中國報告大廳網訊，2021年，國務院印發的《計量發展規劃 (2021─2035 年)》明確提出，針對複雜環境、實時工況環境和極端環境，開展新型量值傳遞溯源技術研究。在電力計量領域，傳統量值傳遞溯源研究較多，新型量值傳遞溯源研究尚處於起步階段。電流互感器作為電力計量中的關鍵設備，其在實時工況下的全量程校準(即 「帶電校準」)是新型量值傳遞溯源的關鍵技術。2022 年發布的電力電流互感器檢定規程要求，電流互感器的檢定周期不得超過 10 年，粗略估計，每年需要周檢的計量用低壓電流互感器數量達數百萬隻。若採用計劃性停電開展校準，不僅會影響電網安全穩定運行，還與新型電力系統保障正常用電、減少現場校準導致計劃性停電的要求相悖，因此，實時工況下對在運電流互感器進行全量程校準的技術具有重要意義。以下是2025年電流互感器行業技術分析。

  不同於故障診斷與在線監測技術僅能對電流互感器行業或二次迴路進行故障判斷或狀態分析，帶電校準技術需在不停電條件下實現對在運電流互感器全量程誤差的精密測量。當前，雖有在線群校準技術、基於羅氏線圈的現場校準方法等多種技術方案，但均無法實現在實時工況下對計量用低壓電流互感器進行全量程校準。為解決這一難題，相關研究提出了先注入反向電流抵消一次原有實時電流、再注入異頻試驗電流測量誤差，最後修正誤差值的校準方法，並基於此研製了校準裝置，通過試驗驗證了該裝置的有效性。

  一、電流互感器帶電校準原理

  電流互感器帶電校準方法主要分為三個步驟，分別是待校準低壓電流互感器一次背景電流清空、異頻誤差測量以及測得值修正，所需設備包含 1 台標準電流互感器(簡稱 「標互」)、2 台升流器和 1 台計量用低壓電流互感器帶電校準裝置。其中，1 台升流器用於注入與待校準低壓電流互感器一次側電流大小相等、方向相反的電流，以抵消流經低壓電流互感器一次側的電網實時電流;另 1 台升流器則用於提供帶電校準所需的全量程試驗電流。

  設待校準低壓電流互感器為 CTₓ，標互為 CT₀;i₁₀、i₁₁、i₁₂分別為一次試驗電流、一次實時電流、一次抵消電流;i₂₀、i₂₁分別為經標互、待校準低壓電流互感器耦合到二次的參考電流和待測電流。其中，i₁₁主要由基波電流、諧波電流和其他頻率成分電流組成，基波電流頻率通常在 47.5~52.5Hz 之間，諧波電流頻率一般集中在 20 次以內，其他頻率成分電流較微弱，可忽略不計。綜合考慮，ω₀取值對應頻率為 60Hz，即試驗電流頻率設定為 60Hz。

  校準結果的不確定度主要由測量重複性、標準器誤差、殘餘電流波動等因素引入，其中，殘餘工頻電流相位偏移對校準結果的影響相較於幅值波動通常可忽略。

  二、電流互感器誤差測量原理：融合多種方法實現強鄰頻干擾抑制

  用於電流互感器帶電校準的誤差測量方法，融合了測差法與平衡法思想，採用鎖相法指零技術，能有效抑制強鄰頻干擾，測量過程中通過主控校準算法自動調平衡並計算誤差。

  《2025-2030年中國電流互感器行業市場深度研究與戰略諮詢分析報告》指出，該測量方法的創新點在於將測差法、平衡法思想與鎖相技術深度融合。測差法從方法上避免了對待測信號進行高精度測量的需求，大幅降低測量系統複雜度;平衡法有效提高測量分辨力;鎖相技術的採用極大提升對待測信號的提取能力。由於只需對平衡點進行鎖相法指零檢測，對鎖相法指零檢測部分的軟硬體複雜度要求較低，因此該方法具有測量精度高、抗干擾強、系統複雜度低、穩定性好等特點。

  三、電流互感器帶電校準裝置研製：兩大系統保障校準功能實現

  (一)裝置總體架構

  電流互感器行業帶電校準裝置由試驗與抵消電流輸出系統、主控與誤差測量系統兩部分組成。抵消與試驗電流輸出系統通過測量 CT₀和 CTₓ二次電流接收主控與誤差測量系統的控制信號，經分析處理後產生抵消與試驗電流，分別輸出到抵消升流器與試驗升流器。其中，經抵消升流器輸出的電流對 CTₓ一次電網電流進行抵消，經試驗升流器輸出的電流提供校準試驗所需的異頻試驗電流。主控與誤差測量系統則負責控制抵消與試驗電流輸出、採集 CT₀和 CTₓ二次電流、計算誤差以及控制校準流程。

  (二)抵消與試驗電流輸出系統

  抵消與試驗電流輸出系統由試驗電流信號發生單元、抵消電流信號處理單元和功率放大單元三部分組成。其中，抵消電流信號處理單元是整個系統的核心，包含信號取樣、信號調理、信號反向和信號疊加四個模塊。

  信號取樣模塊和信號調理模塊分別對 CT₀和 CTₓ二次電流信號進行 I/V 轉換、信號濾波和放大處理;信號反向模塊對 CTₓ路信號進行 180° 相移後，再與 CT₀路信號進行矢量疊加。矢量疊加後的信號去除了混合信號 i₂₁中的異頻試驗信號 i₂₀成分，得到將原電流信號相移 180° 後的抵消信號;經功率放大單元與抵消升流器後，輸出與原一次電流反向的抵消電流，實現對 CTₓ一次實時背景電流的清空。試驗電流信號發生單元負責接收控制信號，產生異頻試驗信號，經功率放大單元與試驗升流器後，輸出 60Hz 的異頻試驗電流。

  (三)主控與誤差測量系統

  主控與誤差測量系統由信號前置處理單元、加法器、反向差信號合成單元、鎖相指零單元和主控校準單元五部分組成。

  信號前置處理單元負責對 i₂₀信號、i₂₀與 i₂₁的矢量作差信號分別進行 I/V 轉換和信號處理。反向差信號合成單元和鎖相指零單元均以 i₂₀處理後的信號作為參考信號，反向差信號合成單元負責合成反向差信號，在加法器中與差信號進行矢量求和，再由鎖相指零單元進行指零檢測。

  主控校準單元負責控制抵消與試驗電流輸出、信號前置處理單元放大倍數 g₁、反向差信號合成單元同向分量合成係數 k₁、正交分量合成係數 k₂、鎖相指零單元指零檔位 g₂，以實現低壓電流互感器帶電校準。其硬體核心晶片採用基於 32 位的 ARMCortex-M4 嵌入式處理器 STM32F303CCT6，內置數位訊號處理器(DSP)和浮點運算單元(FPU)，具備並行計算功能，能滿足校準調平衡和矢量計算要求，且擁有豐富的外設資源，包括 2 個 12 位數字模擬轉換器(DAC)模塊、4 個 12 位模擬數字轉換器(ADC)模塊等，可有效簡化硬體複雜度、降低硬體成本。

  裝置正常工作時，系統按照預設的校準流程完成所有校準點的校準，流程如下：初始化並設置參數 g₁、g₂、k₁、k₂初值，啟動一次電流背景抵消，讀取指零信號，判斷是否完成指零，若未完成，則根據指零信號值及變化趨勢調整參數 g₁、g₂、k₁、k₂值，再次讀取指零信號並判斷，直至完成指零;完成指零後，啟動異頻試驗電流輸出，判斷是否完成所有校準點，若未完成則繼續，若完成則結束校準。