羅果夫斯基類型的電流換能器和用于測量電流的布置的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明關(guān)于羅果夫斯基類型的電流換能器，具有初級導(dǎo)體繞組(具有用于攜帶要測量的額定電流（IR)的線匝的第一數(shù)量（N1))，并且具有次級導(dǎo)體繞組(具有一對第二端子和螺旋形狀以及線匝的第二數(shù)量（N2))，所述次級導(dǎo)體繞組以環(huán)形方式環(huán)繞初級導(dǎo)體，由此額定電流電壓信號\在次級繞組的一對第二端子之間被感應(yīng)，所述額定電流電壓信號是額定電流的導(dǎo)數(shù)（dIR/dt)的特性，換能器電子設(shè)備（IED)配置為接收額定電流電壓信號（Vs)，其特征在于，電流換能器包括具有一對第三端子和線匝的第三數(shù)量（N3)的第三導(dǎo)體繞組，由此換能器電子設(shè)備（IED)配置為將校準(zhǔn)電流信號（1&1)饋送到第三導(dǎo)體繞組，由此響應(yīng)于校準(zhǔn)電流信號的導(dǎo)數(shù)（dI-M/dt)，在第二繞組的一對第二端子之間創(chuàng)建附加的校準(zhǔn)信號（Vcal)并且由此換能器電子設(shè)備（IED)配置為處理額定電流電壓信號（Vs)和校準(zhǔn)信號（VMl)來導(dǎo)出具有校準(zhǔn)的靈敏度SMl的校正的電壓信號（Vs，corrected)。
【專利說明】羅果夫斯基類型的電流換能器和用于測量電流的布置
[0001] 根據(jù)權(quán)利要求1的前序，本發(fā)明涉及羅果夫斯基（Rogowski)類型的電流換能器， 具有初級導(dǎo)體繞組(具有用于攜帶要測量的額定電流（iK)的線匝的第一數(shù)量（N1))，并且具 有次級導(dǎo)體繞組(具有一對第二端子和螺旋形狀以及線匝的第二數(shù)量)，所述次級導(dǎo)體繞組 以環(huán)形方式環(huán)繞初級導(dǎo)體。
[0002] 根據(jù)權(quán)利要求6的前序，本發(fā)明還涉及用于測量電流的布置，具有羅果夫斯基類 型的電流換能器和換能器電子設(shè)備。
[0003] 羅果夫斯基類型的電流換能器(通常被稱為羅果夫斯基線圈)并入裝置。它被廣泛 地用作測量交流(AC)或高頻電流脈沖的裝置。此類型的線圈具有優(yōu)于其它類型的電流傳感 器的許多優(yōu)勢。通過在非磁性和不導(dǎo)電載體上應(yīng)用導(dǎo)電導(dǎo)線來通常構(gòu)成羅果夫斯基線圈。 載體可以是基于塑料或玻璃或陶瓷的結(jié)構(gòu)并且形成閉環(huán)或幾乎閉環(huán)使得形成一種螺旋線 圈導(dǎo)線。來自線圈的一端的引線可通過線圈的中心或接近于線圈的中心而返回到另一端， 使得兩個端子都在線圈的相同端處并且使得螺旋線圈自身不形成閉環(huán)。
[0004] 因為線圈的載體是非磁性的（即其磁化率顯著小于1)，所以羅果夫斯基線圈屬于 空芯線圈的類別。載體可以是剛性的或靈活的并且其形狀可以是環(huán)形、圓環(huán)、或其它。
[0005] 當(dāng)圍繞攜帶電流的初級導(dǎo)體放置時，羅果夫斯基線圈根據(jù)安培定律生成與電流的 導(dǎo)數(shù)成比例的電壓。電壓也與每單元長度的匝數(shù)的數(shù)量和匝數(shù)的面積成比例。一個匝數(shù)的 面積近似等于線圈載體的截面區(qū)域。因為在羅果夫斯基線圈中感應(yīng)的電壓與初級導(dǎo)體中的 電流的改變的速率成比例，所以線圈的輸出通常連接到電子裝置(此處被稱為換能器電子 設(shè)備或智能電子裝置（IED))，其中信號被整合并且進(jìn)一步處理以便提供與電流成比例的準(zhǔn) 確信號。
