計量用電流互感器的傳變特性及對電能計量的影響研究.pdf

1、功率器件與電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，造成了大量的諧波、間諧波以及沖擊性、非周期和高動態(tài)信號，這對電能計量形成新的挑戰(zhàn)。電流互感器是計量裝置的重要一環(huán)，復(fù)雜信號下的傳變特性將直接影響到電能計量的準(zhǔn)確性。然而，目前對于對電流互感器的傳變特性及其對電能計量的影響還缺乏系統(tǒng)性的研究。論文圍繞該問題，開展了以下研究。
　　論文研究了幾種常見電流互感器建模方法，發(fā)現(xiàn)J-A磁滯模型能夠反映復(fù)雜信號下電流互感器傳變特性，并因此作為電流互

2、感器的模型。針對J-A模型的不足之處進(jìn)行了改進(jìn)，采用微分進(jìn)化算法對J-A模型的參數(shù)進(jìn)行識別，建立了改進(jìn)的J-A靜態(tài)磁滯模型。推導(dǎo)了電流互感器一次側(cè)和二次側(cè)之間的傳變特性方程，結(jié)合J-A磁化理論下磁芯的靜態(tài)磁滯模型，建立了電流互感器的數(shù)值模型。
　　論文采用dsPACE仿真平臺搭建了半實物仿真實驗平臺。通過該平臺研究了含直流分量下電流互感器的暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)過程。同時仿真分析了改進(jìn)J-A模型在直流分量存在的情況下的磁滯回線曲線及傳變特性，

3、發(fā)現(xiàn)與實際測量的結(jié)果相吻合，驗證了模型的正確性。此外，論文還分析了含直流情況下電流互感器對電能計量的影響，研究發(fā)現(xiàn)，在含有直流的情況下，電流互感器的非線性特性將導(dǎo)致基波電能的減小及諧波電能增大。
　　論文運用單一頻率法與疊加單次諧波法研究了電流互感器的頻率特性。研究發(fā)現(xiàn)，兩種測試方法結(jié)果相似，說明了頻率的改變不足以使電流互感器由線性區(qū)進(jìn)入非線性區(qū)，由此提出了疊加多次諧波法，實現(xiàn)了電流互感器的頻率特性高效測量。根據(jù)電流互感器的等效電

4、路模型，推導(dǎo)出電流互感器的傳遞函數(shù)。另外，論文還從理論和實際數(shù)據(jù)兩個方面，分析了諧波負(fù)荷下電流互感器對電能計量的影響，表明在實際諧波負(fù)載下，由于諧波比差及功率因數(shù)角的影響，導(dǎo)致諧波功率誤差比諧波比差增大了10倍左右。
　　論文對工程信號進(jìn)行了分析，歸納了幾種常見的動態(tài)負(fù)荷模型，研究了不同動態(tài)負(fù)荷下電流互感器的傳變特性，采用復(fù)合誤差量化了傳變誤差。此外，用實際數(shù)據(jù)分析了動態(tài)負(fù)荷下電流互感器對電能計量的影響，證實了在動態(tài)負(fù)荷下由電流互