在等电位工作状态下校准多元感应分流器

提出了在等电位工作状态下校准多元感应分流器(multiple inductive current divider,MICD)的1种方法。在校准装置中加入由跟随器和电阻组成的I/V变换器,以使MICD各支路间的电流比例与其工作状态保持一致;用参考电流互感器(CT)提供独立的参考电流,以避免影响支路电流的比例关系。在20、55、400 Hz及1 kHz下对11支路MICD校准所得10:1电流比例的比值差合成标准不确定度优于0.2μA/A,相位差合成标准不确定度优于1.5μrad。

Signal processing for all fiber optical current transducer

The work principle of all fiber optical current transducer (AFOCT) was introduced. By analyzing the characteristic of photo-detector's output, a measurement and signal processing scheme based on sine wave modulation and demodulation was put forward for eliminating the influence of light intensity change and modulation degree change. A digital signal processing system and a calibration scheme were also advanced. The experimental data show that the mean ratio error is 0.016 74% for direct current and 0.035% for alternating current, and the correlation coefficient of linearity is up to 0.999 982 4, meeting the precision requirement of 0.2 grade. Stability experiments and temperature drift experiments show the AFOCT has a better stable capability.

磁调制式直流电流比较仪精密测量应用拓展的探索

磁调制式直流电流比较仪依托调制解调技术实现直流电流的高准确度变换,广泛应用于直流电阻、直流大电流及其比例的精密测量。为拓展直流电流比较仪在精密测量领域的应用,提出一种非常规直流电流比例的校准方法,通过二次电流的加减运算,解决标准比例数量受限的问题。通过实际测试,验证该方法的可行性。此外,提出基于直流电流比较仪的直流电阻器电流系数测量方法,通过比例调节的方式满足电流系数定义的同时,还消除了标准电阻器引入的误差。该方法经过四步测量,完成直流电阻值的自比较,得到电流系数的准确数值,具有不依赖上级标准器的特点。

直流分量和谐波分量对电流互感器传输特性影响

电流互感器二次侧电流能否真实反映一次侧电流会受到直流分量以及谐波分量的干扰,影响电能计量公平性以及继电保护装置能否准确动作。首先从理论上阐明了电流互感器的误差影响因素,然后通过仿真与实验分别探究了谐波分量和直流分量对电流互感器比值误差和相角误差影响的程度,为电流互感器在不同工况干扰下的误差提供了参考数据。仿真和实验结果一致表明,由于直流分量可能更多地转化成励磁电流,使得铁心励磁特性变差,从而对误差造成更大的影响,比值误差差影响最高在1%左右;而谐波分量产生的交变磁通可以通过铁心耦合到二次侧,所以谐波分量对误差的影响较小,比值误差影响不超过0.1%。

一种电力互感器校验的新方法

提出了一种电力互感器现场校验的新方法 ,介绍了其基本原理、校验电路及其装置结构组成。现场检验的试验数据与其他测试方法所得的数据比较结果表明 ,以所提方法为关键技术的互感器校验仪满足规程要求。

光源功率对光纤电流互感器的性能影响研究

超辐射发光二极管(SLD)光源作为光纤电流互感器光路中唯一的有源器件,其长期运行稳定性直接影响着互感器的性能。文章主要从SLD出光功率衰减对光纤电流互感器输出固定偏置、变比和相位的影响机理进行理论推导,结果表明在非理想数字闭环情况下,随着光功率的衰减,互感器输出固定偏置增大;同时光功率的衰减会导致电流互感器的信噪比降低,进而导致互感器输出的比值误差和相位误差增大。并对理论结果进行了实验验证,实验结果符合理论分析,其中光功率衰减对互感器相位误差的影响最大。

一种高准确度电子补偿式电流比较仪

电流互感器(CT)被广泛应用于电流的比例变换,但其准确度一般难以优于0.01%。具有更高准确度的电流比例变换装置,例如双级电流互感器或补偿式电流比较仪,由于使用上的限制,一般只用于工频电流比例的量值溯源或量值传递。针对于此,研发出一种利用电子线路补偿铁心励磁电流的即所谓电子补偿式电流比较仪(ECCC)。文中阐述这种电流比较仪的基本原理,理论分析其误差性能,并进行了误差校准试验。试验结果表明,该ECCC的准确度满足0.000 5级要求,既可作为一种高准确度的电流比例标准,也可用于工频电流的高准确度测量。

