一種降低電流互感器測量誤差的方法及系統的製作方法
2023-11-05 13:07:22 5
一種降低電流互感器測量誤差的方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種降低電流互感器測量誤差的方法及系統，其中，方法包括步驟：實時讀取負載阻抗電壓值、判斷是否進入飽和狀態、計算補償電容值並控制晶閘管投切電容裝置以及電容補償後的測量誤差反饋；系統包括：包括電壓值讀取模塊、飽和判斷模塊、電容計算和控制模塊以及反饋模塊。本發明通過降低電流互感器飽和導致的測量誤差，有效提高了電流互感器的測量精度。
【專利說明】一種降低電流互感器測量誤差的方法及系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種降低電流互感器測量誤差的方法及系統，尤其是一種利用可控電 容補償技術動態補償勵磁支路勵磁電流來降低電流互感器測量誤差的方法及系統。
【背景技術】
[0002] 電流互感器誤差特性曲線是檢驗電流互感器輸出結果準確與否的依據，直接關係 著繼電保護裝置及測控裝置等二次設備能否正常運行。實際工作中，電網每年的運行方式 在發生變化，調度部門根據電網當年的實際運行情況，在每年年初下發當年各變電站內母 線的短路容量，該容量的變化將直接影響到電流互感器的工作性能。國網公司頒布的《城市 電網安全性評價（2011年版）》第3. 3. 6. 3條中明確規定："對已運行的母線、變壓器差動保 護電流互感器二次迴路負載進行10%誤差計算和分析，校核主設備各側二次負載的平衡情 況，並留有足夠裕度"。
[0003] 目前，各電力公司所轄不同電壓等級變電站內電流互感器數量眾多，且目前電子 式互感器並沒有得到大量應用，電磁式互感器仍是主流。當前電力公司僅利用設備通過大 量的手工工作得到校驗結果，一般校驗10%或5%誤差，而在設計參數受工作環境、老化等 影響後，測量精度卻不能夠得到保證。傳統採用並聯互感器或者減小負載阻抗去降低測量 誤差的方法存在設計複雜、實現困難或者效果不理想等問題，提高測量精度降低誤差一直 是困擾電力行業的一項重要技術難題。
[0004] 因此，有必要結合電力電子技術，通過實時檢測動態參數實現快速控制技術，補償 勵磁電流帶來的誤差，從而提高電流互感器測量精度。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題是現有降低電流互感器測量誤差採用並聯互感器或者 減小負載阻抗去降低測量誤差的方法存在設計複雜、實現困難或者效果不理想等問題，且 在對電流互感器測量校驗時仍然通過人工完成，測量精度不能夠得到保證。
[0006] 為了解決上述技術問題，本發明提供了一種降低電流互感器測量誤差的方法，在 電流互感器的二次迴路中並聯一個晶閘管投切電容裝置，晶閘管投切電容裝置投入的電容 器值由與各個電容器相連的晶閘管控制，具體包括如下步驟：
[0007] 步驟1，實時讀取從電流互感器二次側採集的負載阻抗電壓值，在讀取完成後進入 步驟2 ;
[0008] 步驟2,根據採集的負載阻抗電壓值計算電流互感器的二次側迴路電流，再利用電 流互感器的飽和判據判斷電流互感器是否進入飽和狀態，若進入飽和狀態，則進入步驟3， 若未進入飽和狀態，則向晶閘管投切電容裝置發送閉鎖晶閘管控制信號，並返回步驟1 ;
[0009] 步驟3,根據讀取的負載阻抗電壓值以及電流互感器的規定誤差值計算出晶閘管 投切電容裝置需要投入的補償電容值，再向晶閘管投切電容裝置的相應晶閘管發送開啟晶 閘管控制信號，並控制相應晶閘管的導通角大小，在控制完成後進入步驟4;
[0010] 步驟4,實時讀取晶閘管投切電容裝置進行電容補償後電流互感器二次側的實際 電流值，計算電流互感器在進行電容補償後的測量誤差，並判斷電流互感器的測量誤差是 否在規定的誤差範圍內，若超出規定範圍，則返回步驟2,若在規定範圍內，則本次誤差控制 結束。
