【关键词】标准电流互感器；自校准系统；关键技术；实际应用

引言

基于现代先进测量体系建设角度考虑，推动计量设备自动化与数字化改造发展，同时使国家电网公司及社会各环节生产、使用的电流互感器的量值准确可靠，有必要构建完善的电流互感器量值溯源体系。在此背景下，虽然国网公司构建了电流互感器量值溯源体系，并应用了将补偿式电流比较仪作为原理的自校准系统，使运输对标准设备带来的影响得到有效避免，并使电流互感器比例量值的就地溯源得到有效实现，但系统较为复杂，在操作上较为困难，自动化程度及效率较低，难以使扁平化场景高适应性的量值溯源体系建设需求得到有效满足[1]。为解决上述问题，推动标准电流互感器溯源体系扁平化及数字化转型，提高标准电流互感器的实际应用价值，本文有必要围绕“标准电流互感器自校准系统关键技术”展开深入分析研究。

一、标准电流互感器自校准系统建设的意义概述

在标准电流互感器自校准产品研发工作开展期间，做好标准电流互感器自校准系统建设，可以使电流互感器量值溯源本地化、自动化目标得到有效实现，提升检定效率，使运输引发的计量失准风险得到有效规避，进而推进标准电流互感器溯源体系扁平化及数字化转型。总体而言，标准电流互感器自校准系统建设的意义显著，集中体现在以下方面。

（一）有助于标准电流互感器溯源应用技术革新的实现

通过标准电流互感器自校准系统建设，可集成若干先进自校准设备组件，包括宽变比自平衡标准电流互感器、量值溯源装置，以及高精度动态补偿式自平衡校验仪等[2]。与此同时，在先进科学技术的应用下，可以有效解决宽变比自平衡标准电流互感器宽变比特性和高准确度等级之间相互影响的问题，其中包括电磁屏蔽技术和多级自反馈误差补偿技术的应用，进而促进标准电流互感器溯源应用技术革新的实现。

（二）有助于电流比例量值溯源体系的革新实现

在标准电流互感器自校准系统建设过程中，以基于磁势倍乘原理的标准电流互感器自校准技术和溯源线路为基础，可使标准电流互感器从传统的送检形式溯源，转变为就地溯源，这样能够适应量传扁平化发展，进一步促进电流比例量值溯源体系革新目标的实现。

（三）有助于实现自校准全流程、数据准确性的远距离技术监督

在以闭环反馈控制为基础的自校准系统保证技术合理应用的条件下，能够使总部标准电流互感器自校准管理平台和省级标准电流互感器装置之间实现业务数据互联互通，使自校准线上化管理模式得到有效形成，有助于国网公司对自校准全流程、数据准确性远距离技术监督目标的实现。

二、标准电流互感器自校准系统关键技术分析

（一）标准传感头设计技术

基于电流互感器自校准系统，标准传感头为一大核心部件，其性能会对系统的测量精度、稳定性产生直接性的影响。因此，为提高标准电流互感器自校准系统的实用价值，需采取有效技术，优化标准传感头设计。

在标准传感头设计技术应用过程中，首先，需选用高性能传感头，确保选用的传感头准确度高，且具有高稳定性及低漂移性。比如选择钳形RogoWski线圈当作标准传感头，发挥其抗干扰能力强、测量标准度高等特点优势[3]。其次，对传感头结构加以优化，对传感头结构设计加以优化，确保系统测量精度、稳定性能够得到有效提升。比如，对钳形Rogowski线圈的测量准确度和干扰因素之间的关系认真分析研究，采取气隙补偿方案，使系统测量误差减小。再者，需应用先进的数据处理算法，使系统测量精度得到进一步提升。例如，通过对快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）算法的深入研究，应用加四项余弦窗的改进FFT算法，以此使计算精度提升，并使计算量减少[4]。此外，采取集成化及智能化设计技术方法，对传感头和放大、运算、温度补偿等环节进行一体化设计，组装为一个器件，以此使系统的集成度及智能化水平得到有效提升。例如，可以将压敏电阻、电桥以及电压放大器，与温度补偿电路集成处理，使单块压力传感器得到有效形成。当然，还有必要设计多功能集成传感头，实现多参数同时测量。例如，设计硅压阻式复合传感器，实现对温度、压力的同时测量。

