[發明專利]基于感應線圈的沖擊電流測量裝置的量值溯源方法及系統

有效

• 申請號: 202011260604.1
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112557732B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 李文婷;龍兆芝;范佳威;胡康敏;劉少波;雷民;周峰;余也鳳
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;中國電力科學研究院有限公司武漢分院;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R19/04;G01R35/00;G01R35/02
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 夏德政

本發明公開了一種基于感應線圈的沖擊電流測量裝置的量值溯源方法及系統，將感應線圈和二次測量設備分開進行刻度因數的溯源，使得溯源更具操作性，溯源過程包括：利用沖擊電流標準波源實現感應線圈沖擊刻度因數和時間參數的溯源；利用標準工頻電流互感器實現感應線圈在額定電流范圍內的刻度因數線性度溯源；利用電流方波源實現感應線圈的動態特性的溯源；利用沖擊電壓標準波源實現二次測量設備的沖擊刻度因數和時間參數的溯源；利用電壓方波源實現二次測量設備的動態特性的溯源。本發明給出了沖擊電流量值溯源的完整技術鏈條，能夠為建立沖擊電流標準測量系統奠定基礎，同時為解決電力系統及工業生產中的沖擊電流測量裝置校準試驗提供技術方法。

技術領域

本發明涉及大電流測量技術領域，并且更具體地，涉及一種基于感應線圈的沖擊電流測量裝置的量值溯源方法及系統。

背景技術

沖擊電流測量與校準技術廣泛應用于電力系統防雷及在線監測設備的性能試驗中，其測量準確性直接影響電力設備的防雷性能評價結果，關系到電力系統的安全穩定運行。保證沖擊電流測量系統測量準確度的唯一方法為量值溯源，認可的測量裝置需要定期與標準測量裝置進行比對校準。由于缺乏成熟的沖擊電流量值溯源方法和理論支撐，導致我國尚未建立沖擊電流測量標準，無法有效開展量值傳遞工作。因此，亟需開展沖擊電流溯源方法、標準裝置及校準技術研究。

圖1為典型指數型沖擊電流的波形示意圖，其中，波前時間為T₁，T₁＝1.25×T，半峰值時間為T₂，一般表示成T₁/T₂型沖擊電流波形，標準雷電沖擊電流的時間參數為8/20μs。圖2為矩形沖擊電流的波形示意圖，持續時間為T_d，總持續時間為T_t，一般表示為T_d/T_t型沖擊電流，比如500/700μs。

由于沖擊電流為暫態電流信號，具有短時性和不可復現性，相較于直流電流和工頻電流，接地點、轉換裝置的連接方式、沖擊電流發生器自身的電磁干擾、地電位抬升對測量儀器的影響、分析軟件、測量儀器及其轉換裝置的性能、環境條件等都將影響測量系統的測量水平。因此沖擊電流的量值溯源異常艱難，如何對沖擊電流測量裝置的刻度因數和時間參數溯源至國家標準，準確分離并提取各類影響因素參量并進行合理的評估困難重重。因此我國雖然從20世紀80年代就開始進行沖擊電流測量技術的研究，不斷探索如何改善沖擊電流轉換裝置的性能，提高沖擊電流的測量能力和水平，但依然遲遲未建立沖擊電流標準測量裝置。目前國際上各國計量院公布的校準能力中，具有沖擊電流的峰值和時間參數校準能力的只有德國PTB試驗室，該實驗室建立了20kA(8/20μs)的沖擊電流標準測量系統，刻度因數測量不確定度為5×10^-3(k＝2)，時間參數測量不確定度2×10^-2(k＝2)。

沖擊電流常用測量裝置有分流器及感應線圈。分流器直接串聯接入待測電流回路中，分流器具有響應快速的優良特性，但由于存在趨附效應，測量電流幅度及脈寬受限，且測量時需要斷開原電流回路接入，現場應用范圍受限；感應線圈基于磁感應定理對沖擊電流測量，測量時不需直接接入電流回路安裝更加便捷，測量幅度范圍更寬，在沖擊電流測量中應用的更加廣泛。如圖3所示，為基于感應線圈的沖擊電流測量裝置的示意圖，包括電流轉換裝置(感應線圈)和二次測量系統[數字記錄儀(數字示波器+衰減器)]，各參數含義如表1所示。對于沖擊電流的量值溯源方法，與沖擊電壓類似，國際上通行的方法為電流轉換裝置和二次測量設備分別進行刻度因數和時間參數的量值溯源。

表1參數表