基于輔助線圈修正的羅氏線圈電流互感器測量裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種基于輔助線圈修正的羅氏線圈電流互感器測量裝置及測量方法，它包括Rogowski線圈，其特征在于：Rogowski線圈輸出端與第一信號調理回路連接，輔助線圈輸出端與第二信號調理回路連接，第一信號調理回路和第二信號調理回路分別與A/D模塊的不同采樣通道連接，A/D模塊的輸出端與控制器連接；參考工作電源一路接入A/D模塊參考電壓端，另一路經過分壓回路后接入到A/D模塊的采樣通道；解決了現有技術對Rogowski線圈電子式互感器電流測量存在的抗電磁干擾差、消除直流漂移不足等問題。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于電力系統一次電流測量技術，尤其涉及一種基于輔助線圈修正的羅氏線圈電流互感器測量裝置。
技術介紹
基于Rogowski線圈(羅氏線圈)的電流互感器具有線性度好，絕緣結構簡單，無安全隱患，不含鐵心，無磁飽和現象，測量帶寬且準確度高等優良特性，因此在智能變電站得到了廣泛應用。但是，由于Rogowski線圈的輸出電動勢正比于被測電流對時間的微分，要還原出與一次電流成正比例的信號就必須添加相應的積分環節。目前常用的積分還原方法，有硬件積分和軟件積分。硬件積分由于阻容分立器件不是理想器件，電容的泄漏與損耗，阻容器件的時漂和溫漂等因素都會對結果產生影響，造成積分誤差。軟件積分中的模數轉換器和運放驅動電路等模擬電路結構簡單穩定，受溫漂、時漂影響小，實現積分功能的算法則完全不受環境因素影響，并可以針對模擬電路的漂移進行有效的補償，同時相位響應主要由算法決定，具有一致性。因此軟件積分已成為Rogowski線圈電子式互感器應用大勢所趨。軟件積分還原被測信號的準確度，除了與積分算法的選擇有關，還與如下問題的解決方法相關：一，克服直流漂移的影響。信號中的共模分量、ADC或前置放大器的偏移或漂移，使得積分器的輸入中存在直流分量，破壞積分器的精度和穩定。目前克服直流偏移的方法，可以歸類為兩種：(1)在ADC輸出與積分器輸入之間接高通濾波器(HPF)；(2)在積分器的輸入端設置直流補償器。二，積分初值的選取。目前有兩種：(1)根據原信號過零點時微分信號處于極值的關系，在微分信號為極值時，以零初值開始積分。(2)確定信號的周期，對整個周期內的積分結果取平均，即可算得I，繼而對輸出進行補償。三，ADC超出量程問題。任何ADC都有一個輸入范圍，當輸入超過這個范圍時就會發生飽和，積分會產生誤差。目前只能采用多增益放大電路或高分辨率ADC盡最大可能克服影響。四，高次諧波問題。由于Rogowski線圈輸出的是微分信號，n次諧波信號采樣輸出會被放大n倍。軟件積分是一種離散積分器,受采樣頻率影響，高次諧波的頻率混疊會造成積分失真；檢索公開報道，我們不難發現基于Rogowski線圈的電子式互感器應用過程中存在抗電磁干擾差、消除直流漂移不足等問題。
技術實現思路
：本技術要解決的技術問題是：提供一種基于輔助線圈修正的羅氏線圈電流互感器測量裝置，以解決現有技術對Rogowski線圈電子式互感器電流測量存在的抗電磁干擾差、消除直流漂移不足等問題。本技術技術方案：一種基于輔助線圈修正的羅氏線圈電流互感器測量裝置，它包括Rogowski線圈，Rogowski線圈輸出端與第一信號調理回路連接，輔助線圈輸出端與第二信號調理回路連接，第一信號調理回路和第二信號調理回路分別與A/D模塊的不同采樣通道連接，A/D模塊的輸出端與控制器連接；參考工作電源一路接入A/D模塊參考電壓端，另一路經過分壓回路后接入到A/D模塊的采樣通道。所述輔助線圈為電磁式電流互感器或低功率線圈LPCT電流互感器。所述控制器為FPGA控制器。本技術的有益效果：本技術具有以下特點：1.適用于電力系統一次電流測量；2.測量傳感元件包括輔助線圈和Rogowski線圈兩部分，輔助線圈可以借用測量、計量線圈，不會造成工程造價升高；3.測量輸出信號為數字量，可直接消除直流漂移影響，即波形不偏向一側或上下振蕩，同時能有效抵抗電磁干擾；4.電流測量信號不存在飽和，可簡化后端繼電保護邏輯；5.電流測量有多重自診斷功能，保證輸出數據的可靠性；本技術不僅能全量程準確測量電力系統一次電流信號，克服了直流偏移及濾除高次諧波技術，能有效消除直流偏移及抵抗電磁干擾。可廣泛應用于電力系統一次電流測量。附圖說明：圖1為本技術裝置結構示意圖。