电流互感器检定中参数计算方法、装置及终端设备与流程

本发明属于电能计量技术领域，尤其涉及电流互感器检定中参数计算方法、装置及终端设备。

背景技术：

电流互感器是电力系统中的主要部件之一，是计量、测量工作中必不可少的元件。按照检定规程的规定，每两年都要对电流互感器进行检定。根据计量法的要求，主设备技术参数必须数据可靠、稳定。然而，对于特高压电流互感器由于线路中交换功率大，电流互感器电流比最高达到了6000a/1a，现场试验中根据检定规程要求，试验电流更是达到了7200a。在大电流互感器现场检验试验中，一次回路感抗要远大于电阻，大的回路感抗的存在大大增加了现场试验升流的难度，对电源容量的要求成倍提升，同时，对于调压器和升流器等以及无功补偿容量的要求也各不相同。当上述主设备技术参数无法满足电流互感器检定所需的数值时将影响电流互感器的检定结果。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了电流互感器检定中参数计算方法、装置及终端设备，以解决现有技术中无法对特高压电流互感器检定时主设备技术参数估算的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种电流互感器检定中参数计算方法，包括：

将一次侧导线设置为第一圆环，在第一圆环内设置第二圆环，测量一次侧导线对第二圆环上任意一点处的磁感应强度；所述第一圆环与第二圆环为同心圆；

根据第二圆环上任意一点处的磁感应强度确定一次侧导线产生的外磁链；

根据所述一次侧导线产生的外磁链确定一次侧导线的外自感；

根据一次侧导线的外自感和一次侧导线的内自感确定第一圆环的回路自感；

对所述第一圆环的回路自感进行线性拟合；

根据线性拟合的回路自感的值确定试验现场进行电流互感器误差测量时的设备参数。

可选的，所述测量一次侧导线对第二圆环上任意一点处的磁感应强度，具体包括：

选取第一圆环上一定角度处的电流元段并选取第二圆环上的一点(0,r)，确定所述电流元段在第二圆环的(0,r)处的磁感应强度为：

其中，i表示第一圆环内的源电流，θ表示电流元段与x轴的夹角，l表示第一圆环的一次侧导线长度，表示源电流的微小线元素，表示所述电流元段与第二圆环的(0,r)处距离的单位矢量，r表示第一圆环的圆环半径，r表示第二圆环的圆环半径。

可选的，所述测量一次侧导线对第二圆环上任意一点处的磁感应强度，还包括：

根据确定第一圆环的一次侧导线对第二圆环的(0,r)处的磁感应强度为：

其中，第二圆环上任意一点处的磁感应强度与第二圆环的(0,r)处的磁感应强度相同。

可选的，所述根据第二圆环上任意一点处的磁感应强度确定一次侧导线产生的外磁链，具体包括：

根据第二圆环的半径确定第二圆环的元面积，根据所述第二圆环的元面积和所述第二圆环上任意一点处的磁感应强度确定穿过元面积的磁通为：

dφm＝b·2πrdr

可选的，所述根据第二圆环上任意一点处的磁感应强度确定一次侧导线产生的外磁链，还包括：

根据所述穿过圆面积的磁通和一次侧导线的直径确定一次侧导线产生的外磁链为：

其中，ψ0表示外磁链，d表示一次侧导线的直径。

可选的，所述根据所述一次侧导线产生的外磁链确定一次侧导线的外自感，具体包括：

根据外磁链和回路电流的正比关系，确定一次侧导线的外自感为：

其中，l0表示一次侧导线的外自感。

可选的，所述根据一次侧导线的外自感和一次侧导线的内自感确定第一圆环的回路自感，具体包括：

根据导线内自感的计算公式确定一些导线的内自感为：

其中，li表示一次侧导线的内自感。

可选的，所述根据一次侧导线的外自感和一次侧导线的内自感确定第一圆环的回路自感，还包括：

对一次侧导线的内自感和一次侧导线的外自感求和，并将所述求和值作为一次侧导线的回路自感：

l＝lo+li

本发明实施例的第二方面提供了一种电流互感器检定中参数计算装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述电流互感器检定中参数计算方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述电流互感器检定中参数计算方法的步骤。

本发明实施例，通过逐步计算圆形模型的一次侧导线产生的磁感应强度、外磁链、外自感，并结合圆形模型的一次侧导线产生的内自感确定圆环模型的一次侧导线的自感，对圆环模型的一次侧导线的自感进行线性拟合；并根据线性拟合的回路自感值确定试验现场进行电流互感器误差测量时主设备所需的技术参数，通过计算圆形模型对应的电感值，并以圆形模型对应的电感值为上限，进而确定试验现场的回路自感的参数，以提高特高压电流互感器误差测量时对主设备技术参数设置的可靠性，确保主设备参数满足特高压电流互感器检定时的条件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的电流互感器检定中参数计算方法的实现流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一次回路圆形模型示意图；

