电流互感器计量研究探讨

电力科技　电流互感器计量研究探讨　袁卫　（国网西藏电力科学研究院计量中心，西藏拉萨８５００００）　互感器变比的影响相互抵消。为了达到此目的，则必须先确定１／４　波片初始位相差。理论分析结果表明：互感器全温变比误差在只有　波片受温度影响时约为０．６２７％；互感器全温变比误差在只有Ｖｅｒｄｅｔ　常数受温度影响时约为０．６３％：在经过波片和Ｖｅｒｄｅｔ常数互相补　偿后，互感器变比相对误差约为０．１１７％，这个效果还是非常令人满　意的。　【摘要】本文首先对新型电流互感器的工作原理进行了分析，　后对电流互感器对计量造成的误差进行了研究，并针对其中的一些　误差因素，提出了相应的具体改进措施。　【关键词】电流互感器；计量　在社会经济发展中，电能的应用占据着重要的地位，也是目前　人们生活生产中不可或缺的一部分。电能计量主要是电力企业保证　其生产效益的基础措施，其工作的有效性也决定了电力企业和电能　用户两者的经济效益。电力计量装置主要是由互感器、电能表和二　次回路组成的，且电流互感器是这些设备中的重要设备，同时也是　电能计量准确性的重要保证之一。相比于传统电流互感器，新型的　光纤电流互感器性能，在动态范围狭窄、绝缘性等方更好。因此，　新型光纤电流互感器计量研究是有必要的。　１光纤电流互感器主要工作原理　光纤电流互感器基于法拉第效应的原理，如图１所示。　图１光纤电流互感器原理图　法拉第磁光效应原理是指在外磁场影响下，从光源发送的单色　光在途经偏振器后，光在偏振面上发生旋转，从而产生出一个旋转　角度，旋转的角度与外界磁场强度的大小、光在介质中传播时与磁　场产生作用的长度以及材料本身固有的性质等有关。　法拉第磁光效应原理可用下述公式来进行描述：　ｅ　ｔ＝ＶＢＬ：　ＯＶ　ｆ　ＨｄＬ＝　ＯＶＮＩ　上式中：０　ｆ为线偏振光的法拉第旋转角度；ｕ　０为磁导率；　ｖ是费尔德常数；Ｈ为光传播方向上电流产生的磁场强度；Ｌ为　磁光介质的光传播路径：Ｎ为环绕载流体的光纤圈数，在环绕导体　一周的光闭合路径时Ｎ＝ｌ。从光源产生出的单色光在传播方向上　途经光起偏器就会变成偏振光，然后令其通过磁光介质，再到达光　路检偏器中，最后进入到光电探测仪器中　２光路误差分析　根据上述原理针对光纤电流互感器光路产生的误差做了分析，　其主要包括如下：对轴角度误差、起偏器消光比、线性双折射误差、　集成光学相位调制器误差、传感光纤Ｖｅｒｄｅｔ常数、１／４波片位相差　以及光源噪声等因素。互感器系统中最主要误差源是ｌ／４波片位　相差误差、线性双折射误差及传感光纤Ｖｅｒｄｅｔ常数。　（１）传感光纤Ｖｅｒｄｅｔ常数误差传感光纤Ｖｅｒｄｅｔ常数是光波波　长和环境温度的函数，对磁致旋光效应起着重要影响作用，其与互　感器变比成正比关系。通过稳定光源功率可以比较精确地控制中心　波长，那么磁光晶体Ｖｅｒｄｅｔ常数对于普通二氧化硅光纤来说，就同　温度成正比例关系。Ｖｅｒｄｅｔ常数和温度的正比例关系近似为：　ｌ／　。　¨　ｌ　Ｔｌ＝０．７×１０　由上式可以看出，当环境温度在一４Ｏ一６Ｏ℃区间内波动时，传感　光纤Ｖｅｒｄｅｔ常数会产生变化，这个变化会导致互感器变比漂移０．７％　左右，必须消除Ｖｅｒｄｅｔ常数变化带来的影响。　（２）光纤传感线性双折射误差从光源发出的光进入偏振器后会　因光的双折射而使光的偏振面发生旋转，其会导致产生一个与法拉　第磁效应偏角无任何差异的误差信号，这会造成光纤电流互感器测　试性能大幅降低，影响其实用化。消除双折射至关重要，而引发光　纤中双折射因素又分为自身固有因素和外界因素，自身固有因素主　要由生产工艺中光纤纤芯非圆导致，外界因素则是温度，形状和压　力等引起。