[发明专利]一种电能表电流互感器过饱和特性参数测量系统及方法

权利要求书

1.一种电能表电流互感器过饱和特性参数测量系统，其特征在于：包括临界饱和电流测量单元、过饱和特性处理单元，

所述临界饱和电流测量单元，包括电流源、可调电阻、临界饱和电流测量电路，所述电流源通过被测的电流互感器分别与临界饱和电流测量电路的信号输入端、可调电阻相连接，所述电流源还与临界饱和电流测量电路直接连接，所述可调电阻还与临界饱和电流测量电路的调节输出端相连接，所述临界饱和电流测量单元做为临界饱和电流测量单元的接口端与过饱和特性处理单元的接口端相连接，

所述饱和特性处理单元，包括MCU处理器、显示屏、RS232通信电路，所述MCU处理器做为饱和特性处理单元的接口端与临界饱和电流测量单元的接口端相连接，所述MCU处理器还分别与显示屏、RS232通信电路相连接，所述RS232通信电路与测试终端相连接。

2.根据权利要求1所述的一种电能表电流互感器过饱和特性参数测量系统，其特征在于：所述电流源为输出低噪工频正弦波电流信号的电流源。

3.根据权利要求1所述的一种电能表电流互感器过饱和特性参数测量系统，其特征在于：所述临界饱和电流测量电路为AD采样电路，内置24位AD采样芯片，所述24位AD采样芯片的型号为ADS1210采样芯片。

4.根据权利要求1所述的一种电能表电流互感器过饱和特性参数测量系统，其特征在于：所述临界饱和电流测量单元、过饱和特性处理单元之间通过SPI通信总线相连接。

5.根据权利要求1所述的一种电能表电流互感器过饱和特性参数测量系统，其特征在于：所述可调电阻的阻值可调，构成标称电阻，可调电阻范围在5欧姆到1K欧姆之间。

6.基于权利要求1-5任一项所述的电能表电流互感器过饱和特性参数测量系统的测量方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤(A)，通过测试终端发送测试启动命令和测试参数，过饱和特性处理单元根据接收到的启动命令和测试参数，控制临界饱和电流测量单元启动进行电流互感器过饱和特性参数测量；

步骤(B)，将可调电阻的阻值调节为设定值，形成标称电阻，并启动电流源，电流源输出电流给被测的电流互感器，电流源输出电流随时间从零开始线性增大，并逐渐增大到最大输出值；

步骤(C)，过饱和特性处理电路持续测试得到被测的电流互感器输出的二次电流信号的过零点，并判断该过零点是否出现饱和；若出现饱和，则记录二次电流信号的峰值，停止电流源的电流输出，并执行步骤(D)；若当前信号峰值小于等于上个周期的峰值且未出现饱和，停止电流源的电流输出，增加可调电阻设定值，并执行步骤(B)；若当前信号峰值大于上个周期的峰值且未出现饱和，执行步骤(C)；

步骤(D)，MCU处理器接收电流源停止电流输出位于饱和时的电流信号，并根据电能表电流互感器过饱和特性，计算得到电能表电流互感器的饱和特性参数；

步骤(E)，将计算得到电能表电流互感器的饱和特性参数，通过显示屏显示，并传送给测试终端。

7.根据权利要求6所述的电能表电流互感器过饱和特性参数测量系统的测量方法，其特征在于：步骤(C)，判断该过零点是否出现饱和，是根据电流互感器的磁芯饱和时，电流互感器的输出电流将下降为零实现的，通过检测电流信号的波形是否提前过零，若提前过零，且电流互感器饱和。

8.根据权利要求6所述的电能表电流互感器过饱和特性参数测量系统的测量方法，其特征在于：步骤(D)，根据电能表电流互感器过饱和特性为二次负载近似纯阻特性。

9.根据权利要求8所述的电能表电流互感器过饱和特性参数测量系统的测量方法，其特征在于：步骤(D)，计算得到电能表电流互感器的饱和特性参数，包括以下步骤，

(D1)，由于电能表电流互感器的二次负载近似纯阻，则二次电流与感应电动势成正比，则电流互感器的磁通φ为二次电流的积分，如下式所示：

φ＝(1/N₂)∫e₂dt＝(R/N₂)∫I₂dt

其中，N₂为二次匝数、e₂为感应电动势、R为二次阻抗、I₂为二次电流；

(D2)，当相位从0度到180度定积分，获得的电流互感器磁通为饱和磁通φmax，电流互感器处于临界饱和状态，如下式所示：

其中，电流源增加一次电流直到二次电流的输出出现过零点间时间变短，则一次电流为临界饱和电流有效值为I_1pumn，对应的二次电流的峰值I_2pun；

(D3)，由于电流互感器的饱和磁通φmax不可变，临界饱和下，二次阻抗R与I_2pun成反比，当二次阻抗从R调整到R_de，对应的临界饱和下二次电流峰值I_2pu，如下式所示：

I_2pu＝R/R_de*I_2pun

(D4)，电能表要满足的短时过电流有效值为I_1maxm、峰值为I_1max，基于饱和磁通不可变的特性，得到饱和时的相位x，如下式所示：

其中，x为饱和时的相位，表示当一次电流为I_1max，在相位为x或180+x时磁芯饱和，且二次电流输出为零；

(D5)，根据饱和时的相位x，计算出二次电流的有效值、峰值、非饱和期间有效值及非饱和时间，如下式所示：

二次电流的峰值I_2m为

I_2m＝I_1max/N₂sinx；

二次电流的有效值I₂为

二次电流的非饱和期间有效值I₂′为

二次电流的非饱和时间t为

t＝ω/x。