[0011] 通過負載阻抗電壓值以及電流互感器的規定誤差值計算出晶閘管投切電容裝置 需要投入的補償電容值，再向晶閘管投切電容裝置的相應晶閘管發送開啟晶閘管控制信 號，並控制相應晶閘管的導通角大小，從而實時地對測量誤差進行電容補償，因晶閘管投切 電容裝置的電流補償了勵磁迴路電流，其流過二次迴路的電流能夠真實反映一次電流值， 降低電流互感器的測量誤差，達到提高測量精度的目的；通過實時讀取晶閘管投切電容裝 置進行電容補償後電流互感器二次側的實際電流值，計算電流互感器在進行電容補償後的 測量誤差，並判斷電流互感器的測量誤差是否在規定的誤差範圍內，從而實時地對補償結 果進行反饋控制，直到滿足規定的測量誤差範圍，使電流互感器具有較高的測量精度。
[0012] 作為本發明的進一步改進方案，還包括步驟5,定時循環進入步驟1。採用定時循 環，能夠長時間確保電流互感器具有較高的測量精度。
[0013] 作為本發明的進一步限定方案，步驟2中的飽和判據利用導數法獲得輸入電流和 輸出電流的變化率，若輸出電流的變化率不按輸入電流的變化率進行變化，而是變化率減 小或基本不變，則判斷電流互感器進入了飽和狀態。
[0014] 本發明還提供了一種降低電流互感器測量誤差的系統，包括電壓值讀取模塊、飽 和判斷模塊、電容計算和控制模塊以及反饋模塊，
[0015] 電壓值讀取模塊，用於實時讀取從電流互感器二次側採集的負載阻抗電壓值，在 讀取完成後啟動飽和判斷模塊；
[0016] 飽和判斷模塊，用於根據採集的負載阻抗電壓值計算電流互感器二次側的實際電 流值，再利用電流互感器的飽和判據判斷電流互感器是否進入飽和狀態，若進入飽和狀態， 則啟動電容計算和控制模塊，若未進入飽和狀態，則向晶閘管投切電容裝置發送閉鎖晶閘 管控制信號，並重新啟動電壓值讀取模塊；
[0017] 電容計算和控制模塊，用於根據讀取的負載阻抗電壓值以及電流互感器的規定誤 差值計算出晶閘管投切電容裝置需要投入的補償電容值，再向晶閘管投切電容裝置的相應 晶閘管發送開啟晶閘管控制信號，並控制相應晶閘管的導通角大小，在控制完成後啟動反 饋豐吳塊；
[0018] 反饋模塊，用於實時讀取晶閘管投切電容裝置進行電容補償後電流互感器的二次 側的實際電流值，計算電流互感器在進行電容補償後的測量誤差，並判斷電流互感器的測 量誤差是否在規定的誤差範圍內，若超出規定範圍，則重新啟動飽和判斷模塊，若在規定範 圍內，則本次誤差控制結束。
[0019] 採用電容計算和控制模塊能夠實時地對測量誤差進行電容補償，從而有效降低電 流互感器的測量誤差；採用反饋模塊能夠實時地對補償結果進行反饋控制，直到滿足規定 的測量誤差範圍，使電流互感器具有較高的測量精度。
[0020] 作為本發明的進一步改進方案，還包括定時循環模塊，用於定時循環啟動電壓值 讀取模塊。採用定時循環模塊能夠長時間確保電流互感器具有較高的測量精度。
[0021] 本發明的有益效果在於：（1)通過負載阻抗電壓值以及電流互感器的規定誤差值 計算出晶閘管投切電容裝置需要投入的補償電容值，再向晶閘管投切電容裝置的相應晶閘 管發送開啟晶閘管控制信號，並控制相應晶閘管的導通角大小，從而實時地對測量誤差進 行電容補償，因晶閘管投切電容裝置的電流補償了勵磁迴路電流，其流過二次迴路的電流 能夠真實反映一次電流值，降低電流互感器的測量誤差，達到提高測量精度的目的；(2)通 過實時讀取晶閘管投切電容裝置進行電容補償後電流互感器二次側的實際電流值，計算電 流互感器在進行電容補償後的測量誤差，並判斷電流互感器的測量誤差是否在規定的誤差 範圍內，從而實時地對補償結果進行反饋控制，直到滿足規定的測量誤差範圍，使電流互感 器具有較高的測量精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發明的方法流程圖；
[0023] 圖2為本發明的系統結構示意圖；
[0024] 圖3含勵磁支路的電流互感器等效模型；
[0025] 圖4為本發明添加了電容補償支路示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 如圖1所示，本發明提供的一種降低電流互感器測量誤差的方法包括如下步驟：
[0027] 步驟1，實時讀取從電流互感器二次側採集的負載阻抗電壓值，在讀取完成後進入 步驟2 ;
[0028] 步驟2,根據採集的負載阻抗電壓值計算電流互感器的二次側迴路電流，再利用電 流互感器的飽和判據判斷電流互感器是否進入飽和狀態，電流互感器的飽和狀態判斷是利 用導數法的飽和判據：
