具有羅果夫斯基類型的電流換能器的用于測量電流的布置的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明關于一種具有羅果夫斯基類型(9)的電流換能器和換能器電子設備(13)的用于測量電流的布置，其中電流換能器(9)具有：初級導體繞組(14)，具有用于攜帶要測量的額定電流(iR(t))的線匝的第一數(shù)量(N1)；輔助導體繞組(16)，具有一對第二端子(17、18)和螺旋形狀以及線匝的第二數(shù)量(N2)，所述次級導體繞組(16)以環(huán)形方式環(huán)繞初級導體(14)，其特征在于第三導體繞組(10)具有一對第三端子(11、12)，帶有線匝的第三數(shù)量(N3)，其中第三導體繞組適于接收校準電流信號ical(t)，次級導體繞組(16)適于在其第二端子(17、18)對之間感應電壓信號VS’，所述電壓信號VS’包含線圈靈敏度S，并且是響應額定電流的導數(shù)(diR(t)/dt)的額定電流電壓信號(VS)和響應校準電流信號(ical(t))的導數(shù)的附加校準信號(Vcal)的疊加，以及換能器電子設備(13)適于在同一放大器中放大電流電壓信號(VS)和校準信號(Vcal)，并且將經(jīng)放大的電流電壓信號除以經(jīng)放大的校準信號中包含線圈靈敏度和增益的那個部分。
【專利說明】具有羅果夫斯基類型的電流換能器的用于測量電流的布置
[0001]本發(fā)明涉及一種具有羅果夫斯基類型的電流換能器和換能器電子設備、用于測量電流的布置，其中按照權利要求的前序部分，電流換能器具有:初級導體繞組，具有用于攜帶待測量的額定電流的線匝的第一數(shù)量；次級導體繞組，具有一對端子和螺旋形狀以及線匝的第二數(shù)量，所述次級導體繞組以環(huán)形方式環(huán)繞初級導體。
[0002]羅果夫斯基類型的電流換能器結合通常稱作羅果夫斯基線圈的裝置。它廣泛地用作用于測量交流(AC)或高頻電流脈沖的裝置。這種類型的線圈具有優(yōu)于其它類型的電流傳感器的許多優(yōu)點。通常通過將導電線施加到非磁和非導電載體上，來構成羅果夫斯基線圈。載體能夠是基于塑料或玻璃或陶瓷的結構，并且形成封閉或者幾乎封閉的環(huán)路，使得形成一種螺旋線圈導線。來自線圈的一端的引線可經(jīng)過線圈的中心或者在線圈中心附近返回到另一端，使得兩個端子均在線圈的同一端，并且使得螺旋線圈本身沒有形成封閉環(huán)路。
[0003]羅果夫斯基線圈屬于空心線圈的種類，因為線圈的載體是非磁的，S卩，其磁化率明顯小于I。載體可以是剛性或柔性的，并且其形狀可以是圓環(huán)、環(huán)形等。
[0004]當圍繞攜帶電流的初級導體放置時，羅果夫斯基線圈按照安培定律生成與電流的導數(shù)成比例的電壓。電壓也與每單位長度的匝數(shù)和匝的面積成比例。一匝的面積近似等于線圈載體的截面面積。由于羅果夫斯基線圈中感應的電壓與初級導體中的電流變化率成比例，所以線圈的輸出通常連接到電子裝置(在這里稱作換能器電子設備或智能電子裝置(IED))，其中信號經(jīng)過積分和進一步處理，以便提供與電流成比例的準確信號。
[0005]羅果夫斯基線圈具有優(yōu)于其它類型的電流測量裝置的許多優(yōu)點，最顯著的是因它的非磁芯而具有優(yōu)良線性度，其沒有飽和效應的傾向。因此，羅果夫斯基線圈甚至在經(jīng)受大電流(例如在輸電、焊接或脈沖功率應用中使用的電流)時也是高度線性的。此外，由于羅果夫斯基線圈具有空心而不是磁芯，所以它具有低電感，并且能夠響應快速變化電流。具有等距繞組的正確形成的羅果夫斯基線圈極大地免受電磁干擾。與常規(guī)基于鐵磁芯的電流換能器相比，羅果夫斯基線圈電流換能器(RCCT)呈現(xiàn)更高動態(tài)范圍、更小重要和尺寸以及更低生產(chǎn)成本。