基于低温电流比较仪的微弱电流精密测量技术

研制了基于dc-squid(dc-superconducting quantum interference devices)的低温电流比较仪,通过实验及分析,其电流分辨率为7.1 fA/Hz1/2,比例误差小于10-11量级,将该低温电流比较仪应用于微弱电流精密测量,通过溯源到量子化霍尔电阻的1 kΩ标准电阻以及校准过的数字电压表对低温电流比较仪放大后的副边电流进行测量,进而构成微弱电流精密测量系统,实现微弱电流的精密测量,对于(1～10)μA的电流测量,理论标准不确定度小于1×10-8,最高可达到1×10-9;利用该测量系统对目前商用最好的微电流源表进行初步测量,其灵敏度远远高于源的稳定性,完全满足目前nA级以上微弱电流精密测量要求。

一种确定电流互感器在任意负荷下的误差计算方法

电流互感器的误差并非恒定不变,一般与二次负荷和一次工作电流有关。检定证书出具的是上下限负荷下的误差数据,无法知道在特定负荷点下的误差数值。通过计算给出了在已知这上下限负荷误差数据的条件下,确定任意负荷点下误差的计算方法,并通过实验验证了理论计算的准确性。结果表明,通过理论计算得到的值与实测值的偏差小于该准确度等级的两个修约间隔。因此,推导的任意负荷点下误差的计算方法能在实际工作中应用。

直流偏磁下电流互感器误差特性分析

直流偏磁会改变计量用电流互感器(TA)的传变特性,影响仪表测量、电能计量的准确性。通过建立等效电路模型,仿真直流偏磁前后励磁电流波形变化情况,定性分析出直流偏磁电流造成TA误差增大。基于TA电磁关系方程,利用全波傅里叶算法导出了TA传变误差的解析表达式。仿真算例验证了理论分析结果的正确性,定量给出了不同因素和直流偏磁共同作用下TA的三维误差曲线,表明比差、角差随直流偏磁电流的增大而增大,为计量用TA的设计和参数整定提供了科学依据。

一种新型电子式电流互感器模拟信号处理系统设计

在电力系统中,基于Rogowski线圈的电子式电流互感器已被广泛应用于电流测量。本文介绍的互感器采用新型模拟信号处理系统对Rogowski线圈输出的信号进行处理,完成电流的测量和过载保护功能。简化了设计过程、降低生产成本,并且提高了互感器的精度,可达到0·2级要求。

Sagnac型光纤电流互感器变比温度误差分析与补偿

为提高互感器的测量准确度,基于光路系统的琼斯矩阵模型,推导出了互感器归一化变比的数学表达式,并对其中的温度敏感参数进行了分析,结果表明:圆双折射不产生变比误差,足够大的圆双折射可以抑制线性双折射随温度变化造成的变比误差;相位延迟和温度系数满足一定条件的1/4波片,可以减小Verdet常数随温度变化造成的变比误差。通过螺旋缠绕传感光纤引入圆双折射来抑制线性双折射的影响,并对互感器的变比按敏感头的温度进行分段线性差值补偿,减小了变比误差。实验结果表明:在-30～70℃范围内,补偿前后互感器的变比误差由0.84%减小到0.22%,验证了补偿方法的适用性和有效性。

工作电流对热敏电阻测温的影响

热敏电阻是一种在航天领域广泛应用的测温元件 ,由于其一致性差 ,使用时必须给出每个元件的电阻—温度对应关系。在标定时 ,通过控制测量电流来防止热敏电阻发热。而在实际使用中 ,通过热敏电阻的电流很难控制 ,电流往往过大 ,引起热敏电阻发热 ,给测量带来误差。其误差取决于热敏电阻上消耗的功率。因此 ,选取温度上升值与热敏电阻上消耗的功率之比为修正系数 ,采用理论计算来对热敏电阻因电流增加所带来的测量误差进行修正。实践证明 ,修正系数在不同的温度与电流下基本不变。根据热敏电阻的型号和实际被测对象 ,测量出修正系数 ,用理论计算修正后将大幅减少电流引起的误差 ,保证测量的准确性。

