基于辅助线圈修正的罗氏线圈电流互感器测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于辅助线圈修正的罗氏线圈电流互感器测量装置及测量方法，它包括Rogowski线圈，其特征在于：Rogowski线圈输出端与第一信号调理回路连接，辅助线圈输出端与第二信号调理回路连接，第一信号调理回路和第二信号调理回路分别与A/D模块的不同采样通道连接，A/D模块的输出端与控制器连接；参考工作电源一路接入A/D模块参考电压端，另一路经过分压回路后接入到A/D模块的采样通道；解决了现有技术对Rogowski线圈电子式互感器电流测量存在的抗电磁干扰差、消除直流漂移不足等问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电力系统一次电流测量技术，尤其涉及一种基于辅助线圈修正的罗氏线圈电流互感器测量装置。
技术介绍
基于Rogowski线圈(罗氏线圈)的电流互感器具有线性度好，绝缘结构简单，无安全隐患，不含铁心，无磁饱和现象，测量带宽且准确度高等优良特性，因此在智能变电站得到了广泛应用。但是，由于Rogowski线圈的输出电动势正比于被测电流对时间的微分，要还原出与一次电流成正比例的信号就必须添加相应的积分环节。目前常用的积分还原方法，有硬件积分和软件积分。硬件积分由于阻容分立器件不是理想器件，电容的泄漏与损耗，阻容器件的时漂和温漂等因素都会对结果产生影响，造成积分误差。软件积分中的模数转换器和运放驱动电路等模拟电路结构简单稳定，受温漂、时漂影响小，实现积分功能的算法则完全不受环境因素影响，并可以针对模拟电路的漂移进行有效的补偿，同时相位响应主要由算法决定，具有一致性。因此软件积分已成为Rogowski线圈电子式互感器应用大势所趋。软件积分还原被测信号的准确度，除了与积分算法的选择有关，还与如下问题的解决方法相关：一，克服直流漂移的影响。信号中的共模分量、ADC或前置放大器的偏移或漂移，使得积分器的输入中存在直流分量，破坏积分器的精度和稳定。目前克服直流偏移的方法，可以归类为两种：(1)在ADC输出与积分器输入之间接高通滤波器(HPF)；(2)在积分器的输入端设置直流补偿器。二，积分初值的选取。目前有两种：(1)根据原信号过零点时微分信号处于极值的关系，在微分信号为极值时，以零初值开始积分。(2)确定信号的周期，对整个周期内的积分结果取平均，即可算得I，继而对输出进行补偿。三，ADC超出量程问题。任何ADC都有一个输入范围，当输入超过这个范围时就会发生饱和，积分会产生误差。目前只能采用多增益放大电路或高分辨率ADC尽最大可能克服影响。四，高次谐波问题。由于Rogowski线圈输出的是微分信号，n次谐波信号采样输出会被放大n倍。软件积分是一种离散积分器,受采样频率影响，高次谐波的频率混叠会造成积分失真；检索公开报道，我们不难发现基于Rogowski线圈的电子式互感器应用过程中存在抗电磁干扰差、消除直流漂移不足等问题。
技术实现思路
：本技术要解决的技术问题是：提供一种基于辅助线圈修正的罗氏线圈电流互感器测量装置，以解决现有技术对Rogowski线圈电子式互感器电流测量存在的抗电磁干扰差、消除直流漂移不足等问题。本技术技术方案：一种基于辅助线圈修正的罗氏线圈电流互感器测量装置，它包括Rogowski线圈，Rogowski线圈输出端与第一信号调理回路连接，辅助线圈输出端与第二信号调理回路连接，第一信号调理回路和第二信号调理回路分别与A/D模块的不同采样通道连接，A/D模块的输出端与控制器连接；参考工作电源一路接入A/D模块参考电压端，另一路经过分压回路后接入到A/D模块的采样通道。所述辅助线圈为电磁式电流互感器或低功率线圈LPCT电流互感器。所述控制器为FPGA控制器。本技术的有益效果：本技术具有以下特点：1.适用于电力系统一次电流测量；2.测量传感元件包括辅助线圈和Rogowski线圈两部分，辅助线圈可以借用测量、计量线圈，不会造成工程造价升高；3.测量输出信号为数字量，可直接消除直流漂移影响，即波形不偏向一侧或上下振荡，同时能有效抵抗电磁干扰；4.电流测量信号不存在饱和，可简化后端继电保护逻辑；5.电流测量有多重自诊断功能，保证输出数据的可靠性；本技术不仅能全量程准确测量电力系统一次电流信号，克服了直流偏移及滤除高次谐波技术，能有效消除直流偏移及抵抗电磁干扰。可广泛应用于电力系统一次电流测量。附图说明：图1为本技术装置结构示意图。