[0006] 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)勢，最顯著的是由于 其非磁芯的杰出線性度，它是不容易有飽和效應(yīng)。因此，即使當(dāng)經(jīng)受大電流時(例如，在電力 傳送、焊接、或脈沖的功率應(yīng)用中使用的那些)，羅果夫斯基線圈是高度線性的。此外，因為 羅果夫斯基線圈具有空芯而不是磁芯，所以它具有低的電感并且可以響應(yīng)于快速改變的電 流。正確形成的羅果夫斯基線圈具有等間隔的繞組，大部分不受電磁干擾的影響。相較于 基于傳統(tǒng)的基于鐵磁芯的電流換能器，羅果夫斯基線圈電流換能器（RCCT)呈現(xiàn)更高的動態(tài) 范圍、更低的重量和大小，以及更低的生產(chǎn)成本。
[0007] 然而，根據(jù)本領(lǐng)域狀態(tài)的羅果夫斯基線圈電流換能器不幸地仍然遭受中等精度以 與高的傳統(tǒng)的基于鐵磁芯的電流換能器在精度方面競爭，特別地用于計量應(yīng)用。原因在于 當(dāng)環(huán)境狀況(例如，溫度，機(jī)械約束、潮濕、老化等）改變時，羅果夫斯基線圈的靈敏度S的未 知改變。因為目前在IED中的電子信號處理中不考慮靈敏度的這些不合意的改變，所以靈 敏度中的變更引入測量上的錯誤。這樣的限制阻礙利用羅果夫斯基線圈電流換能器的組合 來達(dá)到高精度。
[0008] 在現(xiàn)有技術(shù)中已知的補(bǔ)償羅果夫斯基線圈電流換能器的靈敏度改變的一個解決 方案是利用靠近羅果夫斯基線圈放置的溫度傳感器來測量溫度。然后溫度用于根據(jù)每個羅 果夫斯基靈敏度溫度分布來補(bǔ)償靈敏度。在生產(chǎn)結(jié)束(所謂校準(zhǔn))時執(zhí)行的線圈的特性描述 期間，測量在周圍溫度的羅果夫斯基線圈電流換能器靈敏度以及其溫度依賴性。系數(shù)(它給 出多項式校正來應(yīng)用到換能器電子設(shè)備中的信號）存儲在放置在傳感器殼中的EEPROM中。 此解決方案允許溫度效應(yīng)補(bǔ)償，但是要求附加的生產(chǎn)努力（例如，每個羅果夫斯基線圈電流 換能器的校準(zhǔn)和溫度特性描述)。此外，例如，它不允許機(jī)械、潮濕和老化效應(yīng)的其它補(bǔ)償。 實際上，一旦將傳感器交付到消費(fèi)者，就無法更新校正系數(shù)。事實上，為了補(bǔ)償老化，傳統(tǒng)的 方法要求維護(hù)努力和在消費(fèi)者工廠上的額定電流測量的中斷。必須從工廠提取羅果夫斯基 線圈電流換能器并且利用與工廠中的初始校準(zhǔn)相同的程序來周期性地重新校準(zhǔn)羅果夫斯 基線圈電流換能器。
[0009] 本發(fā)明的目標(biāo)是提供羅果夫斯基線圈電流換能器，具有更簡單的能力來離線校準(zhǔn) 羅果夫斯基線圈靈敏度以及持續(xù)地在線校準(zhǔn)羅果夫斯基線圈靈敏度（即，沒有中斷額定電 流測量)。
[0010] 本發(fā)明的附加的目標(biāo)是提供利用羅果夫斯基類型的電流換能器來測量電流的布 置，羅果夫斯基類型的電流換能器具有更簡單的能力來離線校準(zhǔn)羅果夫斯基線圈靈敏度以 及持續(xù)在線地校準(zhǔn)羅果夫斯基線圈靈敏度（即，沒有中斷額定電流測量)。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，由具有權(quán)利要求1的特征的羅果夫斯基類型的電流換能器來實現(xiàn)關(guān) 于改進(jìn)的羅果夫斯基線圈電流換能器的以上目標(biāo)。