（二）数据处理与分析技术

为提升标准电流互感器自校准系统性能及实用价值，需注重数据处理与分析技术在其中的应用。

一方面，实现高精度数据采集及预处理。在电流互感器输出信号采集过程中，需应用高分辨率、高采样率的模数转换器，保证数据的完整性和准确性。针对采集获取的原始数据，在滤波处理后，将噪声和干扰去除，使数据质量得到有效提升。此外，针对采集获取的数据，需进行归一化处理，以消除量纲影响，方便后续分析。通过数据对齐和同步处理，保证各通道或各时间点的数据能够准确对应[5]。

另一方面，合理利用现代化数据分析算法技术，通过误差分析与补偿，即采取最小二乘法、卡尔曼滤波算法，针对采集获取的数据进行误差分析，识别、量化测量误差。结合误差分析结果，应用软件或硬件补偿技术，修正测量结果，使测量精度提升。利用频谱分析技术方法，对电流互感器输出信号，在频谱分析的基础上，将信号中的谐波成分、噪声水平识别出来[6]。通过频谱分析，对电流互感器的频率响应特性进行准确评估，这使系统优化能够有据可依。合理利用趋势分析及预测技术方法，通过时间序列分析、机器学习算法，对历史数据进行趋势分析，将电流互感器的性能变化趋势准确预测出来。在趋势分析的基础上，及时发现潜在的问题，提前通过维护或者更换处理，使系统故障的发生得到有效避免，进而提升系统校准的效率及准确度。

（三）远程自校准技术

基于标准电流互感器自校准系统建设期间，为提升系统校准效率与准确度，还需合理应用远程自校准技术。在此目标下，远程自校准实现的技术要点包括以下几方面。

1.内置传感器和标准比对

通过先进科学的电磁式测量技术的应用，内置传感器，对电流互感器实际输出情况进行实时监测，然后和预先设定好的标准值进行比对分析。比如，在系统内置高精度电流传感器，对电流互感器的输出电流进行实时采集，然后和存储于系统当中的标准电流值进行比对分析，进一步将误差值计算出来。

2.自动调整参数

结合比对结果，对电流互感器参数进行自动调整，进而使远程自校准目标得到有效实现。若系统检测显示电流互感器输出电流和标准值之间有偏差存在，则需对电流互感器的匝数比或者电容补偿值进行自动调整，达到减小误差的目标。

3.远程数据传输及监控

通过应用先进的网络通信技术，实现了电流互感器测量数据的远程传输及监控。例如，利用无线数据采集发射装置，将电流互感器的实时数据传输至远程数据处理中心。数据处理中心在分析处理接收的数据后，将结果及时反馈给现场设备，从而有效实现远程监控及校准的目标[7]。

4.自动校准模块应用

在系统内置自动校准模块，对校准程序快速响应及执行。例如，当系统检测出电流互感器误差超过预设阈值时，自动校准模块会立即启动校准程序，对相关参数进行调整，使电流互感器输出恢复至标准范围。

（四）系统安全性与稳定性保障技术

在标准电流互感器自校准系统建设期间，为确保系统安全性及稳定性，需合理应用系统安全性与稳定性保障技术。

一方面，合理利用安全设计技术，通过电气隔离技术的应用，合理使用隔壁变压器、光耦隔离器等，对系统高压与低压控制部分进行隔离处理，避免电气击穿及发生短路情况。例如，基于电流互感器输入及输出端，通过隔离变压器的加设，保证操作人员能够接触的部分不带电，以此提升系统的安全性。通过权限管理技术，对不同用户对系统的访问权限进行合理限制，并针对敏感数据进行加密处理，有效避免数据泄露。通过多级用户权限的设置，在确保用户具备授权的基础上，才允许对系统参数进行访问或修改。并针对校准数据、配置信息进行加密存储和传输，使数据的安全性得到有效保证。

另一方面，合理利用冗余设计及备份恢复技术，采取冗余设计方法，比如双电源供电、双路信号传输等，使系统的可靠性提升。同时采取备份恢复机制，确保系统发生故障情况下可快速恢复[8]。此外，优化设计故障自诊断与预警模块，通过故障自诊断模块对系统运行状态实时监测，在检测到故障情况下自动触发预警机制。例如，系统内置故障自诊断程序，对关键元器件与电路工作状态进行定期检测。在检测出故障情况下，利用声光报警或远程通知形式及时提醒运维人员，确保故障问题得到及时有效处理，保证系统运行的安全性及稳定性。

