[發(fā)明專利]互感器寄生阻抗平衡補(bǔ)償?shù)幕ジ衅鳒y量電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410691794.0
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104459596B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王育松;鄭映;王亞雄
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市普元電力技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01R35/02
• 分類號: G01R35/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種互感器寄生阻抗平衡補(bǔ)償?shù)幕ジ衅鳒y量電路，屬于模擬信號測量電路技術(shù)領(lǐng)域。其技術(shù)方案包括互感器的一輸出端和運(yùn)放電路的反相輸入端間設(shè)置有電阻R1，所述運(yùn)放電路的輸出端與其同相輸入端之間設(shè)置有電阻R4，在互感器的另一輸出端串聯(lián)一電阻R2后與所述運(yùn)放電路的同相輸入端間設(shè)置有電阻R5，所述運(yùn)放電路的反相輸入端與輸出端連接有電阻R3，R2、R5之間施加直流電壓Vref；其中電阻R1、R2、R3、R4、R5和互感器的二次側(cè)等效阻抗R0符合以下條件：R4/R3＝R5/(R1+R2+R0)。該技術(shù)真正的實(shí)現(xiàn)了互感器的零負(fù)載測量，只需要很小的一點(diǎn)能量，就能把一次側(cè)的信息，傳遞給二次側(cè)，從而能夠明顯地提高互感器的測量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模擬信號測量電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及互感器寄生阻抗補(bǔ)償?shù)臏y量電路。

背景技術(shù)

現(xiàn)代社會，電力能源廣泛使用，安全用電(電路保護(hù))、公平用電(準(zhǔn)確計(jì)量計(jì)費(fèi))、合理用電(節(jié)能減排)等等，均需要以準(zhǔn)確測量電流等參數(shù)為基礎(chǔ)。然而在發(fā)電、變電、輸電、配電和用電的線路中電流大小懸殊，從幾安到幾萬安都有。為便于計(jì)量、保護(hù)和控制，需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，另外線路上的電壓一般都比較高，如直接測量是非常危險(xiǎn)的，必須要有傳感元件轉(zhuǎn)換為測量設(shè)備可以接受的弱信號。

電流的測量傳感元件，最常用的是電流互感器，結(jié)構(gòu)較為簡單，由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵芯以及構(gòu)架、殼體、接線端子等組成，能夠很方便地將大電流轉(zhuǎn)換為測量設(shè)備可以接受的小電流信號，并起到電氣隔離作用，保證了測量設(shè)備的安全可靠穩(wěn)定工作。此外生產(chǎn)工藝相對簡單且技術(shù)成熟，成本低，也能做到相對比較好的測量精度，因而被廣泛應(yīng)用。

電流互感器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)的，與變壓器的原理一樣。如圖1所示，施加在一次繞組兩端(L1、L2)的電動勢E1在一次繞組中產(chǎn)生交變的一次電流I1，I1在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通￠1，交變的磁通￠1分別在一次與二次繞組上感應(yīng)出交變的感生電動勢E1′與E2。E2在二次繞組與負(fù)荷Z構(gòu)成的閉環(huán)中形成感生電流I2。反過來，I2也同樣在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通￠2，交變的磁通￠2也分別在一次與二次繞組上感應(yīng)出交變的感生電動勢E1″與E2′。根據(jù)楞次定律及能量守恒定律，￠2總是阻礙￠1的變化，E1′、E1″與E1反向，E2′與E2反向，正是這種阻礙，才使得一次則電流I1的信號傳遞給二次側(cè)電流I2，這種傳遞實(shí)際上就是一種能量的傳遞。

理想的互感器及其測量電路，一、二次繞組無內(nèi)阻，鐵芯無磁阻，鐵芯電阻無窮大，二次輸出的阻抗為零，這樣，一次電流在互感器中產(chǎn)生的能量，可以毫無損耗的傳遞給二次側(cè)，則有I1N1＝I2n2，也即I2/I1＝N1/n2。

然而，實(shí)際中，這是不可能的，至少現(xiàn)有技術(shù)條件還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到。對于一個(gè)實(shí)際的互感器及其測量電路，一、二次繞組都有阻抗(主要是電阻和感抗，容抗完全可以忽略不計(jì))，尤其是二次繞組，扎數(shù)多，線徑細(xì)，因而寄生阻抗大。鐵芯有磁阻及阻抗，對于儀用互感器，其二次側(cè)往往還有負(fù)載，因而實(shí)際的互感器，是存在不小的誤差的，包括角差和比差。自電流互感器產(chǎn)生以來，經(jīng)過不斷努力探索，已基本弄清楚，互感器的誤差，基本是由以下因素構(gòu)成：

1、勵(lì)磁損耗與鐵損。一次側(cè)電流I1必須要有一部分電流I01來磁化鐵芯，使得鐵芯中產(chǎn)生磁通，I01N1稱為磁安匝或勵(lì)磁磁動勢；此外I1還會有一部分電流I02，因?yàn)榇磐ù┻^鐵芯時(shí)，在鐵芯內(nèi)部形成渦流而消耗掉，這部分損耗，稱為鐵損。鐵芯材料磁導(dǎo)率越大，所需的I01越小，誤差越小。鐵芯電阻越大，感生渦流越小，I02越小，誤差越小。

2、二次負(fù)載大小和性質(zhì)。二次負(fù)載，包括二次繞組的寄生阻抗。誤差與二次負(fù)載成正比，但負(fù)載增大后，鐵芯磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，磁導(dǎo)率稍有提高，所以誤差略小于正比增加。

3、二次繞組的匝數(shù)。誤差與二次繞組匝數(shù)的平方成反比。因此增加二次繞組匝數(shù)，能減少互感器的誤差。但增加二次繞組匝數(shù)的同時(shí)會增加二次繞組內(nèi)阻，二次回路總阻抗變大，一定程度上增加了誤差。

4、電網(wǎng)的頻率。頻率越大，誤差越大，這本身又和鐵芯特性有關(guān)。