谐波电能计量的比差与角差校正方法

分压电路、电流互感器（TA）的比例误差和电流互感器的相角误差是谐波电能计量装置误差的主要来源。本文在分析谐波电能计量的电压、电流信号采集与调理等效电路基础上，建立了谐波条件下的电能计量比差、角差的误差模型，提出了谐波电能计量的比差与角差修正方法；针对宽量程仪用电流互感器的非线性误差，通过多项式曲线拟合得到了修正模型，据此提出了选取曲线拐点作为电能计量校准点的比差、角差分段线性化校正方法，提高了全测量范围内的谐波电压、谐波电流和谐波电能计量准确度。在本文算法基础上研制的三相多功能谐波电能表的基波有功误差≤0．2％，基波无功误差≤1％，2-21次谐波电压测量误差≤2％、谐波电流测量误差≤5％、谐波相位测量误差≤5。，满足GB／T-14549-93的A类谐波测量仪器要求。

闭环光纤电流互感器误差分析与实验研究

介绍了一种电力输变电网络适用的光纤电流互感器,给出了一种基于DSP+FPGA的数字闭环信号检测方法,分析了互感器光路系统主要误差源及其相应抑制措施。依据电子式电流互感器标准IEC 60044-8,设计了互感器样机的各种准确度实验。实验结果表明:在-40～60℃范围内,样机对直流和交流电流的测量变比误差均小于±0.2%;室温条件下,直流电流测量变比误差小于0.1%,系统相位延迟约129.6′;工频电流15次以内谐波测量准确度优于0.2%,51次以内优于0.5%。研制的光纤电流互感器样机计量精度已经达到实用化要求。

计量用电流互感器在3种铁心条件下传变特性的试验与分析

计量用电流互感器(TA)作为最前端信号源器件,其性能直接影响电力仪器仪表的测量精度。文中通过试验与分析3种常用铁心TA的传变特性得出:TA的传变特性与铁心材料有关,具有非线性特性;超微晶铁心、坡莫合金铁心的TA传变特性明显优于硅钢片铁心的TA;用坡莫合金铁心和超微晶铁心的TA准确度可以达到0.1级;用硅钢片铁心TA准确度可以达到1级。选择性能优良的铁心材料,优化结构,是提高TA传变特性行之有效的方法。

不闭合全光纤电流互感器相间磁场干扰特性

针对全光纤电流互感器(FOCT)传感环不闭合易受相间磁场干扰的问题进行了研究,并提出了一种提高不闭合FOCT抗相间磁场干扰能力的新方法。建立了不闭合FOCT相间磁场干扰数学模型,通过理论研究和仿真分析得出传感环不闭合度、传感环半径、传感环缠绕匝数和相间距离是构成相间磁场干扰特性的主要因素,且总有两个最佳方位角,使得相间磁场不会干扰本相FOCT准确度。据此提出了一种最佳方位角优化方法,即通过将FOCT摆放到最佳方位角,来提高抗相间磁场干扰的能力。实验结果与理论分析相一致,并验证了所提方法的正确性。通过该方法,相间磁场干扰引起的误差由-0.27%下降到-0.02%,使不闭合FOCT满足0.2级要求。

继电保护电流测量回路极性检测方法

基于电流原理的继电保护是电力系统应用最广泛的主保护装置,其测量回路异常将直接导致保护设备误动或拒动,是电力系统应尽量预防的高风险事故。极性是保护二次系统电流测量回路的重要特征,但其现有检测方法仍较繁琐复杂,而且常常出现错检漏检事件,从而严重影响电力系统的安全性和可靠性。因此,有必要研究更为简易可靠的极性检测措施以确保电流测量回路极性的正确性。为此该文定义了广义变比,建立了继电保护电流测量回路极性辨识模型,分析了测量回路综合误差对极性监测的影响,并得到了测量回路极性故障判据。仿真分析验证了该方法的有效性。

电流互感器标准装置分析

电流互感器在电力系统中应用较广,仅针对应用于电能计量中的电流互感器的检定校准过程进行分析。在明确与此相关的名词述语的基础上,分析检定电流互感器的原理方法,建立了测量电流互感器比值误差和相位误差的数学模型。以0.2S级电流互感器作为例子,对额定电流的1%、5%、20%、100%、120%下数据进行分析,得出了对应的不确定度。

直流偏磁对测量用CT影响及补偿方法的研究

直流偏磁会改变测量用电流互感器(CT)的传变特性,直接影响电能计量与测量的准确性。分析了直流偏磁的产生机理,根据测量用CT的等效电路建立起仿真电路,研究了直流偏磁对测量用CT比差、角差及励磁电流的影响。结果表明直流偏磁的存在会使比差、角差向着不同方向增大,并会引起励磁电流增大、波形正负半周不对称、偶次谐波增加,严重影响CT的传变精度。提出了一种减少测量用CT计量与测量误差的补偿方法,仿真验证了该方法的有效性。