中圖分類號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-5922（2025）05-0178-04

Abstract：In order to reasonablydebug the current transformer components，the verification method of the grid-side current transformer structure under the new power system was studied. In the alternating current transformance loop， the current load parameters without thegrid side were solved，andthe structural model of the curent transformer without thegridside was constructed.According tothe valueofthecurrentdelay，thestructureof the mutual inductance current was analyzed，and thecheck conditions were defined.Theexperimental results showed that the maximumdifference between the measured current and the rated current value was O.4A，which would not exceed or significantly lower than the rated current condition specified by the power system，and can make the transformer structure better adapt to the power load demand of the non-grid side

Key words ： power system； current transformer； structure check ；alternating circuit ； current load

在測(cè)量電力信號(hào)的過(guò)程中，電流互感器根據(jù)電磁感應(yīng)原理，完成對(duì)二次側(cè)小電流的轉(zhuǎn)換。常見的電流互感器元件組，由完全閉合的線路、繞組、鐵心3部分組成，其中一次側(cè)線路組織中的繞組匝數(shù)相對(duì)較少，必須串聯(lián)在被測(cè)的電流回路中；二次側(cè)線路組織中的繞組匝數(shù)相對(duì)較多，可以串聯(lián)或并聯(lián)在測(cè)量?jī)x表與保護(hù)回路中[1]。測(cè)量過(guò)程中，二次側(cè)回路始終保持閉合狀態(tài)。因此，儀表元件及保護(hù)回路內(nèi)串聯(lián)線圈所需的電量阻抗較小。

由一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流的測(cè)量過(guò)程中，互感器元件對(duì)于傳輸電流的負(fù)荷能力決定了該結(jié)構(gòu)能否適應(yīng)電力系統(tǒng)無(wú)網(wǎng)側(cè)的電量負(fù)荷需求。在調(diào)節(jié)電力負(fù)荷量方面，李振華等提出了基于傳遞熵和小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)方法，首先根據(jù)傳遞熵原則，篩選電流參數(shù)，然后以小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)建立誤差預(yù)測(cè)模型，最后聯(lián)合關(guān)聯(lián)電量信息，完成對(duì)電流互感器測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)[2]。張帆等提出了基于熄弧后主諧振頻率的誤差測(cè)量方法，通過(guò)雙變量線性規(guī)劃的方式，確定電流互感器的主諧振頻率誤差，再實(shí)施對(duì)一次側(cè)大電流、二次側(cè)小電流的分別調(diào)節(jié)，以確?；ジ衅髟倪\(yùn)行穩(wěn)定性[3]

然而，從作用效果方面來(lái)看，上述方法普遍存在測(cè)量準(zhǔn)確性不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，不能確?；ジ衅髟娏鳒y(cè)量值與額定電流條件之間的數(shù)值差保持低水平狀態(tài)，個(gè)別時(shí)間節(jié)點(diǎn)處，測(cè)量值甚至有可能超過(guò)額定電流條件[4]。為解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種新型的電力系統(tǒng)下無(wú)網(wǎng)側(cè)電流互感器結(jié)構(gòu)校核方法。

1無(wú)網(wǎng)側(cè)電流互感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

新型電力系統(tǒng)無(wú)網(wǎng)側(cè)的交變電流互感回路具有電流輸入端、電流輸出端、 端3個(gè)連接端口，可以利用電流互感裝置，完成對(duì)電力信號(hào)的聚合處理，從而將分散于無(wú)網(wǎng)側(cè)單元中的傳輸電流收集起來(lái)，以便于電力系統(tǒng)主機(jī)對(duì)其進(jìn)行分配處理。XINTF型電流互感器連接于包含 端節(jié)點(diǎn)的次級(jí)回路之中，其所負(fù)荷的電流數(shù)值與電阻 、電阻 內(nèi)傳輸?shù)碾娏鲾?shù)值之合相等，但前者保持交流狀態(tài)，而后者保持直流狀態(tài)，所以互感回路在完成傳輸電流分配時(shí)，還需借助交變電感完成對(duì)電力信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理[56]。完整的交變電流互感回路結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