[0006]但是，按照現(xiàn)有技術的羅果夫斯基線圈電流換能器卻仍然遭受中等精度而在精度方面、特別是對于計量應用無法與常規(guī)基于高鐵磁芯的電流換能器相比。其一個原因是當環(huán)境條件正發(fā)生變化(例如溫度、機械約束、濕度、老化等)時的羅果夫斯基線圈的靈敏度S的未知變化。另一個原因是當環(huán)境條件正發(fā)生變化(例如溫度、機械約束、濕度、老化等)時作為換能器電子設備的組成部分的電子放大器的增益的未知變化。
[0007]由于線圈靈敏度和放大器增益的這些非預期變化當前沒有被IED中的電子信號處理來考慮，所以靈敏度和增益的這種改變對測量引入誤差。這種限制阻礙了采用羅果夫斯基線圈電流換能器的組合來達到高精度。
[0008]本領域已知的只補償羅果夫斯基線圈電流換能器的靈敏度變化的一種解決方案在于采用放置成接近羅果夫斯基線圈的溫度傳感器來測量溫度。溫度然后用來按照各羅果夫斯基靈敏度溫度剖面來補償靈敏度。在生產(chǎn)結束所執(zhí)行的線圈的表征一所謂的校準一期間，測量環(huán)境溫度下的羅果夫斯基線圈電流換能器靈敏度以及其溫度相關性。給出應用于換能器電子設備中的信號的多項式校正的系數(shù)存儲在放置于傳感器殼體的EEPROM中。這個解決方案允許溫度效應補償，但是要求附加生產(chǎn)工作，例如各羅果夫斯基線圈電流換能器的校準和溫度表征。此外，它不允許例如機械、濕度和老化效應的其它補償。實際上，一旦將傳感器將會給客戶，則無法更新校正系數(shù)。實際上，為了補償老化，常規(guī)方式要求維護工作以及對客戶設備的額定電流測量的中斷。羅果夫斯基線圈電流換能器必須從設備中取出，并且采用與工廠中的初始校準相同的過程周期地重新校準。
[0009]文獻PCT/EP2011/001941和PCT/EP2011/058291提出讀出電子布置，其在無需中斷測量的情況下、即聯(lián)機地自行補償它們自己的增益漂移。但是，這些讀出電子設備不允許對額定電流的測量同時補償任何RCCT靈敏度變化。
[0010]本發(fā)明的目的是提供一種具有羅果夫斯基類型的電流換能器和換能器電子設備、用于測量電流的布置，其中換能器電子設備能夠補償羅果夫斯基線圈的靈敏度的漂移以及換能器電子設備本身的放大器增益的漂移。
[0011]按照本發(fā)明，上述目的通過具有如權利要求1所述特征、用于測量電流的布置來實現(xiàn)。
[0012]按照本發(fā)明的一種用于測量電流的布置包括具有一對第三端子、帶線匝的第三數(shù)量的第三導體繞組，其中第三導體繞組適于接收校準電流信號ical(t)，次級導體繞組適于在其第二端子對之間感應電壓信號Vs，所述電壓信號Vs包含線圈靈敏度S并且是響應額定電流的導數(shù)diK(t)/dt的額定電流電壓信號Vs以及響應校準電流信號iCal(t)的導數(shù)的附加校準信號Veal的疊加，以及換能器電子設備13適于在同一放大器中放大電流電壓信號Vs和校準信號，并且將經(jīng)放大的電流電壓信號除以經(jīng)放大的校準信號中包含線圈靈敏度和增益的那個部分。
[0013]按照本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，換能器電子設備13(IED)適于將校準電流信號leal (t)饋入第三導體繞組10中。
