微型电流互感器计量绕组误差智能检测

摘要

【目的】微型电流互感器是一种用于电流测量的关键装置，其核心部件包括一次绕组、二次绕组及磁路系统。其中，一次绕组直接串联于被测电流回路中，主要承担感应被测电流所产生磁场的功能；二次绕组与测量仪表或保护装置连接，用于输出与一次电流成比例的电信号。磁路系统由高性能磁性材料构成，如高导磁率的铁氧体或纳米晶合金等，具备优异的导磁性能，能够有效引导和汇聚磁场，确保互感器在复杂电磁环境下依然保持稳定可靠的性能。然而在实际应用中，由于微型电流互感器励磁绕组在饱和区内表现出显著的非线性特性，传统线性建模方法在励磁电压计算中易产生较大误差，严重制约了互感器在智能电网等高要求应用场景中的测量精度与稳定性。为提升微型电流互感器的计量精度，突破现有技术瓶颈，本文提出了一种微型电流互感器计量绕组误差的智能检测方法。【方法】针对微型电流互感器励磁绕组的非线性饱和特性，提出分段线性化建模方法，构建微型电流互感器等值电路，以实现运行状态下的实时信号采集，从而有效弥补线性模型在饱和区适用性不足的问题，为后续误差分析提供更为准确的数据支撑。设计融合Sine Tapers窗函数与离散小波变换的混合滤波算法，对采集信号进行多重滤波处理，并结合维纳滤波与小波阈值去噪技术，有效提高信噪比，实现高频噪声与有效信号的精准分离，显著提升信号质量。对滤波后的数据开展相关性分析，采用奇异值分解提取主元子空间，并在残差子空间中构建统计量，利用主元分析方法将信号分解为主元子空间与残差子空间，通过统计量与贡献率计算实现误差的定量检测与精确定位。引入期望值运算对温度漂移进行补偿，基于误差波动量建模实现快速暂态响应，结合统计量变化实现对计量绕组误差的实时监测与智能检测。【结果】实验结果表明，本文提出的基于多谱自适应小波滤波与主元空间分解的微型电流互感器误差检测方法相较传统方法具有显著优势，信号采集结果与伏安特性曲线的拟合度更高，在比差与角差检测中均表现出较高的检测精度与可靠性。【结论】本研究通过多学科技术的深度集成，有效解决了微型电流互感器误差检测中的关键技术难题，实现了计量绕组误差的高精度检测与快速定位，可显著提升电力系统运行的测量稳定性与安全性。

关键词

微型电流互感器 / 等值电流 / 多谱自适应小波 / 误差检测 / 计量绕组 / 主元分析 / 滤波处理 / 信号采集

基金资助

广东省科技计划资助项目(2021B1212050014); 中国南方电网有限责任公司科技项目(GDKJXM20220280)