一种电磁式电流互感器远程自校准方法及系统

本发明属于电磁学计量校准，特别是涉及一种电磁式电流互感器远程自校准方法及系统。

背景技术：

1、电流互感器是用来变换输电线路上电流的电器产品，在电力系统中大量使用。电流互感器传统的校准方法多为离线现场校准，比较法是电流互感器最常用的校准方法之一。

2、比较法的原理是将被测电流互感器与同变比的高准确度等级电流互感器进行比较。根据基尔霍夫电流定律，将被测电流互感器与同变比的高准确度等级标准电流互感器一次串联形成电流回路，将标准电流互感器和被检电流互感器的二次电流进行反向串联得到差流，并将差流送入测量回路，经放大、切换、滤波等处理环节后分别采集出同相分量和正交分量，再经适当运算在互感器校验仪上显示被检电流互感器的比值误差和相位误差。依据高准确度等级的电流互感器误差已知的特性，通过互感器校验仪得到的测量数据，就可以得到被测电流互感器的误差。

3、传统的电流互感器校准方法一般需将被测仪器仪表脱离原有的环境专门送至校准机构进行校准，这种方法不仅不够便利，还会延误工作时间。采用自校准的方法可以在误差精度满足的前提下，提高便利性，同时保证环境的一致性。尤其对于集成在大型设备中不易拆卸的电测设备，若能实现测量自校准将会更加便利。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电磁式电流互感器远程自校准方法及系统，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种电磁式电流互感器远程自校准方法，包括以下步骤：

3、利用单片机输出的校准后的标准小电流，基于等安匝法，得到电流互感器的非线性励磁电流误差，即第一比差和第一角差；

4、将所述电流互感器二次侧连接二次负载，测量一段时间内所述电流互感器的所述非线性励磁电流误差的平均值，即第二比差平均值和第二角差平均值；

5、基于所述第一比差、第一角差、第二比差平均值、第二角差平均值，得到所述电流互感器的比差误差量和角差误差量；

6、将所述比差误差量和所述角差误差量分别叠加到所述电流互感器的所述非线性励磁电流误差的各相应点上，得到所述电流互感器的各点真实误差；

7、基于所述各点真实误差，在所述电流互感器的电流输出端使用误差校准补偿电流完成所述电流互感器的自校准。

8、可选的，所述标准小电流由实验室高稳定度标准电流源提供，并基于北斗共视远程传递到所述单片机，对所述单片机输出的标准小电流进行校准，得到所述校准后的标准小电流。

9、可选的，所述得到第一比差和第一角差的具体步骤为：

10、计算电流互感器的误差ε，公式如下：

11、

12、其中，i1、i2、i0分别表示一次绕组和二次绕组的磁感电流以及励磁电流的矢量；k表示一次绕组和二次绕组的匝数的比值；

13、通过测量得到i0和i2，依据上述公式(4)计算得到所述电流互感器的误差，将所述误差表示为复数形式，则有：

14、ε＝f+jδ    (5)

15、其中，f为所述第一比差，δ为所述第一角差。

16、可选的，所述得到所述电流互感器的比差误差量和角差误差量具体为：

17、将所述第一比差和所述第一角差分别记为f1和δ1，将所述第二比差平均值和第二角差平均值分别记为f2和δ2，则所述比差误差量和所述角差误差量分别为：

18、δf＝f1-f2       (6)

19、δδ＝δ1-δ2        (7)。

20、另一方面，本发明提供了一种电磁式电流互感器远程自校准系统，包括：

21、实验室端，用于提供标准电流源信号；

22、现场被校端，用于对电流互感器进行现场校准；

23、所述实验室端和所述现场被校端通过计算机远程通讯连接。

24、可选的，所述实验室端包括：

25、标准电流源模块，用于输出一定规格的标准小电流；

26、电流采样放大模块，用于对所述标准小电流进行采样及放大；

27、a/d转换模块，用于对所述电流采样放大模块采集到的信息进行a/d转换；

28、电流校验装置主机模块，用于与所述现场被校端进行远程通信。

29、可选的，所述现场被校端包括：

30、中央处理器模块，用于控制所述现场被校端的各个功能模块；

31、北斗授时模块，用于通过北斗时间接收机与所述实验室端进行同步；

32、wifi远程通信模块，用于与电流校验装置主机模块进行远程通信；

33、人机交互模块，用于使用者与所述现场被校端进行数据交互；

34、串行通讯模块，用于向所述中央处理器模块输入电流互感器的电流误差信息；

35、系统电源模块，用于输出误差校准补偿电流。

36、可选的，所述现场被校端还包括：

37、数字多用表，用于采集所述电流误差信息；

38、计算机，用于将所述数字多用表采集到的所述电流误差信息发送给所述串行通讯模块。

39、本发明的技术效果为：

40、本发明利用电流互感器校准的等安匝法原理得到电流互感器的励磁电流误差，再结合使用小电流标准电流源将电流互感器的线性误差校准出来，就可以得到在实际使用大电流情况下，电流互感器的真实误差，形成完整的电流互感器误差。设计了一套误差自校准系统集成励磁电流校准模块及小电流标准电流源校准模块，可以实现电流互感器不停机实时在线远程自校准。利用上述方法为电流互感器的远程量值传递及自校准提供了一种新的思路。

技术特征：

1.一种电磁式电流互感器远程自校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电磁式电流互感器远程自校准方法，其特征在于，所述标准小电流由实验室高稳定度标准电流源提供，并基于北斗共视远程传递到所述单片机，对所述单片机输出的标准小电流进行校准，得到所述校准后的标准小电流。

3.根据权利要求1所述的电磁式电流互感器远程自校准方法，其特征在于，所述得到第一比差和第一角差的具体步骤为：

4.根据权利要求1所述的电磁式电流互感器远程自校准方法，其特征在于，所述得到所述电流互感器的比差误差量和角差误差量具体为：

5.一种电磁式电流互感器远程自校准系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的电磁式电流互感器远程自校准系统，其特征在于，所述实验室端包括：

7.根据权利要求5所述的电磁式电流互感器远程自校准系统，其特征在于，所述现场被校端包括：

8.根据权利要求7所述的电磁式电流互感器远程自校准系统，其特征在于，所述现场被校端还包括：

技术总结
本发明公开了一种电磁式电流互感器远程自校准方法及系统，方法包括：利用单片机输出的校准后的标准小电流，基于等安匝法，得到第一比差和第一角差；将电流互感器二次侧连接二次负载，测量一段时间内电流互感器的第二比差平均值和第二角差平均值；基于上述数据，得到电流互感器的比差误差量和角差误差量；将比差误差量和角差误差量分别叠加到电流互感器的非线性励磁电流误差的各相应点上，得到电流互感器的各点真实误差；基于各点真实误差，在电流互感器的电流输出端使用误差校准补偿电流完成电流互感器的自校准。本发明可以得到在实际使用大电流情况下电流互感器的真实误差，本发明实现了电流互感器不停机实时在线远程自校准。

技术研发人员：方立德,宋英睿,王蜜,王小杰,赵宁,韦子辉
受保护的技术使用者：河北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16