具體實施方式：一種基于輔助線圈修正的羅氏線圈電流互感器測量裝置，它包括Rogowski線圈，Rogowski線圈輸出端與第一信號調理回路連接，輔助線圈輸出端與第二信號調理回路連接，第一信號調理回路和第二信號調理回路分別與A/D模塊的不同采樣通道連接，A/D模塊的輸出端與控制器連接；參考工作電源一路接入A/D模塊參考電壓端，另一路經過分壓回路后接入到A/D模塊的采樣通道。所述輔助線圈為電磁式電流互感器或低功率線圈LPCT電流互感器。所述控制器為FPGA控制器。本技術電流測量傳感元件包括輔助線圈和Rogowski線圈兩部分，其中輔助線圈采用傳統電磁式互感器或低功率線圈互感器。可以不用單獨配置，借用測量或者計量用線圈，不會造成工程造價升高，而且傳統的電磁式電流互感器具有濾除高頻信號的功能,使高頻信號不能得到有效傳導，測量過程可以克服Rogowski線圈離散采樣還原中高次諧波頻率混疊所導致的積分后測量輸出失真現象。Rogowski線圈的電流互感器具有線性度好，絕緣結構簡單，無安全隱患，不含鐵心，無磁飽和現象，可以實現全量程測量；兩路傳感線圈輸出的小電壓信號經各自的信號調理回路精辟接入同片A/D的不同采樣通道，以保證兩路信號同步采樣，信號調理回路包括低通濾波器實現。本技術的A/D模塊使用同一參考工作電源，調理后的兩路信號的輸入限值不同，其中輔助線圈限值取兩倍的額定值，目的是簡化信號飽和判別；Rogowski線圈限值取最大量程，A/D參考工作電源同時進入A/D采樣通道，以實時判斷工作電壓是否正常，增加工作狀態自診斷功能；控制器采用實時性、IO接口豐富的FPGA，其定時同步觸發A/D轉換，運行數字低通濾波及進行邏輯處理，并實時控制測量信號以光纖數字串行協議輸出。基于實時檢測校正的電流互感器電流測量裝置的測量方法：它包括步驟1、設立定時，根據外接晶振頻率，以工頻每周波不低于80點的采樣速率分頻，定時觸發并輸出；定時模塊根據外接的晶振頻率F，計數器累計達到M取自后端數據應用采樣頻率，典型值有4000、8000、10000、12800等值，定時觸發，同時清計數器。步驟2、數據處理，對Rogowski線圈、輔助線圈和參考工作電源采樣值進行處理，得到當前采樣輸出值in；步驟2所述數據處理，其處理方法包括：步驟2.1、根據定時輸出，觸發A/D模塊，采集Rogowski線圈n點瞬時采樣值iRn、輔助線圈n點瞬時采樣值iAn及參考工作電源采樣值UP；步驟2.2、判斷參考工作電源采樣值UP是否越限，越限則輸出告警；判斷參考工作電源采樣值UP與理論值的誤差是否在±2％合理范圍內，如果UP采樣誤差不在合理范圍內則視為異常，并告警輸出，等待下一個定時時刻。步驟2.3、利用飽和算法判別輔助線圈n點瞬時采樣值iAn是否為極值，以判斷輔助線圈采樣值是否飽和；由于輔助線圈輸出限值是2倍的額定值，因此正常運行工況下是不會飽和的。步驟2.4、輔助線圈采樣值不飽和，則判斷輔助線圈采樣值連續不飽和次數CA是否已達到一周波計數，達到則計算這連續一周波采樣值的算術平均值，取算術平均值為輔助線圈當前零漂值IA0，同時將連續不飽和次數CA清零，連續不飽和次數CA未達到一周波計數則CA加1；步驟2.5、利用一階微分原理對輔助線圈實時采樣值進行求導得到當前微分值，k為整數，k≥1，Ts為采樣間隔周期；其中k取值與采樣頻率相關，采樣頻率越高，k越大。步驟2.5、將輔助線圈實本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于輔助線圈修正的羅氏線圈電流互感器測量裝置，它包括Rogowski線圈，其特征在于：Rogowski線圈輸出端與第一信號調理回路連接，輔助線圈輸出端與第二信號調理回路連接，第一信號調理回路和第二信號調理回路分別與A/D模塊的不同采樣通道連接，A/D模塊的輸出端與控制器連接；參考工作電源一路接入A/D模塊參考電壓端，另一路經過分壓回路后接入到A/D模塊的采樣通道。

【技術特征摘要】
1.一種基于輔助線圈修正的羅氏線圈電流互感器測量裝置，它包括Rogowski線圈，其特征在于：Rogowski線圈輸出端與第一信號調理回路連接，輔助線圈輸出端與第二信號調理回路連接，第一信號調理回路和第二信號調理回路分別與A/D模塊的不同采樣通道連接，A/D模塊的輸出端與控制器連接；參考工作電源一路接入A/D模塊參...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高吉普，徐長寶，魯彩江，周東頂，湯漢松，孟令雯，
申請(專利權)人：貴州電網有限責任公司電力科學研究院，江蘇凌創電氣自動化股份有限公司，
類型：新型
國別省市：貴州;52