無(wú)網(wǎng)側(cè)電流負(fù)載參數(shù)的計(jì)算需考慮交變電流互感回路中的電量傳輸情況，且要求互感器結(jié)構(gòu)所負(fù)荷的傳輸電流數(shù)值水平應(yīng)與額定電流值相等[7-8]將無(wú)網(wǎng)側(cè)電流互感器的電流負(fù)載參數(shù)計(jì)算式表示為：

式中： ξ 表示負(fù)荷電流的交變傳輸參數(shù)； ω 表示電流互感向量； 表示新型電力系統(tǒng)無(wú)網(wǎng)側(cè)傳輸電流的帶電特征； 表示電流互感器結(jié)構(gòu)的額定電流數(shù)值。

不存在電量超負(fù)載行為的情況下，無(wú)網(wǎng)側(cè)電流負(fù)載參數(shù)的計(jì)算值越大，就表示互感器結(jié)構(gòu)對(duì)電力信號(hào)的聚合作用能力越強(qiáng)。

2新型電力系統(tǒng)下的電流互感器結(jié)構(gòu)校核

電力系統(tǒng)電流時(shí)延是指無(wú)網(wǎng)側(cè)電流在傳輸過(guò)程中由于互感器相互阻抗導(dǎo)致的延遲現(xiàn)象。在電力系統(tǒng)中，當(dāng)無(wú)網(wǎng)側(cè)電流從一個(gè)互感器結(jié)構(gòu)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)互感器結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)先后經(jīng)過(guò)導(dǎo)線、繼電器、變壓器等設(shè)備，而這些設(shè)備元件對(duì)于電力信號(hào)的消耗作用，都會(huì)使無(wú)網(wǎng)側(cè)電流的傳輸產(chǎn)生一定的時(shí)延，但具體時(shí)延強(qiáng)度取決于無(wú)網(wǎng)側(cè)電流的傳輸頻率[9-10]

規(guī)定 σ 表示互感回路中無(wú)網(wǎng)側(cè)電流的傳輸頻率，其計(jì)算式如下：

式中： 表示無(wú)網(wǎng)側(cè)電流的輸人數(shù)值； τ 表示電流傳輸相速度。

聯(lián)立式（1）式（2），推導(dǎo)電力系統(tǒng)的電流時(shí)延量計(jì)算式如下：

式中： 表示無(wú)網(wǎng)側(cè)電流的載波傳輸向量； 表示電流互感器結(jié)構(gòu)的額定輸出功率； 表示電流互感器結(jié)構(gòu)的平均內(nèi)阻數(shù)值。

針對(duì)互感器電流結(jié)構(gòu)形態(tài)的解析，就是在電力系統(tǒng)中分析互感器結(jié)構(gòu)所輸出電流信號(hào)的傳輸行為[11-12]。按照傳輸路徑來(lái)劃分，互感器電流的結(jié)構(gòu)形態(tài)可以分為由低壓端指向高壓端的傳輸行為L(zhǎng) ）、由高壓端指向低壓端的傳輸行為 種形式。規(guī)定無(wú)網(wǎng)側(cè)電流在互感器高壓端的帶電量為正值，在互感器低壓端的帶電量為負(fù)值，那么 參數(shù)的計(jì)算值為負(fù)值。

對(duì)于互感器電流結(jié)構(gòu)形態(tài)的解析參考如下表達(dá)式：

式中： 表示互感器低壓端的無(wú)網(wǎng)側(cè)電流初相； 表示無(wú)網(wǎng)側(cè)電流的低壓端驅(qū)動(dòng)參數(shù)； 表示互感器高壓端的無(wú)網(wǎng)側(cè)電流初相； 表示無(wú)網(wǎng)側(cè)電流的高壓端驅(qū)動(dòng)參數(shù)； 表示互感器結(jié)構(gòu)內(nèi)的電流傳輸向量； Δ Y 表示無(wú)網(wǎng)側(cè)電流在互感器結(jié)構(gòu)內(nèi)的單位傳輸量。