[0014]按照本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，換能器電子設備具有:參考部件20，適于從DC參考電流I.、參考電壓Vkef (其與DC參考電流Im成比例)、頻率輸出CLKeal (其用于表征校準電流信號iCal(t)的實際頻率(ω.))來生成校準電流信號iCal(t);第一放大部件21，適于將電壓信號V與放大器增益G相乘，并且將它除以參考電壓VKEF，以生成經(jīng)放大的信號V，;第一濾波部件，適于從經(jīng)放大的信號V’中濾出校準信號VMl，并且生成經(jīng)放大的電流信號Vs”’ ；第二濾波23和處理部件24，適于生成經(jīng)放大的校準信號Veal’ ；第四處理部件25，適于將經(jīng)放大的電流信號%，”除以產(chǎn)生于經(jīng)放大的校準信號V。:的幅度與校準電流信號iCal(t)的頻率的商(quotient)，以得出抵消了羅果夫斯基線圈的靈敏度的漂移以及第一和第二電路的增益的漂移的影響的經(jīng)校正的信號
[0015]按照本發(fā)明的另一個實施例，存在換能器電子設備中的電流參考源，其適于生成電流iCAL(t)的幅度1咖。
[0016]按照本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，換能器電子設備包括控制信號生成部件，其適于生成控制信號CLKc^1,以設置iCAJt)的頻率Q。
[0017]按照本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，換能器電子設備包括頻率測量部件，其適于使用參考時鐘來測量校準電流im(t)的有效頻率。
[0018]按照本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，參考時鐘是全球定位系統(tǒng)(GPS)時鐘。
[0019]按照本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，參考時鐘是換能器電子設備的內部振蕩器。
[0020]按照本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，換能器電子設備包括處理部件，其適于進行頻率檢測以從其輸入來提取校準電流im(t)。
[0021]按照本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，換能器電子設備包括幅度除法部件，其適于計算處理部件的輸出的幅度，并且將它除以校準電流im(t)的頻率ω^。
[0022]按照本發(fā)明具有第三附加繞組的電流換能器提供一種通過只將校準電流饋入第三繞組中來校準羅果夫斯基線圈的靈敏度的簡易方式。不要求附加的第二測量技術、例如按照現(xiàn)有技術的溫度測量。羅果夫斯基線圈對于如在第二繞組的端子作為附加電壓信號所測量的第三繞組中的校準電流的響應從物理和測量觀點來看與羅果夫斯基線圈對于要在第一繞組中測量的額定電流ijt)的響應完全一致的。對經(jīng)過第三繞組的校準電流的響應將遭受與對經(jīng)過第一繞組的額定電流的響應相同或者接近相同的漂移和老化影響。與通過使用額外指示參數(shù)、例如溫度的略微間接校準方法相比，這使校準方式變成更為準確和直接。
[0023]按照本發(fā)明的羅果夫斯基線圈換能器中的第三繞組提供脫機以及聯(lián)機地校準羅果夫斯基線圈靈敏度的可能性，這取決于設計換能器電子設備的方式以及執(zhí)行校準過程的方式。通過使用第三繞組，當額定電流測量例如在生產(chǎn)結束時在工廠中或者在安裝地點維護操作期間的已安裝換能器處沒有聯(lián)機運行是地，能夠測量和校準羅果夫斯基線圈的靈敏度。