具体实施方式：一种基于辅助线圈修正的罗氏线圈电流互感器测量装置，它包括Rogowski线圈，Rogowski线圈输出端与第一信号调理回路连接，辅助线圈输出端与第二信号调理回路连接，第一信号调理回路和第二信号调理回路分别与A/D模块的不同采样通道连接，A/D模块的输出端与控制器连接；参考工作电源一路接入A/D模块参考电压端，另一路经过分压回路后接入到A/D模块的采样通道。所述辅助线圈为电磁式电流互感器或低功率线圈LPCT电流互感器。所述控制器为FPGA控制器。本技术电流测量传感元件包括辅助线圈和Rogowski线圈两部分，其中辅助线圈采用传统电磁式互感器或低功率线圈互感器。可以不用单独配置，借用测量或者计量用线圈，不会造成工程造价升高，而且传统的电磁式电流互感器具有滤除高频信号的功能,使高频信号不能得到有效传导，测量过程可以克服Rogowski线圈离散采样还原中高次谐波频率混叠所导致的积分后测量输出失真现象。Rogowski线圈的电流互感器具有线性度好，绝缘结构简单，无安全隐患，不含铁心，无磁饱和现象，可以实现全量程测量；两路传感线圈输出的小电压信号经各自的信号调理回路精辟接入同片A/D的不同采样通道，以保证两路信号同步采样，信号调理回路包括低通滤波器实现。本技术的A/D模块使用同一参考工作电源，调理后的两路信号的输入限值不同，其中辅助线圈限值取两倍的额定值，目的是简化信号饱和判别；Rogowski线圈限值取最大量程，A/D参考工作电源同时进入A/D采样通道，以实时判断工作电压是否正常，增加工作状态自诊断功能；控制器采用实时性、IO接口丰富的FPGA，其定时同步触发A/D转换，运行数字低通滤波及进行逻辑处理，并实时控制测量信号以光纤数字串行协议输出。基于实时检测校正的电流互感器电流测量装置的测量方法：它包括步骤1、设立定时，根据外接晶振频率，以工频每周波不低于80点的采样速率分频，定时触发并输出；定时模块根据外接的晶振频率F，计数器累计达到M取自后端数据应用采样频率，典型值有4000、8000、10000、12800等值，定时触发，同时清计数器。步骤2、数据处理，对Rogowski线圈、辅助线圈和参考工作电源采样值进行处理，得到当前采样输出值in；步骤2所述数据处理，其处理方法包括：步骤2.1、根据定时输出，触发A/D模块，采集Rogowski线圈n点瞬时采样值iRn、辅助线圈n点瞬时采样值iAn及参考工作电源采样值UP；步骤2.2、判断参考工作电源采样值UP是否越限，越限则输出告警；判断参考工作电源采样值UP与理论值的误差是否在±2％合理范围内，如果UP采样误差不在合理范围内则视为异常，并告警输出，等待下一个定时时刻。步骤2.3、利用饱和算法判别辅助线圈n点瞬时采样值iAn是否为极值，以判断辅助线圈采样值是否饱和；由于辅助线圈输出限值是2倍的额定值，因此正常运行工况下是不会饱和的。步骤2.4、辅助线圈采样值不饱和，则判断辅助线圈采样值连续不饱和次数CA是否已达到一周波计数，达到则计算这连续一周波采样值的算术平均值，取算术平均值为辅助线圈当前零漂值IA0，同时将连续不饱和次数CA清零，连续不饱和次数CA未达到一周波计数则CA加1；步骤2.5、利用一阶微分原理对辅助线圈实时采样值进行求导得到当前微分值，k为整数，k≥1，Ts为采样间隔周期；其中k取值与采样频率相关，采样频率越高，k越大。步骤2.5、将辅助线圈实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于辅助线圈修正的罗氏线圈电流互感器测量装置，它包括Rogowski线圈，其特征在于：Rogowski线圈输出端与第一信号调理回路连接，辅助线圈输出端与第二信号调理回路连接，第一信号调理回路和第二信号调理回路分别与A/D模块的不同采样通道连接，A/D模块的输出端与控制器连接；参考工作电源一路接入A/D模块参考电压端，另一路经过分压回路后接入到A/D模块的采样通道。

【技术特征摘要】
1.一种基于辅助线圈修正的罗氏线圈电流互感器测量装置，它包括Rogowski线圈，其特征在于：Rogowski线圈输出端与第一信号调理回路连接，辅助线圈输出端与第二信号调理回路连接，第一信号调理回路和第二信号调理回路分别与A/D模块的不同采样通道连接，A/D模块的输出端与控制器连接；参考工作电源一路接入A/D模块参...

【专利技术属性】
技术研发人员：高吉普，徐长宝，鲁彩江，周东顶，汤汉松，孟令雯，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司电力科学研究院，江苏凌创电气自动化股份有限公司，
类型：新型
国别省市：贵州;52