新型電力系統(tǒng)下，對(duì)于無(wú)網(wǎng)側(cè)電流互感器結(jié)構(gòu)的校核由電流信息校驗(yàn)、電流信息核準(zhǔn)2部分組成。電流信息校驗(yàn)就是利用無(wú)網(wǎng)側(cè)電流在互感器高壓端、低壓端傳輸行為所定義的電流強(qiáng)度計(jì)量條件[13-14]。利用式（4），推導(dǎo)無(wú)網(wǎng)側(cè)電流互感器結(jié)構(gòu)的電流信息校驗(yàn)表達(dá)式如下：

式中： 表示互感器低壓端無(wú)網(wǎng)側(cè)電流的傳輸方向參數(shù)； 表示互感器高壓端無(wú)網(wǎng)側(cè)電流的傳輸方向參數(shù)： 表示互感器結(jié)構(gòu)內(nèi)的無(wú)網(wǎng)側(cè)電流傳輸強(qiáng)度計(jì)量值； l 表示無(wú)網(wǎng)側(cè)電流的諧波幅值； 表示無(wú)網(wǎng)側(cè)電流的傳輸諧波定義項(xiàng)。

無(wú)網(wǎng)側(cè)電流信息核準(zhǔn)是利用無(wú)網(wǎng)側(cè)電流在互感器高壓端、低壓端傳輸行為所定義的電流負(fù)荷量計(jì)量條件。在新型電力系統(tǒng)中，只有在無(wú)網(wǎng)側(cè)電流不超過(guò)又不明顯低于電流負(fù)荷量計(jì)量條件的情況下，才表示互感器結(jié)構(gòu)在測(cè)量過(guò)程中，可以將一次側(cè)大電流準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流，因此無(wú)網(wǎng)側(cè)電流信息核準(zhǔn)條件在數(shù)值準(zhǔn)確性方面的要求相對(duì)較高[15-16]

在新型電力系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)網(wǎng)側(cè)電流互感器結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)校核，必須針對(duì)同一電力信號(hào)定義電流信息校驗(yàn)與電流信息核準(zhǔn)條件。聯(lián)立式（4），可將無(wú)網(wǎng)側(cè)電流互感器結(jié)構(gòu)的電流信息核準(zhǔn)表達(dá)式定義為：

式中： 表示互感器低壓端無(wú)網(wǎng)側(cè)電流的實(shí)時(shí)負(fù)荷量； 表示互感器高壓端無(wú)網(wǎng)側(cè)電流的實(shí)時(shí)負(fù)荷量； 表示由一次側(cè)大電流到二次側(cè)小電流的轉(zhuǎn)換向量； 表示互感器無(wú)網(wǎng)側(cè)電流的初始折算值 表示無(wú)網(wǎng)側(cè)電流在互感器結(jié)構(gòu)中的折算參數(shù)[17-18]

由此，完成了無(wú)網(wǎng)側(cè)電流互感器結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)校核。

3 結(jié)果與分析

電流互感器是交流型設(shè)備元件，其中交流端口與電力網(wǎng)絡(luò)的電流輸出端相連，高壓端口與電力網(wǎng)絡(luò)的高壓接線相連，低壓端口與電力網(wǎng)絡(luò)的低壓接線相連。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證由一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流的測(cè)量過(guò)程中互感器元件對(duì)傳輸電流的負(fù)荷能力，從而判斷在不同調(diào)節(jié)方法作用下，互感器結(jié)構(gòu)能否適應(yīng)電力系統(tǒng)無(wú)網(wǎng)側(cè)的電量負(fù)荷需求。