[0024]第三附加繞組還提供在換能器電子設備中連續(xù)測量羅果夫斯基線圈電流換能器的靈敏度而無需中斷額定電流L測量的可能性。因此，本發(fā)明的一個優(yōu)點是修改始終羅果夫斯基線圈設計，使得它向IED(智能電子裝置)給予聯(lián)機地、即在無需中斷額定電流測量的情況下連續(xù)校準羅果夫斯基線圈電流換能器靈敏度的可能性。
[0025]換能器電子設備的設計與按照本發(fā)明的具有第三繞組的RCCT設計相結合確保電流電壓信號和校準信號均包含線圈靈敏度，并且以第一放大部件的相同增益來放大。結果在于，電流電壓信號和校準信號經(jīng)過第一放大部件的增益的相同漂移效應并且經(jīng)過線圈靈敏度的相同漂移效應。通過基本上將經(jīng)放大的電流電壓信號除以經(jīng)放大的校準信號中包含按照本發(fā)明的第四處理部件中的線圈靈敏度和增益的那個部分，第一放大部件的增益和線圈靈敏度被消除，并且第一放大部件的增益的漂移效應和線圈靈敏度的漂移效應也是如此。
[0026]總結起來，我們看到，按照本發(fā)明的羅果夫斯基線圈電流換能器(RCCT)與第三繞組和換能器電子設計的發(fā)明組合具有有利效果:通過經(jīng)過RCCT注入校準電流im(t)，換能器電子設備能夠校正RCCT靈敏度S以及其自己的增益G。RCCT靈敏度的漂移和換能器電子設備增益的漂移均在輸出信號中得到補償。因此，輸出電壓信號僅取決于在換能器電子設備中由穩(wěn)定和準確電流源來生成的電流im(t)的幅度1吣輸出電壓信號僅取決于校準電流Im。因電子組件引起的所有漂移、例如增益G的漂移以及RCCT靈敏度漂移、在S上的漂移在輸出電壓信號中得到補償
將參照附圖、通過一個實施例的描述更詳細地描述本發(fā)明，附圖包括圖1示出現(xiàn)有技術羅果夫斯基線圈電流換能器的原理，
圖2示出按照本發(fā)明的羅果夫斯基線圈電流換能器設計的原理，以及圖3示出按照本發(fā)明的換能器電子設備的示意原理框圖。
[0027]圖1示出現(xiàn)有技術羅果夫斯基線圈電流換能器I的原理，其中校準系數(shù)通過在工廠表征傳感器來得到。攜帶要測量的額定電流iK(t)初級導體3經(jīng)過常規(guī)羅果夫斯基線圈2的中心。在次級導體繞組6的第二端子4、5對之間，存在額定電流感應的電壓信號Vs，其能夠確定為VS=SX d(iE(t)) /dt，其中S是羅果夫斯基線圈的靈敏度。
[0028]測量溫度的溫度傳感器7放置成接近羅果夫斯基線圈2。將額定電流電壓信號Vs和溫度測量饋入換能器電子設備IED中。在IED中，溫度測量用來按照各羅可夫斯基靈敏度溫度剖面來補償靈敏度S。給出應用于換能器電子設備中的信號的多項式校正的系數(shù)存儲在放置于傳感器殼體的EEPROM 8中。經(jīng)校正的靈敏度SMmc;ted由將原始線圈靈敏度S和校正多項式相乘的積(α-Τ+^ΧΤ2+...)組成。經(jīng)校正的額定電流電壓信號Vsc^eted然后計算為
Vscorrected=Scorrected Xd (?Ε ⑴)/dt= ( Cl ! X T+ d 2 X f +…)X S X d (iR (t) ) /dt。
[0029]線圈的表征在線圈的生產(chǎn)結束時執(zhí)行。在這個所謂的校準期間，測量環(huán)境溫度下的羅果夫斯基線圈電流換能器靈敏度以及其溫度相關性。這個解決方案允許溫度效應以及初始誤差補償、例如因環(huán)境溫度引起的初始誤差，但是要求附加生產(chǎn)工作，例如各羅果夫斯基線圈電流換能器的校準和溫度表征。
