计量用电流互感器的传变特性及对电能计量的影响研究

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1、计量用电流互感器的传变特性及对电能计量的影响研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：陈振廷指导教师：付志红教授专业：电气工程学科门类：工学重庆大学电气工程学院二O一五年四月MeasurementCurrentTransformerTransferCharacteristicsanditsInfluenceonElectricEnergyMeteringAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeo

2、fMasterofEngineeringByChenZhentingSupervisedbyProf.FuZhihongMajor:ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,China.April2015中文摘要摘要功率器件与电力电子装置在电力系统中的广泛应用，造成了大量的谐波、间谐波以及冲击性、非周期和高动态信号，这对电能计量形成新的挑战。电流互感器是计量装置的重要一环，复杂信号下的传变特性将直接影响到电

3、能计量的准确性。然而，目前对于对电流互感器的传变特性及其对电能计量的影响还缺乏系统性的研究。论文围绕该问题，开展了以下研究。论文研究了几种常见电流互感器建模方法，发现J-A磁滞模型能够反映复杂信号下电流互感器传变特性，并因此作为电流互感器的模型。针对J-A模型的不足之处进行了改进，采用微分进化算法对J-A模型的参数进行识别，建立了改进的J-A静态磁滞模型。推导了电流互感器一次侧和二次侧之间的传变特性方程，结合J-A磁化理论下磁芯的静态磁滞模型，建立了电流互感器的数值模型。论文采用dsPACE仿真平台搭建了半实物仿真实验平台。通

4、过该平台研究了含直流分量下电流互感器的暂态与稳态过程。同时仿真分析了改进J-A模型在直流分量存在的情况下的磁滞回线曲线及传变特性，发现与实际测量的结果相吻合，验证了模型的正确性。此外，论文还分析了含直流情况下电流互感器对电能计量的影响，研究发现，在含有直流的情况下，电流互感器的非线性特性将导致基波电能的减小及谐波电能增大。论文运用单一频率法与叠加单次谐波法研究了电流互感器的频率特性。研究发现，两种测试方法结果相似，说明了频率的改变不足以使电流互感器由线性区进入非线性区，由此提出了叠加多次谐波法，实现了电流互感器的频率特性高效测

5、量。根据电流互感器的等效电路模型，推导出电流互感器的传递函数。另外，论文还从理论和实际数据两个方面，分析了谐波负荷下电流互感器对电能计量的影响，表明在实际谐波负载下，由于谐波比差及功率因数角的影响，导致谐波功率误差比谐波比差增大了10倍左右。论文对工程信号进行了分析，归纳了几种常见的动态负荷模型，研究了不同动态负荷下电流互感器的传变特性，采用复合误差量化了传变误差。此外，用实际数据分析了动态负荷下电流互感器对电能计量的影响，证实了在动态负荷下由电流互感器引起的误差已不可忽略。关键词：电流互感器，传变特性，电能计量，J-A磁滞理

6、论，动态负荷I英文摘要ABSTRACTApplicationofpowerdevicesandpowerelectronicdevicesinpowersystemresultsinalargenumberofharmonicsandinterharmonicsandimpact,non-periodicandhighdynamicsignal.Thereisnodoubtthatelectricenergymeteringisfacedwithanewchallenge.Currenttransformerisanimpor

7、tantpartofmeasurementdevice,andthetransfercharacteristicsunderthecomplexsignalwilldirectlyaffecttheaccuracyofelectricenergymetering.However,thereisalackofsystematicresearchonthetransfercharacteristicsofcurrenttransformeranditsinfluenceonelectricenergymeteringsystem.

8、Accordingtothisproblem,thisthesishascarriedoutthefollowingresearch.Thisthesishasstudiedseveralcommoncurrenttransformermodels,andfoundthatJ