一种用于运行工况下电流互感器误差测量的装置的制作方法

本发明涉及互感器在线校准，具体涉及一种用于运行工况下电流互感器误差测量的装置。

背景技术：

1、互感器校验仪是用于检定电压互感器与电流互感器的专用设备，也可以用来测试电压负载箱与电流负载箱，还可以测试小电流、小电压、阻抗、导纳、相位及磁性材料等。目前国内互感器校准误差是采用互感器比较法，互感器校验仪作为误差测量关键单元，主要有以下几种工作原理：

2、1、直接比较式：包括两种类型，磁势比较和交流电桥比较型，其原理是从标准互感器(标互)和被测互感器输出的信号分别输入到互感器校验仪中，通过阻容分压器、磁势比较仪等模块，将差流信号分解成比值差和相位差。但由于该方法会将互感器校验仪自身误差直接叠加到最终的误差示值中，导致该原理在互感器误差测量中的精度不高，不能应用在较高准确度互感器的计量工作中。

3、2、测差式原理：该方法是将标互和被检互感器的二次信号分别送入互感器校验仪，通过差接电路及测量电路处理后，再与标互的二次电流进行比较，最终得出比值差和相位差。该原理只是测量两个互感器之间的差值，其引入的误差是互感器误差的误差。一般来说，不论检定哪一级别的互感器，只要标准互感器符合规定，而互感器校验仪的误差限值只要不大于±2％就足够了。因此校验仪准确度对互感器整体误差影响较小，但对两个对比的互感器而言要求必须变比相同，导致互感器多变比溯源中所需标互数量及维护难度加大。

4、直接比较式互感器校验仪，目前常用的只有磁势比较型与交流电桥型两种。测差式互感器校验仪，按其电路特点可分为电位比较型、电流比较型、电桥比较型与自动数显型。而自动数显型互感器校验仪近年来发展趋势较快，按其测差电路的特点又可以划分为若干种类型。

5、互感器在实验室环境下使用工频信号进行量值溯源，而在带电条件下需使用频率不同于工频的异频信号对互感器进行量值溯源，此带电校准方式称为异频法。在使用异频法的过程中，被测互感器的工作电流将同时具有工频、异频频率成分，常规互感器校验仪仅能处理单频率信号，在异频法的测量环境中使用将导致互感器校准结果出现偏差，如用简单常用的滤波技术，将引入新的相位误差、幅值误差等因素，也会对测量结果产生较大影响。因此现有的误差测量装置对于运行工况下的异频法并不适用。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种用于运行工况下电流互感器误差测量的装置，包括：

2、差电流合成单元，矢量运算单元，锁相指零单元和中控校准单元；

3、在电流互感器运行工况下，将升流装置接入被检电流互感器和标准电流互感器的一次两端，注入频率和幅值可调的一次电流；

4、将所述一次电流作为校准点电流，将待测频率及所述校准点电流与电网一次背景电流混叠形成混叠信号，将混叠信号与待测电流互感器进行耦合形成的二次信号作为待测信号；将待测频率及所述校准点电流与标准电流互感器耦合形成的二次信号作为标准参考信号；

5、将所述待测信号输入矢量运算单元，将所述参考信号分别输入矢量运算单元和差电流合成单元；

6、差电流合成单元，根据输入的所述参考信号合成与所述混叠信号中差电流大小相等方向机反的反向差电流，将所述反向差电流分别输入至矢量运算单元和中控校准单元；

7、矢量运算单元，将输入的待测信号和标准参考信号进行矢量取差，将获得的差值与输入的反向差电流进行矢量和平衡抵消，获得待测混频信号，并将所述待测混频信号输入至锁相指零单元；

8、锁相指零单元，用于过滤待测混频信号中的背景噪声，获得锁相输出信号，并将所述锁相输出信号输入至中控校准单元；通过动态调整锁相指零单元的指零频点、灵敏度进行指零检测；

9、中控校准单元，根据所述锁相输出信号和反向差电流，计算运行工况下电流互感器的误差。

10、进一步的，差电流合成单元，根据输入的所述参考信号合成与所述混叠信号中差电流大小相等方向机反的反向差电流，包括：

11、差电流合成单元，根据档位分压比、同向分量增益和正交分量增益，合成与所述混叠信号中差电流大小相等方向机反的反向差电流。

12、进一步的，差电流合成单元，包括：i-v转换器、分压器、移相器、放大器和矢量合成器。

13、进一步的，所述待测混频信号，具体为：

14、i2z＝(i2y-i20)＝iε+is

15、其中，i2z为待测混频信号，i2y为待测信号，i20为标准参考信号，iε为差电流，is为背景电流。

16、进一步的，锁相指零单元，包括：信号发生器、移相器、乘法器、低通滤波器和放大器。

17、进一步的，锁相输出信号，具体表示为：

18、

19、其中，u2b为锁相输出信号，u2a、分别为待测混频信号中待校准频率点的模值及相位，ur、分别为标准参考信号的模值及相位。

20、进一步的，中控校准单元，根据所述锁相输出信号和反向差电流，计算运行工况下电流互感器的误差，包括：

21、锁相指零单元指零时，通过动态调整放大器增益系数和差电流合成参数，当指零单元的输出信号小于设定阈值时，计算待测信号的比差fx和角差δx，其中，

22、

23、其中，fp、δp分别表示标准参考信号的同向分量和正交分量，i20标准参考信号，c1、c2为i-v转换器的转换常数，n1、n2为i-v转换器的转换补偿系数，g1、g2为放大器动态增益系数，k1、μ1、μ2分别为分压器档位分压系数、放大器同向分量增益系数、放大器正交分量增益系数。

24、本发明提供的一种用于运行工况下电流互感器误差测量的装置，采用中控校准算法、融合测差法和平衡法思想，可在混叠有强工频背景噪声及其谐波的现场运行工况下，无需停电即可完成对待测互感器误差的测量，具有准确度高、稳定性好、受环境噪声影响极小等特点。解决现有误差测量装置只能在工频下进行校准的技术问题。

技术特征：

1.一种用于运行工况下电流互感器误差测量的装置，其特征在于，包括：差电流合成单元，矢量运算单元，锁相指零单元和中控校准单元；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，差电流合成单元，根据输入的所述参考信号合成与所述混叠信号中差电流大小相等方向机反的反向差电流，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，差电流合成单元，包括：i-v转换器、分压器、移相器、放大器和矢量合成器。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测混频信号，具体为：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，锁相指零单元，包括：信号发生器、移相器、乘法器、低通滤波器和放大器。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，锁相输出信号，具体表示为：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，中控校准单元，根据所述锁相输出信号和反向差电流，计算运行工况下电流互感器的误差，包括：

技术总结
本发明公开了一种用于运行工况下电流互感器误差测量的装置，包括：将升流装置接入被检电流互感器和标准电流互感器的一次两端，注入频率和幅值可调的一次电流；一次电流作为校准点电流，将混叠信号与待测电流互感器耦合形成待测信号；将待测频率、校准点电流、标准电流互感器耦合形成标准参考信号；差电流合成单元，根据输入的参考信号，合成反向差电流；矢量运算单元，将输入的待测信号和标准参考信号进行矢量取差，通过获得的差值与输入的反向差电流，获得待测混频信号；锁相指零单元，用于指零检测；中控校准单元，根据锁相输出信号和反向差电流，计算运行工况下电流互感器的误差。解决现有误差测量装置只能在工频下进行校准的技术问题。

技术研发人员：周峰,殷小东,汪泉,雷民,张军,王斌武,祁欣,赵乾丞,陈卓,方田
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27