[0030]因此，溫度傳感器7以及包含系數(shù)的EEPROM 8允許聯(lián)機溫度補償，但是沒有考慮老化、濕度或機械效應，因為不能動態(tài)更新系數(shù)。
[0031]圖2示出按照本發(fā)明的羅果夫斯基線圈電流換能器(RCCT)9設計的原理。它包括羅果夫斯基線圈10，其中初級導體14攜帶要測量的額定電流1,(0，并且經(jīng)過具有次級導體繞組16的常規(guī)羅果夫斯基線圈15的中心。
[0032]羅果夫斯基線圈電流換能器9包括第三導體繞組10，其具有一對第三端子11、12，帶有線匝的第三數(shù)量(N3)。
[0033]換能器電子設備(^⑴口配置成將校準電流信號込“^饋入第三導體繞組10中。響應經(jīng)過第三導體繞組10的校準電流信號的導數(shù)(di&1(t)/dt)，在第二繞組16的第二端子17、18對之間創(chuàng)建附加校準信號(Vcal):Vcal=N3XdIcal/dto
[0034]次級導體繞組16的第二端子17、18對之間的額定電流電壓信號V (其被饋入換能器電子設備中)能夠確定為Vs’=Vs+VMl=SX (d (ir (t) +N3 X iCal (t)) /dt)，其中S是羅果夫斯基線圈的靈敏度。Vs’能夠被理解為額定電流電壓信號Vs=SXd(iJt)/dt)和校準電壓信號 Vcal=SXN3Xdlcal/dt 的疊加。
[0035]換能器電子設備13 (IED)配置成處理額定電流電壓信號Vs’和校準信號VMl，以便得出經(jīng)校準的電壓信號V-=Sm1.Xd(iK(t))/dt，其中具有經(jīng)校準的靈敏度SMl。
[0036]因此，附加繞組N3設計用于RCCT，其通過校準電流來饋送。校準電流的頻率在待測量額定電流iK(t)的頻率范圍之外。這個附加繞組提供在換能器電子設備13 (IED)中連續(xù)測量經(jīng)校正的RCCT靈敏度Sm1而無需中斷額定電流iK(t)測量的可能性。
[0037]準確校準信號iCal(t)經(jīng)過附加繞組N3來注入。準確地知道線匝的數(shù)量N3和電流ieal(t)、即其幅度和頻率，就能夠分離次級電壓中的ijt)和，并且檢測RCCT靈敏度的任何變化。這樣，提供一種校準靈敏度Sm1而無需中斷額定電流iK(t)的測量的方式。
[0038]ical (t)的幅度能夠比iK(t)要小許多，因為較小電流能夠更易于在電子設備中生成，并且可具有較高頻率。例如，對于Ir=100A(iK(t)的幅度)和f；=50Hz的值，能夠選擇組合 feal>5 kHz、Ical=1 mA(ieal(t)的幅度)、N3=100 個線阻。這樣，則具有:d(iK(t)/dt=N3 Mieal (t)/dt，因此校準電流的信號創(chuàng)建與額定電流大致相同的信號幅度。這對于實現(xiàn)校準中的最佳分辨率和精度是有利的。在典型應用中將在初級電流的所指定帶寬外部來選擇，即，高于待測量的最高諧波。
[0039]因此，如果需要將電流ical(t)的幅度Ical限制成比額定電流iK(t)的幅度Ik要小許多(因為必須在換能器電子設備IED中創(chuàng)建，所以這可以被要求)，則能夠在比額定電流信號要高10至100倍的頻率來應用。由于能夠假定羅果夫斯基線圈電流換能器(RCCT)在其頻域的非常線性行為(這通常在10 Hz與10 kHz之間的范圍)，所以iK(t)與ieal之間的這個頻率差異沒有顯著影響靈敏度估計，其然后將在比額定電流頻率要高10至100倍的頻率來計算。甚至有可能達到更高頻率、即更小電流幅度，同時停留在線性體制中。
