一种磁阀式电流互感器的误差数据处理方法和电子设备与流程

本发明涉及磁阀式电流互感器，尤其是涉及一种磁阀式电流互感器的误差数据处理方法和电子设备。

背景技术：

1、电流是电网设备的重要监测量，大范围宽带电流测量与传感技术对智能电网的建设具有重要意义。磁阀式电流互感器(virtual air gap current transformer，mvct)能够解决当前电力系统中基于法拉第电磁感应定律的传统电流互感器存在的问题。传统电磁式电流互感器存在的对直流分量抗扰性差的问题，当故障发生时，一次电流中会含有指数衰减的直流分量，导致电流互感器饱和，造成二次电流畸变，进而导致二次设备的错误动作；此外，大电流涌流也会导致电流互感器饱和。

2、磁阀式电流互感器不同于传统的电磁式互感器，该互感器的结构如图1所示，该互感器包括有间隙的铁心1、磁场传感器2、一次电流导线3、二次绕组4、传感电阻r2和信号处理模块5。该互感器既存在通过法拉第电磁感应的信号输出，又存在磁场传感器的信号输出，通过对两个信号进行运算得到最终的一次侧电流。

3、为实现mvct的正常运行，需对其进行检测，在对电流互感器进行误差性能检测时，往往需要提供高精度的标准器对被测互感器进行校准，而高精度的标准器由于运行环境的制约，往往难以投入高压环境中，即使在线投入，也只能短时校准。

4、磁阀式电流互感器不同于传统的电磁式电流互感器，mvct能实现对不同的电流(正常工作电流、过电流、直流以及故障情况下的冲击电流)进行测量。实际使用时，最终测量可能为二次绕组单独输出的结构，也可能为二次绕组与磁场传感器输出信号的叠加，磁场传感器和二次绕组所获得的信号占比不同，为准确评估其测量误差，需对两个部分的输出分别进行计算并合成。而在对电网信号进行测量时，直流、过电流和冲击电流等信号可能同时存在，磁场传感器和二次绕组两个部分的输出信号并不独立，在线无法单独对其进行对比测量和误差分析。

5、经过检索，中国发明专利公开号cn110763902b公开了一种高精度任意波形电磁式电流互感器及测量方法，所述方法包括：

6、(1)在待测电流的作用下，所述一次绕组随所述半开口闭合测电流产生磁场，使所述半开口闭合铁心励磁，同时，所述半开口闭合铁心开口的气隙中产生磁场；

7、(2)通过所述二次绕组的电磁感应，在二次回路中产生对应的二次电流信号；

8、(3)通过所述半开口闭合铁心的开口气隙中的磁场传感器的测量，将气隙中的磁场强度信号转化为相应的电压信号；

9、(4)通过所述信号处理模块分别将所述二次电流信号与所述磁场传感器的输出信号进行一定比例的放大后，再将放大后的磁场传感器信号与放大后的二次电流信号进行总加输出，通过所述信号处理模块的输出得出与所述待测电流成比例的电压输出。该现有专利存在未分别对磁场传感器信号以及二次电流信号进行对比测量，无法对两部分总加后的信号进行误差分析的问题。

10、如何实现磁阀式电流互感器的误差数据处理，成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种磁阀式电流互感器的误差数据处理方法和电子设备。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、根据本发明的一个方面，提供了一种磁阀式电流互感器的误差数据处理方法，该方法包括以下步骤：

4、步骤s1，分别对磁阀式电流互感器的两种电磁部分回路的输出信号进行校准测量，并获得测量误差，其中所述的两种电磁部分回路包括磁场传感器部分的电磁部分回路和二次绕组部分的电磁部分回路；

5、步骤s2，采用双三次插值对步骤s1获得的测量误差进行插值，并采用最小二乘法对数据进行拟合；

6、步骤s3，对步骤s1获得的两种电磁部分回路的输出信号进行fft变换，得到两个信号的幅频数据；然后运用步骤s2中最小二乘法拟合的误差函数进行拟合，得到两个信号在频域不同频率下的信号误差；

7、步骤s4，将步骤s3中两个信号在频域不同频率下的信号误差，合成得到磁阀式电流互感器的误差数据处理结果。

8、优选地，所述磁场传感器部分包括磁场传感器和铁心；所述二次绕组部分包括二次绕组和铁心。

9、更加优选地，对于所述磁场传感器部分的测量，分别对磁场传感器部分和标准磁场传感器，测量直流和不同频率交流信号的输出信号，将测量结果进行对比，获得磁场传感器部分对直流信号和不同频率交流信号的测量误差。

10、更加优选地，对于所述二次绕组部分的测量，对二次绕组部分和标准电流互感器分别进行不同电流频率下的测量，将测量结果进行对比，获得其测量误差，包括幅值误差和相角误差。

11、更加优选地，对二次绕组部分和标准电流互感器分别进行不同电流频率下的测量为同时测量或逐个测量。

12、优选地，所述的采用双三次插值对步骤s1获得的测量误差进行插值包括：采用双三次插值基函数对频率、幅值和测量误差进行插值，得到频率、幅值和测量误差的插值数据，具体计算如下：

13、

14、其中，x为目标点p到其周围某点的距离，y(x)为周围某点数值所对应的权重。

15、更加优选地，所述的采用双三次插值对步骤s1获得的测量误差进行插值还包括：所述周围某点的系数等于该点行对应的系数乘以列对应的系数；

16、所述目标点p的误差为周围16个点的误差测量值分别乘以对应的系数，然后进行累加求和。

17、优选地，所述的采用最小二乘法对数据进行拟合具体为：采用最小二乘法对数据进行拟合，得到频率、幅值与误差的函数关系σ＝f(f，i)，通过下式分别得到磁场传感器和二次绕组输出部分的误差函数：

18、s(f,i)＝af2+bi2+cfi+df+ei+k

19、其中，σ为误差值，f为频率，i为电流幅值，a、b、c、d、e和k为通过最小二乘法拟合得到的系数。

20、优选地，所述的将步骤s3中两个信号在频域不同频率下的信号误差，合成得到磁阀式电流互感器的误差数据处理结果的过程包括：

21、(1)将将步骤s3中两个信号在频域不同频率下的信号误差，通过逆fft变换回时域，获得时域的信号误差；

22、(2)根据两个信号在最终信号中的比例关系，对两个信号的信号误差进行合成，得到最终信号的误差评估结果。

23、根据本发明的另一个方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。

24、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

25、1)本发明的误差评估方法实现了将磁场传感器和二次绕组两个部分的输出信号独立测量，并分别与标准磁场传感器和标准电流互感器进行对比测量，获得其测量误差。

26、2)本发明引入双三次插值和最小二乘法进行插值和拟合，将对比测量误差进行fft变换和逆fft变换，得到两个信号各自的误差评估结果。

27、3)本发明根据各自信号占比计算得到最终输出信号的误差评估结果，实现了最终信号的误差分析，为校准工作提供有效的技术支撑。

28、4)本发明的对比测量方法简单，不受运行环境限制，同样也适用于高压环境中。