對(duì)于電流互感器結(jié)構(gòu)而言，在一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流的過(guò)程中，電力主機(jī)針對(duì)互感器元件所設(shè)定的額定電流值可以用來(lái)描述設(shè)備元件對(duì)傳輸電流的負(fù)荷能力，在不考慮其他干擾條件的情況下，如果互感器結(jié)構(gòu)內(nèi)傳輸電流的實(shí)際測(cè)量值既不超過(guò)額定電流值，也不明顯低于額定電流值，則表示互感器結(jié)構(gòu)能夠較好適應(yīng)無(wú)網(wǎng)側(cè)的電量負(fù)荷需求；如果傳輸電流實(shí)際測(cè)量值超過(guò)額定電流值或明顯低于額定電流值，就表示互感器結(jié)構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)網(wǎng)側(cè)電流的準(zhǔn)確測(cè)量，故而也就不能適應(yīng)電力主機(jī)所設(shè)定的電量負(fù)荷需求。

表1為電力主機(jī)針對(duì)互感器元件所設(shè)定的額定電流值。

應(yīng)用新型電力系統(tǒng)下無(wú)網(wǎng)側(cè)電流互感器結(jié)構(gòu)的校核方法、基于傳遞熵和小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)方法（文獻(xiàn)[2方法）、基于熄弧后主諧振頻率的誤差測(cè)量方法（文獻(xiàn)[3]方法）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄在不同方法作用下，互感器結(jié)構(gòu)內(nèi)傳輸電流的實(shí)際測(cè)量值，所得結(jié)果分別記為實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照（1）組、對(duì)照（2）組的實(shí)驗(yàn)變量。

圖2為實(shí)驗(yàn)組互感器結(jié)構(gòu)的電流測(cè)量值。

對(duì)比表1、圖2可知，第 70min 時(shí)，實(shí)驗(yàn)組電流測(cè)量值與額定電流之間的數(shù)值最大差為0.4A，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)組電流測(cè)量值水平始終不會(huì)高于額定電流數(shù)值。

圖3為對(duì)照（1）組互感器結(jié)構(gòu)的電流測(cè)量值。

對(duì)比表1、圖3可知，第 30min 時(shí)，對(duì)照（1）組電流測(cè)量值與額定電流之間的數(shù)值差最大，為4.2A，相較于實(shí)驗(yàn)組數(shù)值而言，對(duì)照（1）組電流測(cè)量值明顯低于額定電流值。

圖4為對(duì)照（2）組互感器結(jié)構(gòu)的電流測(cè)量值。

對(duì)比表1、圖4可知，第 20min 時(shí)，對(duì)照（2）組電流測(cè)量值與額定電流之間的數(shù)值差最大，為6.9A，相較于實(shí)驗(yàn)組數(shù)值而言，對(duì)照（2）組電流測(cè)量值也明顯低于額定電流值。

綜上所述，新型無(wú)網(wǎng)側(cè)電流互感器結(jié)構(gòu)校核方法的應(yīng)用，可以解決一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流過(guò)程中，互感器元件電流測(cè)量值遠(yuǎn)低于電力系統(tǒng)所規(guī)定額定電流條件的問(wèn)題，也可以避免電流實(shí)測(cè)值超過(guò)額定電流條件的情況，相較于基于傳遞熵和小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)方法、基于熄弧后主諧振頻率的誤差測(cè)量方法，該方法能夠使互感器結(jié)構(gòu)更好適應(yīng)無(wú)網(wǎng)側(cè)的電量負(fù)荷需求。

4結(jié)語(yǔ)

在新型電力系統(tǒng)中，校核無(wú)網(wǎng)側(cè)電流互感器結(jié)構(gòu)具有重要意義。通過(guò)結(jié)構(gòu)校核的處理方式，可以確保電流互感器運(yùn)行性能的穩(wěn)定，并可以避免不安全事件的發(fā)生。設(shè)計(jì)方法在一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流的測(cè)量過(guò)程中，打破了互感器元件在傳輸電流負(fù)荷方面的局限性，能夠促進(jìn)無(wú)網(wǎng)側(cè)電流互感器技術(shù)的快速發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：蘇帆）