中国报告大厅网讯，2021年，国务院印发的《计量发展规划 (2021─2035 年)》明确提出，针对复杂环境、实时工况环境和极端环境，开展新型量值传递溯源技术研究。在电力计量领域，传统量值传递溯源研究较多，新型量值传递溯源研究尚处于起步阶段。电流互感器作为电力计量中的关键设备，其在实时工况下的全量程校准(即 “带电校准”)是新型量值传递溯源的关键技术。2022 年发布的电力电流互感器检定规程要求，电流互感器的检定周期不得超过 10 年，粗略估计，每年需要周检的计量用低压电流互感器数量达数百万只。若采用计划性停电开展校准，不仅会影响电网安全稳定运行，还与新型电力系统保障正常用电、减少现场校准导致计划性停电的要求相悖，因此，实时工况下对在运电流互感器进行全量程校准的技术具有重要意义。以下是2025年电流互感器行业技术分析。
不同于故障诊断与在线监测技术仅能对电流互感器行业或二次回路进行故障判断或状态分析，带电校准技术需在不停电条件下实现对在运电流互感器全量程误差的精密测量。当前，虽有在线群校准技术、基于罗氏线圈的现场校准方法等多种技术方案，但均无法实现在实时工况下对计量用低压电流互感器进行全量程校准。为解决这一难题，相关研究提出了先注入反向电流抵消一次原有实时电流、再注入异频试验电流测量误差，最后修正误差值的校准方法，并基于此研制了校准装置，通过试验验证了该装置的有效性。
电流互感器带电校准方法主要分为三个步骤，分别是待校准低压电流互感器一次背景电流清空、异频误差测量以及测得值修正，所需设备包含 1 台标准电流互感器(简称 “标互”)、2 台升流器和 1 台计量用低压电流互感器带电校准装置。其中，1 台升流器用于注入与待校准低压电流互感器一次侧电流大小相等、方向相反的电流，以抵消流经低压电流互感器一次侧的电网实时电流;另 1 台升流器则用于提供带电校准所需的全量程试验电流。
设待校准低压电流互感器为 CTₓ，标互为 CT₀;i₁₀、i₁₁、i₁₂分别为一次试验电流、一次实时电流、一次抵消电流;i₂₀、i₂₁分别为经标互、待校准低压电流互感器耦合到二次的参考电流和待测电流。其中，i₁₁主要由基波电流、谐波电流和其他频率成分电流组成，基波电流频率通常在 47.5~52.5Hz 之间，谐波电流频率一般集中在 20 次以内，其他频率成分电流较微弱，可忽略不计。综合考虑，ω₀取值对应频率为 60Hz，即试验电流频率设定为 60Hz。
校准结果的不确定度主要由测量重复性、标准器误差、残余电流波动等因素引入，其中，残余工频电流相位偏移对校准结果的影响相较于幅值波动通常可忽略。
用于电流互感器带电校准的误差测量方法，融合了测差法与平衡法思想，采用锁相法指零技术，能有效抑制强邻频干扰，测量过程中通过主控校准算法自动调平衡并计算误差。
《2025-2030年中国电流互感器行业市场深度研究与战略咨询分析报告》指出，该测量方法的创新点在于将测差法、平衡法思想与锁相技术深度融合。测差法从方法上避免了对待测信号进行高精度测量的需求，大幅降低测量系统复杂度;平衡法有效提高测量分辨力;锁相技术的采用极大提升对待测信号的提取能力。由于只需对平衡点进行锁相法指零检测，对锁相法指零检测部分的软硬件复杂度要求较低，因此该方法具有测量精度高、抗干扰强、系统复杂度低、稳定性好等特点。
电流互感器行业带电校准装置由试验与抵消电流输出系统、主控与误差测量系统两部分组成。抵消与试验电流输出系统通过测量 CT₀和 CTₓ二次电流接收主控与误差测量系统的控制信号，经分析处理后产生抵消与试验电流，分别输出到抵消升流器与试验升流器。其中，经抵消升流器输出的电流对 CTₓ一次电网电流进行抵消，经试验升流器输出的电流提供校准试验所需的异频试验电流。主控与误差测量系统则负责控制抵消与试验电流输出、采集 CT₀和 CTₓ二次电流、计算误差以及控制校准流程。
抵消与试验电流输出系统由试验电流信号发生单元、抵消电流信号处理单元和功率放大单元三部分组成。其中，抵消电流信号处理单元是整个系统的核心，包含信号取样、信号调理、信号反向和信号叠加四个模块。
信号取样模块和信号调理模块分别对 CT₀和 CTₓ二次电流信号进行 I/V 转换、信号滤波和放大处理;信号反向模块对 CTₓ路信号进行 180° 相移后，再与 CT₀路信号进行矢量叠加。矢量叠加后的信号去除了混合信号 i₂₁中的异频试验信号 i₂₀成分，得到将原电流信号相移 180° 后的抵消信号;经功率放大单元与抵消升流器后，输出与原一次电流反向的抵消电流，实现对 CTₓ一次实时背景电流的清空。试验电流信号发生单元负责接收控制信号，产生异频试验信号，经功率放大单元与试验升流器后，输出 60Hz 的异频试验电流。
主控与误差测量系统由信号前置处理单元、加法器、反向差信号合成单元、锁相指零单元和主控校准单元五部分组成。
信号前置处理单元负责对 i₂₀信号、i₂₀与 i₂₁的矢量作差信号分别进行 I/V 转换和信号处理。反向差信号合成单元和锁相指零单元均以 i₂₀处理后的信号作为参考信号，反向差信号合成单元负责合成反向差信号，在加法器中与差信号进行矢量求和，再由锁相指零单元进行指零检测。
主控校准单元负责控制抵消与试验电流输出、信号前置处理单元放大倍数 g₁、反向差信号合成单元同向分量合成系数 k₁、正交分量合成系数 k₂、锁相指零单元指零档位 g₂，以实现低压电流互感器带电校准。其硬件核心芯片采用基于 32 位的 ARMCortex-M4 嵌入式处理器 STM32F303CCT6，内置数字信号处理器(DSP)和浮点运算单元(FPU)，具备并行计算功能，能满足校准调平衡和矢量计算要求，且拥有丰富的外设资源，包括 2 个 12 位数字模拟转换器(DAC)模块、4 个 12 位模拟数字转换器(ADC)模块等，可有效简化硬件复杂度、降低硬件成本。
装置正常工作时，系统按照预设的校准流程完成所有校准点的校准，流程如下：初始化并设置参数 g₁、g₂、k₁、k₂初值，启动一次电流背景抵消，读取指零信号，判断是否完成指零，若未完成，则根据指零信号值及变化趋势调整参数 g₁、g₂、k₁、k₂值，再次读取指零信号并判断，直至完成指零;完成指零后，启动异频试验电流输出，判断是否完成所有校准点，若未完成则继续，若完成则结束校准。
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