图3是本发明实施例提供的电流互感器检定中参数计算装置的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

图1示出了电流互感器检定中参数计算方法的实现流程示意图，详述如下：

步骤s101：将一次侧导线设置为第一圆环，在第一圆环内设置第二圆环，测量一次侧导线对第二圆环上任意一点处的磁感应强度；所述第一圆环与第二圆环为同心圆。

容易理解的，对于同一周长的一次侧导线，将其设置为圆形模型时电感量最大，因此，对于一定长度的一次侧导线计算在圆形模型下的电感值，并将圆形模型下的电感值作为实际回路中电感值的上限，进而根据所计算的参数值，也就是电感值的上限来估算进行电流互感器误差测量时主设备的技术参数，以保证主设备的技术参数满足进行特高压电流互感器误差检测的条件。

可选的，所述测量一次侧导线对第二圆环上任意一点处的磁感应强度，具体包括：

选取第一圆环上一定角度处的电流元段并选取第二圆环上的一点(0,r)，确定所述电流元段在第二圆环的(0,r)处的磁感应强度为：

其中，i表示第一圆环内的源电流，θ表示电流元段与x轴的夹角，l表示第一圆环的一次侧导线长度，表示源电流的微小线元素，表示所述电流元段与第二圆环的(0,r)处距离的单位矢量，r表示第一圆环的圆环半径，r表示第二圆环的圆环半径。

参见图2，圆环1为一次侧导线组成的第一圆环，圆2为第二圆环。由于一次侧导线为圆形，一次侧导线对于第二圆环上任意一点处的磁感应强度均相同，选取较为特殊的第二圆环2上的一点(0,r)，计算此点处的磁感应强度。在计算一次侧导线所形成的第一圆环1对于(0,r)点处的磁感应强度时，采用微积分的思想，将圆形导线分为无数个电流元，并对所有电流元在(0,r)点产生的磁感应强度进行积分求和来计算(0,r)点处的磁感应强度。

具体的，参见图2，根据毕奥-萨伐尔定律可以计算出一次侧导线在空间任意一点处所激发的磁场，此处假设电流元与(0,r)点之间的距离为d，则一次侧导线对(0,r)点产生的磁感应强度为：

根据第一圆环的半径、第二圆环的半径、电流元与x轴间的夹角等与电流元与(0,r)点之间的距离之间的关系：d²＝(rcosθ)²+(rsinθ-r)²，可以确定一次侧导线对(0,r)点产生的磁感应强度为：

可选的，所述测量一次侧导线对第二圆环上任意一点处的磁感应强度，还包括：

根据确定第一圆环的一次侧导线对第二圆环的(0,r)处的磁感应强度为：

其中，第二圆环上任意一点处的磁感应强度与第二圆环的(0,r)处的磁感应强度相同。

值得注意的是，磁感应强度为矢量，是具有方向的，三个矢量的方向符合右手定则，磁感应强度的方向为垂直平面向外。而本申请中公式提到的磁感应强度指的为磁感应强度的大小。

步骤s102：根据第二圆环上任意一点处的磁感应强度确定一次侧导线产生的外磁链。

当磁场由某一电流回路产生后，则穿过此回路所限定面积的磁链与回路中的电流有正比关系。即磁链为电感与电流的乘积，磁链又表示为与整个线圈相交的磁通的总和。由此，可以通过磁通间接得出自感。需要注意的是，此处的磁链为外磁链，与外磁链对应的自感为外自感。