[0040]在許多情況下，在羅果夫斯基線圈周圍存在電屏蔽，以便保護它免受來自初級導體或者來自其它源的電串擾。在這種情況下，有利的是將校準繞組放置在屏蔽與繞組N2之間，以便保護它免受外部影響，因而使得更易于執(zhí)行清潔校準。
[0041]在繞組N2的極高同質性的情況下，N3能夠是只覆蓋N2的一部分的短筒形繞組。
[0042]但是，為了對RCCT靈敏度計算準確地考慮繞組N2可能的局部非同質性，有利的是，繞組N3覆蓋線圈的全周長。適當數(shù)量的線匝比能夠在N2/N3=10與N2/N3=100之間來選擇。這個數(shù)量的線匝還促成限制必要電流幅度Ical⑴。因此，線匝的數(shù)量N3能夠小于線匝的次級繞組數(shù)量N2，但是N3應當覆蓋整個RRCT周長，以便降低繞組不同質性的效果。比率N2/N3取決于預計N2繞組同質性。繞組N2越同質，則N2/N3可越高(N3越低)。
[0043]繞組N3可放置在繞組N2與屏蔽之間，因而保護它免受外部攝動。
[0044]校準電流的信號以及待測量電流在換能器電子設備IED中基于分頻濾波器來分離。從羅果夫斯基線圈傳感器的輸出信號中去除由校準電流所生成的信號。因此，由校準電流所感應的信號用來校正羅果夫斯基線圈傳感器的輸出信號的幅度。
[0045]若干校準頻率能夠依次使用，以便得到更準確校準系數(shù)。備選地，能夠對后續(xù)校準系數(shù)求平均，以便改進精度。
[0046]經(jīng)校準的靈敏度Sm1能夠在換能器電子設備IED中連續(xù)地或者基于調度來計算，并且應用于額定信號iK(t)，從而確保對通過諸如老化、溫度、機械應變或濕度之類的變化條件的額定電流測量的最高精度。如果準確地控制校準電流，則因這些影響引起的校準的維度變化將不會使校準過程的精度退化。
[0047]能夠使額定電流iK(t)測量從不中斷。它不受連續(xù)注入校準電流影響。這個原理稱作連續(xù)聯(lián)機校準。
[0048]為了避免傳感器信號的阻尼和相移，應當采取適于措施，以便防止初級電流在校準繞組中感應電流。這能夠通過將附加有效阻抗插入校準電流的通路中進行。這能夠采用高通濾波器或者采用校準電流的主動控制來實現(xiàn)，這使它變成理想電流源。
[0049]顯然，如以上在圖2的上下文中所述的校準過程能夠聯(lián)機或脫機應用。在脫機校準的情況下，例如在工廠中的生產(chǎn)結束時或者在現(xiàn)場的安裝地點傳感器維護操作期間，換能器電子設備13按照脫機模式連接到羅果夫斯基線圈換能器9。
[0050]現(xiàn)在將考慮圖3。圖3示出按照本發(fā)明的換能器電子設備13的示意原理框圖。換能器電子設備13 (又稱作IED)接收作為輸入的額定電流電壓信號和GPS所傳送的外部參考時鐘GPSCLK。參考時鐘也可同嵌入式參考振蕩器來生成。在這種情況下，GPSCLK輸入是過時的。
[0051]IED 13產(chǎn)生要饋入第三繞組的校準電流ieal(t)作為輸出信號以及經(jīng)校準的電壓信號V—經(jīng)校準的電壓信號V—包含額定電流的導數(shù)屯(t) /dt和DC參考電流IMl。放大器的增益G和羅果夫斯基線圈的靈敏度S因IED中的內部信號處理而已經(jīng)消除，因此因電子組件引起的所有漂移、對增益G的漂移以及RCCT靈敏度漂移、對S的漂移也在經(jīng)校準的電壓信號中得到補償。