[0029] AI(t)-AI(t-At) | > K (1)
[0030] 其中，| AI(t)-AI(t_At) |為電流互感器二次側電流的二階導數，At為採樣間 隔，K為常數，可根據要求的不同靈敏度設置相應的值，一般為額定電流的1. 5?3. 5倍，若 進入飽和狀態，則進入步驟3,若未進入飽和狀態，則向晶閘管投切電容裝置發送閉鎖晶閘 管控制信號，並返回步驟1;
[0031] 步驟3,根據讀取的負載阻抗電壓值以及電流互感器的規定誤差值計算出晶閘管 投切電容裝置需要投入的補償電容值，如圖3含勵磁支路的電流互感器等效模型所示，當 沒有進行電容補償時，由分流、分壓原理可得：
[0032] 1^ = I"+L (2)
【權利要求】
1. 一種降低電流互感器測量誤差的方法，其特徵在於：在電流互感器的二次迴路中並 聯一個晶閘管投切電容裝置，所述晶閘管投切電容裝置投入的電容器值由與各個電容器相 連的晶閘管控制，具體包括如下步驟： 步驟1，實時讀取從電流互感器二次側採集的負載阻抗電壓值，在讀取完成後進入步驟 2 ； 步驟2,根據採集的負載阻抗電壓值計算電流互感器的二次側迴路電流，再利用電流互 感器的飽和判據判斷電流互感器是否進入飽和狀態，若進入飽和狀態，則進入步驟3,若未 進入飽和狀態，則向晶閘管投切電容裝置發送閉鎖晶閘管控制信號，並返回步驟1 ; 步驟3,根據讀取的負載阻抗電壓值以及電流互感器的規定誤差值計算出晶閘管投切 電容裝置需要投入的補償電容值，再向晶閘管投切電容裝置的相應晶閘管發送開啟晶閘管 控制信號，並控制相應晶閘管的導通角大小，在控制完成後進入步驟4; 步驟4,實時讀取晶閘管投切電容裝置進行電容補償後電流互感器二次側的實際電流 值，計算電流互感器在進行電容補償後的測量誤差，並判斷電流互感器的測量誤差是否在 規定的誤差範圍內，若超出規定範圍，則返回步驟2,若在規定範圍內，則本次誤差控制結 束。
2. 根據權利要求1所述的降低電流互感器測量誤差的方法，其特徵在於：還包括步驟 5,定時循環進入步驟1。
3. 根據權利要求1或2所述的降低電流互感器測量誤差的方法，其特徵在於：所述步 驟2中的飽和判據利用導數法獲得輸入電流和輸出電流的變化率，若輸出電流的變化率不 按輸入電流的變化率進行變化，而是變化率減小或基本不變，則判斷電流互感器進入了飽 和狀態。
4. 一種降低電流互感器測量誤差的系統，其特徵在於：包括電壓值讀取模塊、飽和判 斷模塊、電容計算和控制模塊以及反饋模塊， 所述電壓值讀取模塊，用於實時讀取從電流互感器二次側採集的負載阻抗電壓值，在 讀取完成後啟動飽和判斷模塊； 所述飽和判斷模塊，用於根據採集的負載阻抗電壓值計算電流互感器的二次側迴路電 流，再利用電流互感器的飽和判據判斷電流互感器是否進入飽和狀態，若進入飽和狀態，則 啟動電容計算和控制模塊，若未進入飽和狀態，則向晶閘管投切電容裝置發送閉鎖晶閘管 控制信號，並重新啟動電壓值讀取模塊； 所述電容計算和控制模塊，用於根據讀取的負載阻抗電壓值以及電流互感器的規定誤 差值計算出晶閘管投切電容裝置需要投入的補償電容值，再向晶閘管投切電容裝置的相應 晶閘管發送開啟晶閘管控制信號，並控制相應晶閘管的導通角大小，在控制完成後啟動反 饋豐吳塊； 所述反饋模塊，用於實時讀取晶閘管投切電容裝置進行電容補償後電流互感器的二次 側的實際電流值，計算電流互感器在進行電容補償後的測量誤差，並判斷電流互感器的測 量誤差是否在規定的誤差範圍內，若超出規定範圍，則重新啟動飽和判斷模塊，若在規定範 圍內，則本次誤差控制結束。
5. 根據權利要求4所述的降低電流互感器測量誤差的系統，其特徵在於：還包括定時 循環模塊，用於定時循環啟動電壓值讀取模塊。
【文檔編號】G01R35/02GK104122524SQ201410375219
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】陳恆祥, 鄧星, 李振興, 沈逸文, 趙珏斐, 陳馳, 張玥 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司南京供電公司, 江蘇省電力公司, 三峽大學