可选的，所述根据第二圆环上任意一点处的磁感应强度确定一次侧导线产生的外磁链，具体包括：

根据第二圆环的半径确定第二圆环的元面积，根据所述第二圆环的元面积和所述第二圆环上任意一点处的磁感应强度确定穿过元面积的磁通为：

dφm＝b·2πrdr

此处的元面积指的为微元面积，第二圆环的面积为s＝πr²，微分后的微元面积为ds＝2πr，进而可以确定磁感应强度穿过元面积的磁通。

可选的，所述根据第二圆环上任意一点处的磁感应强度确定一次侧导线产生的外磁链，还包括：

根据所述穿过圆面积的磁通和一次侧导线的直径确定一次侧导线产生的外磁链为：

其中，ψ0表示外磁链，d表示一次侧导线的直径。

此处的积分上限为r-d/2，这是由于将一次侧导线的中心线作为一次侧导线的平均位置。

步骤s103：根据所述一次侧导线产生的外磁链确定一次侧导线的外自感。

根据磁链与自感和电流之间的关系可以确定出一次侧导线的外自感。

可选的，所述根据所述一次侧导线产生的外磁链确定一次侧导线的外自感，具体包括：

根据外磁链和回路电流的正比关系，确定一次侧导线的外自感为：

其中，l0表示一次侧导线的外自感。

将第二圆环任意一点处的磁感应强度值代入外磁链的公式中，就可以确定一次侧导线的外自感。

步骤s104：根据一次侧导线的外自感和一次侧导线的内自感确定第一圆环的回路自感。

可选的，所述根据一次侧导线的外自感和一次侧导线的内自感确定第一圆环的回路自感，具体包括：

根据一次侧导线内自感的计算公式确定一次侧导线的内自感为：

其中，li表示一次侧导线的内自感。

在理想情况下，由磁导率为μ0的一次侧导线构成的圆环，一次侧导线横截面的直径为d，一次侧导线构成的圆环的半径为r，圆环内的电流均匀分布在一次侧导线截面上，当圆环的半径r远大于一次侧导线截面半径d/2时，一次侧导线的内自感可以足够接近地按长直导线情形计算。长直导线的内电感为：

l表示为导线的长度，在这里为导线的周长l＝2πr，代入上述公式，可确定圆环一次侧导线的内自感。

可选的，所述根据一次侧导线的外自感和一次侧导线的内自感确定第一圆环的回路自感，还包括：

对一次侧导线的内自感和一次侧导线的外自感求和，并将所述求和值作为一次侧导线的回路自感：

l＝lo+li

步骤s105：对所述第一圆环的回路自感进行线性拟合。

对于确定的第一圆环的回路自感，其积分式为超几何模型，不易采用具体公式进行表示。根据试验特性及实际情况，对于公式所在区间采用描点法进行曲线拟合，并经拟合后发现，在实际回路长度区间内，曲线结果具有非常高的线性度，故直接采用线性拟合。

例如，对于周长为20米的一次侧导线，当一次侧导线围城的圆环半径为3.18米时，采用积分软件计算一次侧导线的内自感、外自感及内自感与外自感之和，通过计算可知lo＝26.95μh，li＝1.00μh，l＝27.95μh。同时，多次改变一次侧导线的周长和半径，并计算一次侧导线的内自感与外自感之和。将一次侧导线的半径r值作为x轴，将半径r所对应的自感的二分之一次方作为y轴，进行描点拟合，发现当一次侧导线为圆形模型时，所形成的圆形半径与自感之间的关系为：导线为圆形模型时电感量最大，因此，在电流互感器检定的验现场，无需对于导线形成的不同形状下自感分别计算，采用圆形模型下的电感值去确定主设备的技术参数，即可满足特高压电流互感器误差检定时的实验条件。

步骤s106：根据线性拟合的回路自感值确定试验现场进行电流互感器误差测量时的设备参数。

在确定自感与一次侧导线半径之间的关系后，通过一次侧导线的半径即可确定一次侧导线的自感，再通过自感值与一次侧导线的电流值来确定电源容量，根据电源容量调节对应的调压器装置的容量及无功补偿容量，进而根据不同的补偿位置确定主设备所需的容量。根据一次侧导线的回路自感值确定主设备的技术参数，如：电源容量、调压器装置的容量、无功补偿容量和升流器装置的容量等属于本领域的现有技术，这里不再赘述。

上述电流互感器检定中参数计算方法，通过将一次侧导线设置为圆形模型，逐步计算圆形模型的一次侧导线产生的磁感应强度、外磁链、外自感，并结合圆形模型的一次侧导线产生的内自感确定圆环模型的一次侧导线的自感，对圆环模型一次侧导线的自感进行线性拟合；并根据线性拟合的回路自感值确定试验现场进行电流互感器误差测量时主设备所需的技术参数，通过计算圆形模型对应的电感值，并以圆形模型对应的电感值为上限，进而确定试验现场的主设备技术参数，以提高电流互感器误差测量时对主设备技术参数设置的可靠性。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

实施例二

图3是本发明一实施例提供的电流互感器检定中参数计算装置100的示意图。如图3所示，该实施例的电流互感器检定中参数计算装置100包括：处理器110、存储器120以及存储在所述存储器120中并可在所述处理器110上运行的计算机程序121，例如确定自感的积分程序。所述处理器110执行所述计算机程序121时实现上述各个电流互感器检定中参数计算方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至106。

所述电流互感器检定中参数计算装置100可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述电流互感器检定中参数计算装置可包括，但不仅限于，处理器110、存储器120。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是电流互感器检定中参数计算装置设备100的示例，并不构成对电流互感器检定中参数计算装置3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述电流互感器检定中参数计算装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器110可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器120可以是所述电流互感器检定中参数计算装置100的内部存储单元，例如电流互感器检定中参数计算装置100的硬盘或内存。所述存储器120也可以是所述电流互感器检定中参数计算装置100的外部存储设备，例如所述电流互感器检定中参数计算装置100上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard，smc)，安全数字(securedigital，sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器120还可以既包括所述电流互感器检定中参数计算装置100的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器120用于存储所述计算机程序以及所述电流互感器检定中参数计算装置所需的其他程序和数据。所述存储器120还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。