[发明专利]零磁通直流电流互感器电子测量单元误差检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及高压直流输电技术领域，具体涉及一种零磁通直流电流互感器电子测量单元误差检测方法及装置。

背景技术

高压直流输电系统目前在我国得到了快速发展，特别是在近几十年国家电网公司和南方电网公司所属区域内电网建设了很多座±500kV、±800kV直流换流站，同时马上还要建设±1000kV直流输电系统。目前，各电压等级直流输电系统中一般采用传统的电磁式直流电流互感器或电子式直流电流互感器来测量直流侧的直流电流信号，而直流电流互感器输出的二次直流信号是否准确和正常，是直流输电系统的直流控制保护能否正确动作的重要因素之一。

目前，在高压直流输电系统中最常用的直流电流互感器为零磁通直流电流互感器(Zero flux DC current transformer，DCCT)，其中DCCT的电子测量单元又是零磁通直流电流互感器能否正确、及时反映一次直流电流量的重要测量单元。如图1所示，零磁通直流电流互感器主要包括5个线圈绕组(辅助绕组N1、N2、N3，补偿绕组N4，校准绕组N5)、三个铁芯(T1、T2、T3)、峰值检测器、功放、振荡器、负载电阻以及输出功放。铁芯T1、T2、T3分别对应辅助绕组N1、N2、N3，匝数相同的补偿绕组N4和校准绕组N5并联并围绕三个铁芯(T1、T2、T3)。校准绕组N5在校准补偿绕组N4时，与补偿绕组N4解开并联，正常运行时补偿绕组N4和校准绕组N5并联使用。一次绕组及补偿绕组N4，校准绕组N5分别与三个铁芯T1、T2、T3交链。正常工作时，铁芯T1、T2由振荡器激励，进入饱和状态。此时若一次电流Id≠0，将导致铁芯进一步饱和，电流陡增。峰值检测器通过图中的电阻感应到电流的陡增(正负峰值)，并向功放提供校正信号，后经功放提供一个电压进而产生一个二次电流I2，二次电流I2流经负载电阻形成输出电压，且该输出电压通过输出功放放大后输出。其中，二次电流I2流过补偿绕组N4、校准绕组N5时会产生磁通I2W2(W2为二次绕组匝数，包含补偿绕组N4和校准绕组N5的绕组)来平衡一次电流Id在铁芯T1、T2、T3中产生的磁通，使得铁芯的饱和程度降低，峰值检测器检测不到峰值。因此可以看出，二次电流I2可以反映一次电流Id，通过测量二次电流I2在负载电阻上形成的直流电压信号，即可得到一次电流信号大小，实现直流电流测量目的。实际上，由于功放有限的增益和磁通量漂移，原边和副边磁势不能保持平衡。为了恢复安匝数平衡，需要形成一个具有负反馈的系统，此时，磁积分器实现了该目的。磁通的一切变化都会在辅助绕组N3上产生感应电压，感应电压在积分器反相输入端驱动，从而改变功放输出的二次电流I2，使得原边和副边绕组产生的磁势完全平衡。因二次电流I2流过补偿绕组N4、校准绕组N5产生的磁通I2W2与一次电流Id在铁芯T1、T2、T3中产生的磁通相平衡，故一次绕组及补偿绕组N4、校准绕组N5共同作用于铁芯T1、T2、T3后，整体的磁通量为零，也就是I2W2＝IdW1，W1为一次通流回路匝数。

依据已有文献，现有技术的DCCT电子测量单元主要基于三种原理：第一种是从磁化电流波形的成份来进行分析利用零磁通平衡时，检测线圈被正弦波激励后所产生的磁化电流中只有奇次谐波成分，偏离平衡时则有偶次谐波成份，且以二次谐波为主，故采用检测二次谐波的方法来检测出直流信号。第二种是从磁化电流的幅度大小来进行分析，依据正弦波信号激励检测线圈而产生的磁化电流在零磁通平衡时存在半波对称性，在偏离平衡时，磁化电流的半波不对称，而通过检测正弦信号驱动检测线圈而产生的磁化电流的正负峰值来检测被测电流的检测信号。第三种是将两个相同的检测磁芯上的检测线圈平均分为四组，每个检测磁芯上两组，同一检测磁芯上的线圈绕向相同，不同检测磁芯的线圈绕向相反，通过线圈组合使磁化电流的奇次波相抵消，偶次谐波相加，以此来获得被测电流的检测信号。由于DCCT电子测量单元的准确性、功能完好性关系到直流控制和保护系统能否正确动作，进而关系到整个直流输电系统能否安全、稳定运行。同时，目前DCCT电子测量单元的现场检测主要为人工比对方式，数据的准确性、及时性较差，整个检测过程耗时较长，自动化程度不高，效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的上述技术问题，提供一种能够满足直流输电系统中零磁通直流电流互感器电子测量单元现场误差检测的需要，能够适应现代直流输电系统控制保护的需求，使用方便、检测快速高效、简单易行、经济性高、可靠性和安全性好的零磁通直流电流互感器电子测量单元误差检测方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：