三、案例分析

以国内某国电科技通信有限公司自有资金研发项目为例，即“标准电流互感器自校准产品研发与应用”项目。该项目在研发过程中，为构建完善的省级计量标准自校准体系，提高自校准试验的数字化与智能化水平，实现标准化互感器量值溯源和传递的简易化、扁平化，采取了微服务架构设计方案。同时，为丰富该项目标准电流互感器自校准系统功能，在系统技术架构方面，包括接入、服务监控保护、服务治理配置、业务服务群、数据存储与操作等模块，具体模块介绍如下。

（一）接入模块

以Nginx的正反向代理及负载均衡策略为基础，为用户提供统一的业务应用操作界面及信息展示窗口，属于系统与操作用户之间直接关系的模块。按照系统安全性与稳定性要求，需对用户进行安全控制，包括安全认证控制、访问请求控制等，可采取白名单/黑名单认证技术、授权认证技术。

（二）服务监控保护模块

此模块主要对集群进行监控和容错保护，其间需应用Sleuth链路追踪技术与Turbine集群监控技术，还需合理应用Hystrix容错保护框架。

（三）服务治理配置模块

为实现对系统服务的有效治理和配置管理，需采取consul服务治理技术、config服务配置管理技术等。

（四）业务服务群模块

在集群部署方面，利用微服务架构模式，平台根据业务通过横向划分，区分出基础通用服务、业务服务两大模块。其中，基础通用服务模块提供统一的基础服务功能，在设计层面与业务系统形成解耦关系。

（五）数据存储与操作模块

该模块主要实现信息存储、访问、管理等目标，使系统数据管理安全可靠。同时，为实现业务应用的容器化部署及容器编排管理，需合理利用虚拟化技术，使系统自动化部署、运维要求得到有效满足。

此外，从标准电流互感器自校准系统关键技术应用层面分析，还需优化系统安全架构，确保网络安全、应用安全、数据安全、服务安全、物理安全以及管理安全。结合上述提到的系统安全性与稳定性保障技术，以应用安全为例，系统应用安全防护过程中，可合理利用身份认证技术、授权技术、加密技术、数据存储保密技术、应用数据备份与恢复技术等，以此确保系统应用安全得到全面有效保障。

结语

标准电流互感器自校准系统建设具备多方面的意义，如可以实现其溯源应用技术的革新目标，实现对自校准全流程、数据准确性远距离技术监督等。因此，在标准电流互感器自校准系统建设期间，需合理利用标准传感头设计技术、数据处理与分析技术、远程自校准技术、系统安全性与稳定性保障技术等。此外，具体情况具体分析，在标准电流互感器自校准产品研发过程中，还需优化系统技术架构与安全架构，通过数据存储与操作模块的优化、系统安全技术的应用，使标准电流互感器自校准系统的应用性能、质量及安全性得到协同提升，并促进自校准试验数字化与智能化发展。

参考文献：

[1] 肖湘辉，孔英戈.现代电力系统电流互感器的校验方法研究[J].中国检验检测，2024，32（05）：4149+65.

[2] 姚力，许灵洁，李舜，等.基于数字比较法的宽频标准电流互感器溯源技术研究[J].电测与仪表，2024，61（08）：97103.

[3] 林方斌.基于电流互感器的二次回路故障智能检测方案与系统分析[J].光源与照明，2024（03）：6668.

[4] 贾春荣，卓越，邸志刚，等.光学电流互感器的研究现状及发展趋势[J].激光杂志，2024，45（07）：1622.

[5] 夏倩，申奥南，唐先锋，等.基于GOOSE协议的光纤电流互感器内部状态监测系统[J].电力信息与通信技术，2023，21（12）：18.

[6] 陈建进.剩余电流保护断路器电流采集系统设计[J].电气传动，2020，50（07）：98102.

[7] 唐志涛，林秀清，黄冬梅，等.标准电流互感器自适应二次接线转换装置的设计及应用[J].广西电力，2020，43（03）：5761+96.

[8] 杨娴，罗丹青，顾婷婷，等.标准电流互感器快速接线与检定系统研究[J].机械工程与自动化，2020（03）：145147.