适用于罗氏线圈的数字积分方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及信号处理技术领域，公开了一种适用于罗氏线圈的数字积分方法及装置

【技术实现步骤摘要】
适用于罗氏线圈的数字积分方法及装置


[0001]本申请涉及电气测量中的信号处理
，特别涉及一种适用于罗氏线圈的数字积分方法及装置
。

技术介绍

[0002]本部分旨在为权利要求书中陈述的本申请的实施方式提供背景或上下文
。
此处的描述不因为包括在本部分中就承认是已被公开的现有技术
。
[0003]在包括电力系统在内的电气工程中，电流互感器
(CT)
传统上一直用于保护和测量应用，主要原因是它们能够产生高功率输出
。
然而，基于微处理器的设备的出现使得高功率输出变得不必要，并引入了其它测量技术
。
罗氏
(Rogowski)
线圈换能器是一种这样的测量设备，具有许多优于
CT
的优点
。
[0004]Rogowski
线圈通常用于整个行业和研究中的测量和保护系统，其“空芯”特性提供了优于铁芯测量装置的优势
。
由于
Rogowski
线圈具有精度高
、
线性度好
、
动态范围宽
、
频带宽
、
无磁饱和等优点，可替代
CT
用于一般电流测量领域的保护
、
计量和控制用途
。Rogowski
线圈传感器相对于传统电流传感器的优势，将使其在未来得到更广泛的应用
。
[0005]根据法拉第电磁感应定律的原理，
Rogowski
线圈产生与电流信号的导数成正比的电压输出信号为：
[0006][0007]其中
v(t)
是电流
i(t)
通过
Rogowski
线圈的感应电压，需要积分器从
Rogowski
线圈传感器感应的电压信号中恢复测得的交流
(AC)
电流波形
。
借助精心设计的积分器，
Rogowski
线圈可实现比传统
CT
更高的精度和更好的线性度等卓越性能
。
因此，高性能的积分器是保证
Rogowski
线圈传感器高测量精度的关键
。
[0008]输出信号是所谓的传输信号，它与初级电流的导数成正比
。
输入和输出信号之间的相移为
‑
90
度
。
可以通过将输出电压积分为以下形式来再现原始电流信号：
[0009][0010]模拟和数字方法都可以实现罗氏线圈的积分部分
。
模拟积分器通常由放大器
、
电阻器和电容器等惯性元件组成
。
目前，模拟积分器一般位于罗氏线圈的末端，用于变换输入电流的幅值和相位
。
然而，模拟器件的温度和老化不稳定，这可能会导致模拟器件出现漏电
、
容量损失和零漂移等问题
。
此外，模拟积分器的反馈和补偿设计相对不灵活
。
模拟设备中存在的所有这些因素都可能导致积分性能误差
。
[0011]由于模拟积分器固有的易受温度
、
时间漂移
、
元件离散等缺点难以克服，因此数字积分器得到了广泛的应用
。
数字积分器具有克服模拟积分器固有弱点的突出特点
。
它基于数字信号处理算法，直接对信号进行采样，然后通过数值积分的方法还原出原始电流信号
。
此外，可以完全避免经典模拟积分器的缺点，例如热稳定性和时间稳定性
。
数字积分器具有
更高的精度和稳定性
、
良好的相位响应性能以及灵活的结构，目前广泛应用于罗氏线圈传感器中
。

技术实现思路

[0012]本申请的目的在于提供一种适用于罗氏线圈的数字积分方法及装置，可以优化数字积分器的参数选择以用来对幅频响应误差最小化
。
[0013]本申请公开了一种适用于罗氏线圈的数字积分方法，包括：
[0014]对罗氏线圈感应器输出的电流微分信号进行模数转换为数字信号，并对所述数字信号进行高通滤波；
[0015]数字积分器采用参数化的
z
变换传输函数
H(
ξ
,z)
对滤波后的数字信号进行数字积分，其中
ξ
为参数或参数组，
z
＝
e
j
ω
，
ω
为角频率值；
[0016]定义所述数字积分的误差函数为其中，
0≤
ω0＜
ω1＜
π
，
ω0、
ω1定义了感兴趣的频率范围，
A
为归一化常数，
n
为2或趋于无穷大；以及
[0017]对于不同阶数的数字积分器的误差函数，根据最小数字积分误差值的选择确定所述参数或参数组
。
[0018]在一个优选例中，对于二阶数字积分器，所述
z
变换传输函数为变换传输函数为其中，
ξ
＝
[a
，
b]，
a
为归一化参数，
b
决定所述数字积分器的频率响应，所述数字积分器的频率响应为所述数字积分的误差函数采用均方值其中
n
为
2。
[0019]在一个优选例中，当采样频率为
12800Hz
，
(
ω0，
ω1)
分别对应于
10Hz
和
2250Hz
，
a
的最优参数为
a
opt
＝
0.3446
，
b
的最优参数为
b
opt
＝
1.9018。
[0020]在一个优选例中，对于三阶数字积分器，所述
z
变换传输函数为变换传输函数为其中，
ξ
＝
[a
，
b]，
a
为归一化参数，
b
决定所述数字积分器的频率响应，所述数字积分器的频率响应为所述数字积分的误差函数采用均方值的误差函数采用均方值其中
n
为
2。
[0021]在一个优选例中，当采样频率为
12800Hz
，
(
ω0，
ω1)
分别对应于
10Hz
和
2250Hz
，
a
的最优参数为
a
opt
＝
0.3959
，
b
的最优参数为
b
opt
＝
2.7894。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适用于罗氏线圈的数字积分方法，其特征在于，包括：对罗氏线圈感应器输出的电流微分信号进行模数转换为数字信号，并对所述数字信号进行高通滤波；数字积分器采用参数化的
z
变换传输函数
H(
ξ
,z)
对滤波后的数字信号进行数字积分，其中
v
为参数或参数组，
z
＝
e
j
ω
，
ω
为角频率值；定义所述数字积分的误差函数为其中，
0≤
ω0&lt;
ω1&lt;
π
，
ω0、
ω1定义了感兴趣的频率范围，
A
为归一化常数，
n
为2或趋于无穷大；以及对于不同阶数的数字积分器的误差函数，根据最小数字积分误差值的选择确定所述参数或参数组
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于二阶数字积分器，所述
z
变换传输函数为其中，
ξ
＝
[a,b],a
为归一化参数，
b
决定所述数字积分器的频率响应，所述数字积分器的频率响应为所述数字积分的误差函数采用均方值的误差函数采用均方值其中
n
为
2。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当采样频率为
12800Hz
，
(
ω0,
ω1)
分别对应于
10Hz
和
2250Hz
，
a
的最优参数为
a
opt
＝
0.3446
，
b
的最优参数为
b
opt
＝
1.9018。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于三阶数字积分器，所述
z
变换传输函数为其中，
ξ
＝
[a,b]
，
a
为归一化参数，
b
决定所述数字积分器的频率响应，所述数字积分器的频率响应为所述数字积分的误差函数采用均方值其中
n
为
2。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当采样频率为
12800Hz
，
(
ω0,
ω1)
分别对应于
10Hz
和
2250Hz
，
a
的最优参数为
a
opt
＝
0.3959<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭明，
申请(专利权)人：钜泉微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：