[0052]換能器電子設備IED具有參考部件20，其適于從DC參考電流Im來生成校準電流信號ieal(t)。此外，存在參考電壓Vkef，其與DC參考電流成比例，還存在用于表征校準電流信號iM(t)的實際頻率的頻率輸出CLKm1。存在第一放大部件21，其適于將電壓信號V與放大器增益G相乘，并且將它除以參考電壓VKEF，以生成信號Vs”，第一濾波部件22適于從信號Vs”中濾出校準信號Vcal,并且生成電流信號V”。此外，第二濾波23和處理部件24適于生成校準信號V。:。第四處理部件25適于將電流信號Vs”’除以產(chǎn)生于校準信號V。:的幅度和校準信號iCal(t)的頻率的商，以得出已經(jīng)抵消羅果夫斯基線圈的靈敏度的漂移和第一放大電路的增益的漂移的影響的經(jīng)校正的信號
[0053]現(xiàn)在更詳細描述IED 13內部的功能塊。
[0054]第一放大部件21接收電流電壓信號V，并且執(zhí)行濾波、放大和模數(shù)轉換，將輸入電壓Vs’與參考電壓Vkef進行比較。
[0055]參考電路部件20從DC參考電流ICAl來生成AC參考電流(t)。電流(t)如上所述注入RCCT的附加第三繞組10中。參考電路部件20還從Im來生成DC參考電壓VKEF。im(t)的頻率從GPS所傳送的參考時鐘來生成，或者備選地能夠由嵌入式參考振蕩器來生成。參考電路部件20最終還生成輸出CLKq^其給出“⑴的實際頻率。
[0056]電流參考源26是實際穩(wěn)定電流參考源，以產(chǎn)生DC參考電流Im。
[0057]控制信號生成部件27生成控制信號CLKc^1,以設置“⑴的頻率Q。設置成高于額定頻率，并且選擇成不同于額定信號頻率諧波。能夠動態(tài)改變，以便在幅度分割部件28中檢測(下面進行描述)參考iCAJt)與初級額定信號ijt)中出現(xiàn)的污染信號或者與外部攝動的可能疊加。
[0058]頻率測量部件29使用參考時鐘、即GPS時鐘或內部振蕩器來測量iCAL(t)的有效頻率。
[0059]第一濾波部件22和第二濾波部件23是傳遞2個不同數(shù)據(jù)速率的2個數(shù)字抽選濾波器。第一濾波部件22的輸出包含額定信號i Jt)，并且濾出校準信號第二濾波部件23的輸出處于較高頻率，并且包含信號ijt)和
[0060]處理部件24進行頻率檢測，以從其輸入中提取im(t)。
[0061]幅度分割部件28計算處理部件24的輸出的幅度，并且將它除以iCAL(t)的頻率、即oCAL。處理部件24的輸出是完全正弦信號，這使得有可能經(jīng)過簡單rms計算來計算其幅度。
[0062]第四處理部件25通過將第一濾波部件22的輸出除以幅度分割部件28的輸出來消除靈敏度S和增益G的影響。
[0063]因此，IED輸出V-.僅取決于電流參考源26中生成的DC準確和穩(wěn)定電流1吣這產(chǎn)生下式:
VSoutCAL=l/ICALX d (iE (t)) /dt
在輸出信號中已經(jīng)消除因IED中的電子組件漂移或者因RCCT的靈敏度變化引起的所有幅度漂移。
[0064]參考標號列表
I羅果夫斯基線圈電流換能器 2羅果夫斯基線圈 3初級導體 4第二端子 5第二端子 6次級繞組 7溫度傳感器 8 EEPROM
9羅果夫斯基線圈電流換能器
10第三繞組
11第三端子
12第三端子
13換能器電子設備
14初級導體
15羅果夫斯基線圈
16次級繞組
17第二端子
18第二端子
20參考電路部件
21第一放大部件
22第一濾波部件
23第二濾波部件
24處理部件
25故障處理部件
26電流參考源
27控制信號生成部件
28幅度分割部件
29頻率測量部件。
【權利要求】