上面分析了引发双折射的因素，为了消除其带来的影响，　可以通过改变传感光纤自身固有因素，或者引入大量圆双折射，而　通过降低光纤的非圆率及内应力则是减小固有双折射的有效方法。　（３）１／４波片位相差误差温度会影响１／４波片，令其发生变化，　进而导致光的偏振态发生变化，这会严重影响互感器的精度。下面　采取了补偿方法消除其影响，所谓的补偿方法就是令波片温度产生　的误差跟Ｖｅｒｄｅｔ常数受温度影响而产生的误差相反，达到其二者对　３实验测试　通过上述方法基本上可以消除大部分光路误差影响，下面是依　据标准（互感器标准ＩＥＣ　６００４４—８）做的实验。　．　（１）温度上升实验。先把待测互感器传感头部分放置在温度实　验箱中，然后把温度试验箱中温度调整为一３０—７０℃范围内令其变　化，在温度变化区间内分别设置测试点－３０℃，－１５℃，０℃，１５℃，　３０℃，５Ｏ℃，在这些测试点上分别保温６Ｏ分钟。每次在结束保　温前８分钟，分别对互感器样机输入不同采样点的直流电（采样点：　１５０　Ａ，３００　Ａ，４５０　Ａ，６００　Ａ，７５０　Ａ，９００　Ａ等），测得响应输出。　针对各个测试温度点分别求得样机温度点变化比。实验结果如图２　所示。　芒《蟮　勰嚣　～（２）精确度实验。室温条件下，对样机做稳态测量误差实验。　图２—３０５０℃互感器变化误差　　以月每３天为一个测试点，每次测试时，分别对互感器样机输入如　下采样点的直流电（采样点：１５０　Ａ，３００　Ａ，４５０　Ａ，６００　Ａ，７５０　Ａ，　９００　Ａ等），测得互感器样机响应输出。互感器变比凭借对应输入输　出通过以最小二乘方法拟合求得。　４减小互感器电能计量误差的几点措施　（１）采用高精度“Ｓ”电流互感器。在实际的电能运输中，一　些电路的负荷电流经常在不到额定负荷百分之三十的电能表中运　行。这要求供电企业必须采购“ｓ”级电流互感器，以保障电能计量　在１％一１２０９６负荷之间的准确计量。　（２）对电流互感器进行必要的检修。对于电流互感器的检测和　检修主要分为三个方面。首先在检查电流互感器的时候，应该对电　流互感器的铭牌和实际应用情况进行一定的核对，看其是否符合线　路工作要求；其次应该对电流互感器的一次或者二次回路进行细致　的检查，其工作的侧重点主要在于回路是否短路、伪接、开路以及　二次端子的换相和极性有没有错接等等；最后应该对电流互感器的　接线部分进行一定检测，保证接线的正确性，从而减少电流回路开　路和二次回路换相以及电流互感器多点接地等可能导致计量差错　甚至事故发生等情况的发生。　（３）调整电流互感器的误差。电能计量的误差还是主要取决于　互感器的误差和电能表本身的误差。因此在电能计量装置的实际运　用中，应该结合运行环境的特点，对电流互感器和电压互感器进行　科学合理的误差补偿，从而最大程度的减小互感器产生的误差。　５结语　电能计量作为电力应用的重要部分，在未来的发展中也将会有　其新的意义和内涵。作为一名电能计量管理人员，在当下更应该对　电流互感器的核心内容进行深入的了解，结合电流互感器在使用中　对电能计量的影响因素，尽可能的保证电能计量的精准性，从而最　大程度的提高电力企业的经济效益。　参考文献：　［１１牛利涛，彭全宁，兀鹏越．等．电流互感器铁心饱和对继电保护的影响　和处理方法ｌｌ１．现代电子技术，２０１２（３５）　【２１徐红丽．电流互感器为不完全星型接线中线断线对电能计量的影　响［Ｉ］．西南民族大学学报（自然科学版），２ｍ２（０￣．　【３】李霞，崔瑞，张冬冬．浅谈电流互感器二次绕组接线错误对电能计　量的影响Ⅱ１．新疆电力技术，２０１３（０１）．　２０１５．０５　ｌ　３１５