一种直流暂态电流宽频数字标准器实现方法技术

本申请公开了一种直流暂态电流宽频数字标准器实现方法，包括：传感器、信号调理模块、AD转换模块、主控模块和光纤收发模块；传感器串接于电流回路中，得到直流电流信号；直流电流信号经过信号调理模块的信号调理后，进入AD转换模块，得到对应的离散数字信号；离散数字信号送入主控模块，通过频域的离散值滤波算法对离散数字信号进行处理，生成暂态标准电流数据的实时数据；根据数字采样协议，由光纤收发模块将暂态标准电流数据的实时数据传输至外部装置。本申请方法可以同时兼容阶跃响应测试以及频率响应测试两种暂态测试，现场测试时无需更换标准器，提高了试验效率，满足了测量精度的要求。度的要求。度的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种直流暂态电流宽频数字标准器实现方法


[0001]本申请涉及标准器测试领域，具体涉及一种直流暂态电流宽频数字标准器实现方法。

技术介绍

[0002]随着大功率全控型电力电子器件的迅速发展，以及直流电网制造水平的不断提高，特高压直流输电技术在特高压输电领域受到越来越广泛的关注及应用。相比于交流系统，直流系统的故障发展更快，控制保护难度更大。作为特高压直流控制保护系统中核心测量设备，电子式互感器也面临着更高的技术与可靠性要求。目前直流电流互感器的测试主要都是基于标准与试品进行实时比较的闭环测试，暂态测试主要有阶跃响应测试以及频率响应测试两种测试。这两种测试的测试方式都是采用测试电流源施加测试信号，标准器将电流信号转换为可被测试仪采集的小电压信号后送至直流电流互感器测试仪采样后形成标准源，直流电流互感器测试仪同步采集直流电流标准器的信号与试品的信号完成闭环测试，如图2所示。
[0003]这个测试过程直流电流标准器是测试过程的关键设备，目前直流电流标准器的实现方式一般有三种，一种是直流比较仪、高精密无感电阻以及高频电流互感器。直流比较仪输出的是小电流信号还需要I/U变换后再进行模数转换后方能使用。直流比较仪是一种通过反馈调节来实现直流电流信号转换的，对于稳态直流来说具有很高的转换精度，但对于阶跃信号，其响应时间远不能满足要求，所以并不能作为直流电流阶跃响应的标准信号。高精密无感电阻直接将电流信号转为电压信号，但由于通过的电流值很大，所以电阻值一般都是在毫欧级或微欧级，而在阶跃过程中电流的阶跃上升频率非常高此时分布电容与分布电感的影响就不能被忽视，在电流转为电压的过程会出现波形失真现象。高频电流互感器无法传变非周期分量，无法应用于暂态阶跃响应测试中。