1.一種用于測量電流的布置，具有羅果夫斯基類型的電流換能器(9)和換能器電子設備(13)， O其中，所述電流換能器(9)具有 O初級導體繞組(14)，具有用于攜帶要測量的額定電流(iK(t))的線匝的第一數(shù)量(NI)， O次級導體繞組(16)，具有一對第二端子(17，18)和螺旋形狀以及線匝的第二數(shù)量(N2)，所述次級導體繞組(16)以環(huán)形方式環(huán)繞所述初級導體(14)， 其特征在于，具有 O第三導體繞組(10)，具有一對第三端子(11，12)，帶有線匝的第三數(shù)量(N3)， O其中所述第三導體繞組適于接收校準電流信號(iCal(t))， O所述次級導體繞組(16)適于在其第二端子(I 7，I 8)對之間感應電壓信號Vs’，所述電壓信號V包含線圈靈敏度S并且作為下列項的疊加 1.響應所述額定電流的導數(shù)(diK(t)/dt)的額定電流電壓信號(Vs)，以及 ?.響應所述校準電流信號(ieal(t))的導數(shù)的附加校準信號(U，以及 O所述換能器電子設備(13)適于在同一放大器中放大所述電流電壓信號(Vs)和所述校準信號(Vm1)，并且將所述放大的電流電壓信號除以包含所述線圈靈敏度和增益的所述放大的校準信號的那部分。
2.如權利要求1所述的布置，其中，所述換能器電子設備(13)(IED)適于將校準電流信號(iCal(t))饋入所述第三導體繞組(10)中。
3.如權利要求1所述的布置，其特征還在于 O所述換能器電子設備(13)，具有 O參考部件(20)，適于生成 -來自DC參考電流Im的所述校準電流信號(i&1(t))， -參考電壓VKEF，與所述DC參考電流I.成比例， -用于表征所述校準電流信號(ieal(t))的實際頻率(ω』的頻率輸出CLKcalO第一放大部件(21)，適于將所述電壓信號Vs’與增益(G)相乘，并且將它除以所述參考電壓Vkef，以生成信號Vs”， O第一濾波部件(22)，適于從所述信號Vs”中濾出所述校準信號(Veal),并且生成電流信號(V，，)， O第二濾波(23)和處理部件(24)，適于生成經(jīng)放大的校準信號(V。:) O第四處理部件(25)，適于將所述放大的電流信號(Vs”’)除以產(chǎn)生于所述放大的校準信號(VMl’ )的幅度和所述校準電流信號(iCal(t)的頻率(G)qJ的商，以得出已經(jīng)抵消所述羅果夫斯基線圈的靈敏度的漂移和所述第一放大電路的增益的漂移的影響的經(jīng)校正的電壓信號(VSMt，eal)。
4.如權利要求3所述的布置，其特征還在于所述換能器電子設備(13)中的電流參考源(26)，其適于生成所述電流iCAL(t)的幅度ICAL。
5.如權利要求4所述的布置，其特征還在于控制信號生成部件(27)，適于生成控制信號CLIW，以設置iCAL(t)的頻率Q。
6.如權利要求5所述的布置，其特征還在于所述頻率測量部件(29)，適于使用參考時鐘來測量所述校準電流im(t)的有效頻率。
7.如權利要求6所述的布置，其中，所述參考時鐘是全球定位系統(tǒng)(GPS)時鐘。
8.如權利要求6所述的布置，其中，所述參考時鐘是所述換能器電子設備(13)中的內部振蕩器。
9.如權利要求6所述的布置，其特征還在于處理部件(24)，其適于進行頻率檢測，以從其輸入中提取所述校準電流im(t)。
10.如權利要求9所述的布置，其特征還在于幅度分割部件(28)，其適于計算所述處理部件(24)的輸出的幅度，并且將它除以所述校準電流im(t)的頻率ω^。
【文檔編號】G01R15/18GK104246517SQ201380020802
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年3月27日 優(yōu)先權日:2012年4月20日
【發(fā)明者】帕斯卡爾 J., 楚爾弗盧 F. 申請人:Abb 技術有限公司