[發明專利]零磁通直流電流互感器電子測量單元誤差檢測方法及裝置

無效

• 申請號: 201410336101.6
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104101856A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 徐先勇;歐朝龍;孟軍;羅志坤;陳福勝;王珂;陳浩;向華
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網湖南省電力公司;國網湖南省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R35/02
• 分類號: G01R35/02
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;譚武藝

技術領域

本發明涉及高壓直流輸電技術領域，具體涉及一種零磁通直流電流互感器電子測量單元誤差檢測方法及裝置。

背景技術

高壓直流輸電系統目前在我國得到了快速發展，特別是在近幾十年國家電網公司和南方電網公司所屬區域內電網建設了很多座±500kV、±800kV直流換流站，同時馬上還要建設±1000kV直流輸電系統。目前，各電壓等級直流輸電系統中一般采用傳統的電磁式直流電流互感器或電子式直流電流互感器來測量直流側的直流電流信號，而直流電流互感器輸出的二次直流信號是否準確和正常，是直流輸電系統的直流控制保護能否正確動作的重要因素之一。

目前，在高壓直流輸電系統中最常用的直流電流互感器為零磁通直流電流互感器(Zero?flux?DC?current?transformer，DCCT)，其中DCCT的電子測量單元又是零磁通直流電流互感器能否正確、及時反映一次直流電流量的重要測量單元。如圖1所示，零磁通直流電流互感器主要包括5個線圈繞組(輔助繞組N1、N2、N3，補償繞組N4，校準繞組N5)、三個鐵芯(T1、T2、T3)、峰值檢測器、功放、振蕩器、負載電阻以及輸出功放。鐵芯T1、T2、T3分別對應輔助繞組N1、N2、N3，匝數相同的補償繞組N4和校準繞組N5并聯并圍繞三個鐵芯(T1、T2、T3)。校準繞組N5在校準補償繞組N4時，與補償繞組N4解開并聯，正常運行時補償繞組N4和校準繞組N5并聯使用。一次繞組及補償繞組N4，校準繞組N5分別與三個鐵芯T1、T2、T3交鏈。正常工作時，鐵芯T1、T2由振蕩器激勵，進入飽和狀態。此時若一次電流Id≠0，將導致鐵芯進一步飽和，電流陡增。峰值檢測器通過圖中的電阻感應到電流的陡增(正負峰值)，并向功放提供校正信號，后經功放提供一個電壓進而產生一個二次電流I2，二次電流I2流經負載電阻形成輸出電壓，且該輸出電壓通過輸出功放放大后輸出。其中，二次電流I2流過補償繞組N4、校準繞組N5時會產生磁通I2W2(W2為二次繞組匝數，包含補償繞組N4和校準繞組N5的繞組)來平衡一次電流Id在鐵芯T1、T2、T3中產生的磁通，使得鐵芯的飽和程度降低，峰值檢測器檢測不到峰值。因此可以看出，二次電流I2可以反映一次電流Id，通過測量二次電流I2在負載電阻上形成的直流電壓信號，即可得到一次電流信號大小，實現直流電流測量目的。實際上，由于功放有限的增益和磁通量漂移，原邊和副邊磁勢不能保持平衡。為了恢復安匝數平衡，需要形成一個具有負反饋的系統，此時，磁積分器實現了該目的。磁通的一切變化都會在輔助繞組N3上產生感應電壓，感應電壓在積分器反相輸入端驅動，從而改變功放輸出的二次電流I2，使得原邊和副邊繞組產生的磁勢完全平衡。因二次電流I2流過補償繞組N4、校準繞組N5產生的磁通I2W2與一次電流Id在鐵芯T1、T2、T3中產生的磁通相平衡，故一次繞組及補償繞組N4、校準繞組N5共同作用于鐵芯T1、T2、T3后，整體的磁通量為零，也就是I2W2＝IdW1，W1為一次通流回路匝數。

依據已有文獻，現有技術的DCCT電子測量單元主要基于三種原理：第一種是從磁化電流波形的成份來進行分析利用零磁通平衡時，檢測線圈被正弦波激勵后所產生的磁化電流中只有奇次諧波成分，偏離平衡時則有偶次諧波成份，且以二次諧波為主，故采用檢測二次諧波的方法來檢測出直流信號。第二種是從磁化電流的幅度大小來進行分析，依據正弦波信號激勵檢測線圈而產生的磁化電流在零磁通平衡時存在半波對稱性，在偏離平衡時，磁化電流的半波不對稱，而通過檢測正弦信號驅動檢測線圈而產生的磁化電流的正負峰值來檢測被測電流的檢測信號。第三種是將兩個相同的檢測磁芯上的檢測線圈平均分為四組，每個檢測磁芯上兩組，同一檢測磁芯上的線圈繞向相同，不同檢測磁芯的線圈繞向相反，通過線圈組合使磁化電流的奇次波相抵消，偶次諧波相加，以此來獲得被測電流的檢測信號。由于DCCT電子測量單元的準確性、功能完好性關系到直流控制和保護系統能否正確動作，進而關系到整個直流輸電系統能否安全、穩定運行。同時，目前DCCT電子測量單元的現場檢測主要為人工比對方式，數據的準確性、及時性較差，整個檢測過程耗時較長，自動化程度不高，效率較低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對現有技術的上述技術問題，提供一種能夠滿足直流輸電系統中零磁通直流電流互感器電子測量單元現場誤差檢測的需要，能夠適應現代直流輸電系統控制保護的需求，使用方便、檢測快速高效、簡單易行、經濟性高、可靠性和安全性好的零磁通直流電流互感器電子測量單元誤差檢測方法及裝置。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：