技术实现思路

[0004]本申请所要解决的技术问题是，现有技术中直流电流标准器无法同时兼容阶跃响应测试和频率响应测试两种测试，现场测试时需不停更换标准器，试验效率低下且无法满足测量精度的要求，目的在于提供一种直流暂态电流宽频数字标准器实现方法，解决了同时实现上述两种测试场景的测试需求，以提高测试效率的问题。
[0005]本申请通过下述技术方案实现：
[0006]本申请提供一种直流暂态电流宽频数字标准器实现方法，包括：传感器、信号调理模块、AD转换模块、主控模块和光纤收发模块；所述传感器串接于电流回路中，得到直流电流信号；所述直流电流信号经过所述信号调理模块的信号调理后，进入所述AD转换模块，得到对应的离散数字信号；所述离散数字信号送入所述主控模块，通过频域的离散值滤波算法对所述离散数字信号进行处理，生成暂态标准电流数据的实时数据；根据数字采样协议，由所述光纤收发模块将所述暂态标准电流数据的实时数据传输至外部装置。
[0007]本申请通过传感器、信号调理模块、AD转换模块、主控模块和光纤收发模块的硬件电路结构，以及主控模块中的软件程序，共同配合作用下，解决了阶跃响应测试和频率响应测试两种测试均可兼容的问题。
[0008]进一步的，所述传感器包括串联的高精密电阻R和高精密电感L。所述高精密电阻R为1mΩ，所述高精密电感L为20nH。
[0009]进一步的，通过频域的离散值滤波算法对所述离散数字信号进行处理，包括：构造滤波函数以消除所述高精密电感L的影响，通过在离散时域上进行三点积分补偿，获得最终电流i的离散采样值离散序列，即暂态标准电流数据的实时数据。
[0010]进一步的，所述滤波函数如下：
[0011][0012]其中，u为输入电压值，u
o
为输出电压值，L为电感值，R为电阻值。
[0013]进一步的，所述在离散时域上进行三点积分补偿，如下：
[0014][0015]其中，f(n)为原始电压采集信号u的离散采样值序列，y(n)为u0的积分补偿后的离散采样值序列，a＝L/R，a为衰减时间常数，y(n
‑
1)为前一点的值，y(n
‑
2)为前两点的值。
[0016]进一步的，所述主控模块采用ZYNQ芯片。
[0017]进一步的，所述信号调理模块采用二阶无源低通滤波器，且其截止频率为500kHz。
[0018]进一步的，所述AD转换模块采用18位的逐次逼近型模数转换器AD7982。
[0019]进一步的，所述电源模块为所述AD转换模块、主控模块和光纤收发模块提供电源，所述电源模块为可充电电池。
[0020]本申请与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0021]本申请方案的直流暂态电流宽频数字标准器实现方法，可以同时兼容阶跃响应测试以及频率响应测试两种暂态测试，现场测试时无需更换标准器，提高了试验效率，满足了测量精度的要求，同时降低了测试成本。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
[0023]图1为本申请实施例1直流电流宽频数字标准器的结构示意图；
[0024]图2为直流互感器暂态闭环测试原理图；
[0025]图3为直流比较仪的实现原理图；
[0026]图4为高精密电阻高频等效电路图；
[0027]图5为传感器回路示意图；
[0028]图6为信号调理回路示意图。
具体实施方式
[0029]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本申请作进一步的详细说明，本申请的示意性实施方式及其说明仅用于解释本申请，并不作为对本申请的限定。
[0030]目前直流电流标准器的实现方式一般有三种，一种是直流比较仪、高精密无感电阻以及高频电流互感器。
[0031]1)直流比较仪，如图3所示，振荡器输出对称的励磁电压波形，当一次绕组无电流通入时，两个主铁心中只有励磁电压所产生的交流磁场，反向串接的励磁绕组兼检测绕组的感应电压互相抵消，不推动后续电路工作。
[0032]当一次绕组通入直流电流时，其产生的偏置磁场打破了上述平衡状态，使得一个主铁心提前饱和，另一个则滞后饱和。检测绕组输出的不对称电压推动后续反馈随动系统电路工作，将表征一次电流的偶次谐波信号经检波放大后，形成二次电流输送至二次绕组，实时跟随一次直流电流信号。
[0033]铁芯设计为双铁心差动式磁调制器结构，两个主铁芯的几何尺寸和磁性能参数尽可能一致，则检测绕组输出的电压信号为偶次谐波，幅值与输入的一次电流成比例。
[0034]一次电流I1与二次电流I2方向相同，一次绕组与二次绕组的绕制方向相反，以保证两者产生的磁通方向相反。当一次与二次的磁动势平衡时：I1*N1＝I2*N2，可见，磁动势平衡时，电流比较仪工作在零磁通状态。
[0035]一次电流产生的偏置磁场打破检测绕组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流暂态电流宽频数字标准器实现方法，其特征在于，包括：传感器、信号调理模块、AD转换模块、主控模块和光纤收发模块；所述传感器串接于电流回路中，得到直流电流信号；所述直流电流信号经过所述信号调理模块的信号调理后，进入所述AD转换模块，得到对应的离散数字信号；所述离散数字信号送入所述主控模块，通过频域的离散值滤波算法对所述离散数字信号进行处理，生成暂态标准电流数据的实时数据；根据数字采样协议，由所述光纤收发模块将所述暂态标准电流数据的实时数据传输至外部装置。2.根据权利要求1所述直流暂态电流宽频数字标准器实现方法，其特征在于，所述传感器包括串联的高精密电阻R和高精密电感L。3.根据权利要求2所述直流暂态电流宽频数字标准器实现方法，其特征在于，所述高精密电阻R为1mΩ，所述高精密电感L为20nH。4.根据权利要求2所述直流暂态电流宽频数字标准器实现方法，其特征在于，通过频域的离散值滤波算法对所述离散数字信号进行处理，包括：构造滤波函数以消除所述高精密电感L的影响，通过在离散时域上进行三点积分补偿，获得最终电流i的离散采样值离散序列，即暂态标准电流数据的实时数据。5.根据权利要求4所述直流暂态电流宽频数字标准器实现方...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋梁，丁志林，王睿，张智勇，张鹏，任阿阳，曹运龙，胡舟，刘文，杨建国，余春波，舒平，邱大强，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司特高压直流中心，
类型：发明
国别省市：