磁性材料的磁导率，利用公式并选取配置参数在磁芯材料的μ-H曲线中选择一段工作区间，使测量线圈电感值与被测直流电流呈线性关系。利用非接触式直流电流互感器进行测量。本发明可以实现磁芯电感值与被测直流电流之间呈线性关系，从而使到达基准电压的时刻与被测直流电流呈线性关系，消除了现存直流电流测量结果中非线性误差，提高了测量精度。
【专利说明】高精度磁调制式直流电流测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及直流供电漏电保护及故障检测【技术领域】，更具体地说，特别涉及一种 高精度磁调制式直流电流测量方法。
【背景技术】
[0002] 在超高压、大电网、大容量、自动化、智能化的格局下，大规模的电力系统是当今各 个国家的发展方向。保证电力系统安全可靠运行，杜绝大型事故发生率是一个需要重点关 注的问题。
[0003] 直流供电系统为电力系统的运行设备、控制保护设备和信号监测设备提供基础电 源。直流系统经过长时间运行后，由于潮湿、雨水等天气原因和各种人为原因造成其绝缘下 降，成为电力系统安全运行的隐患。一旦事故发生，由直流系统绝缘故障造成二次保护设备 拒动作或者误动作将会给国家和人民造成巨大经济损失。
[0004] 直流系统运行期间需要利用"直流系统绝缘监测装置"对其进行长期监测，一旦系 统母线对地绝缘情况下降时，必须快速查找故障支路，防止故障蔓延影响整个电力系统的 安全运行。
[0005] 对故障支路漏电流采集是进行直流系统对地绝缘电阻检测的关键。直流电流互感 器可以实现漏电流的采集。因此，直流电流互感器的性能指标直接关系到检测的准确性，研 究高精密直流电流互感器能够实现故障的准确定位，对电力系统的安全运行起着重要的作 用。
[0006] 目前可用于直流漏电流测量的互感器主要基于霍尔原理制成，霍尔电流传感器价 格低，测量信号范围宽，但是当信号较小时，则表现出灵敏度不够、稳定度较差，抗干扰能力 差等问题。
[0007] 故障原因分析：小电流故障检测与定位要求互感器具有很高的精确度，但是现存 方法在测量过程中，电感L与被测直流电流I呈非线性关系，测量结果具有非线性误差，导 致无法精确测量小电流故障。
[0008] 请参考图1，图1为U与H的关系曲线。在图1中分别描述了磁感应强度B、磁导 率U与磁场强度H之间的关系曲线。从图中可以看出，磁导率与磁场强度之间存在一种非 线性关系，即与被测电流存在非线性关系。磁导率U与磁场强度H呈非线性关系，导致电 感L与被测直流电流I呈非线性关系，因此直流电流的测量结果具有非线性误差。
【发明内容】
[0009] 有鉴于此，本发明提供了一种高精度磁调制式直流电流测量方法，以解决上述问 题。
[0010] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0011] 一种高精度磁调制式直流电流测量方法，
[0012] 首先确定测量线圈，并对所述测量线圈的磁通量、线圈的横截面积、磁感应强度或 磁通密度以及环形骨架磁性材料的磁导率进行测量，并取得测量数据：
[0013] 设定为1匝线圈的磁通量，V = 为N匝线圈的总磁通量，S为线圈的横截面 积，B为磁感应强度或磁通密度，y为环形骨架磁性材料的磁导率，采用如下公式：
[0014]
【权利要求】
1. 一种高精度磁调制式直流电流测量方法，其特征在于， 首先确定测量线圈，并对所述测量线圈的磁通量、线圈的横截面积、磁感应强度或磁通 密度以及环形骨架磁性材料的磁导率进行测量，并取得测量数据： 设定为1匝线圈的磁通量，V = ~为N匝线圈的总磁通量，S为线圈的横截面积，B 为磁感应强度或磁通密度，μ为环形骨架磁性材料的磁导率，i为励磁电流，I为被测直流 电流，采用如下公式：
为线圈的有效磁路，当线圈尺寸确定时，为已知量，Ltl为被测直流电流I =O时测量线圈的电感值，按照测量要求，因为此时I = O为定值，所有Ltl也应为一定值，即 不受励磁电流i变化的影响。兼顾励磁电流i = 〇和i尹〇两种情况，可选择〃。=1?! + t ' 此时，无论μ C1如何变化，测量线圈的电感值一直为Ltl，因此可选择参数C1 = 0,即外作 为在磁芯材料的μ -H曲线上的静态工作点，即I = 0时的工作点。以静态工作点为参考， 选取μ-H曲线上的一段曲线作为合适的工作区间，确定工作区间内即I尹0时的参数Cp k，使测量线圈电感值与被测直流电流呈线性关系，利用基于该测量线圈的非接触式直流电 流互感器进行被测直流电流的测量。
【文档编号】G01R19/00GK104374984SQ201410648428
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】胡正伟, 谢志远, 裴兆鹏, 王力崇 申请人:华北电力大学（保定）