[0012] 由具有權(quán)利要求6的特征的用于測量電流的布置來實現(xiàn)關(guān)于改進(jìn)的利用羅果夫 斯基類型電流換能器來測量電流的布置的以上目標(biāo)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的電流換能器包括第三導(dǎo)體繞組，具有一對第三端子和線匝的第三數(shù) 量，其中第三導(dǎo)體繞組適于接收校準(zhǔn)電流信號（i Cal (t))，并且其中次級導(dǎo)體繞組（16)適于 在其一對第二端子（17、18)之間感應(yīng)電壓信號Vs'，所述電壓信號V s'是額定電流電壓信號 (Vs)(有額定電流的導(dǎo)數(shù)（diK(t)/dt)的特性)和響應(yīng)于校準(zhǔn)電流信號（i Cal(t))的導(dǎo)數(shù)的附 加的校準(zhǔn)信號aal)的疊加。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的用于測量電流的布置包括如以上所描述的具有第三導(dǎo)體繞組的電 流換能器，以及適于將校準(zhǔn)電流信號饋送到第三導(dǎo)體繞組的換能器電子設(shè)備，并且換能器 電子設(shè)備另外適于接收電壓信號v s'，并且換能器電子設(shè)備另外適于處理電壓信號％'來導(dǎo) 出具有校準(zhǔn)的靈敏度SMl的校正的電壓信號（\ Mmc;tod)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的電流換能器提供校準(zhǔn)羅果夫斯基線圈的靈敏度的簡單方式，僅通過 將校準(zhǔn)電流饋送到第三繞組。不要求附加的、第二測量技術(shù)(例如，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的溫 度測量)。羅果夫斯基線圈對第三繞組中的校準(zhǔn)電流的響應(yīng)(在第二繞組的端子處作為附加 的電壓信號來測量）從物理和測量的觀點(diǎn)完全兼容羅果夫斯基線圈對將在第一繞組中測量 的額定電流h(t)的響應(yīng)。所以只要求換能器電子設(shè)備的輕微適應(yīng)。對通過第三繞組的校 準(zhǔn)電流的響應(yīng)將遭受與對通過第一繞組的額定電流的響應(yīng)相同或大致相同的漂移和老化 影響。相較于通過使用額外的指征參數(shù)(例如，溫度)的稍間接的校準(zhǔn)方法，這使根據(jù)本發(fā)明 的校準(zhǔn)方法變得更準(zhǔn)確和直接。
[0016] 取決于設(shè)計換能器電子設(shè)備的方式和執(zhí)行校準(zhǔn)程序的方式，根據(jù)本發(fā)明的羅果夫 斯基線圈換能器中的第三繞組提供可能性來離線以及在線地校準(zhǔn)羅果夫斯基線圈靈敏度。 當(dāng)額定電流測量沒有離線運(yùn)行時(例如，在生產(chǎn)結(jié)束時的工廠中、或在場內(nèi)維護(hù)操作期間在 安裝的換能器處)，通過使用第三繞組，可以測量并且校準(zhǔn)羅果夫斯基線圈的靈敏度。
[0017] 第三、附加的繞組也提供可能性來持續(xù)地測量羅果夫斯基線圈電流換能器的靈敏 度而沒有中斷額定電流h(t)測量。此處本發(fā)明的優(yōu)勢是修改原始的羅果夫斯基線圈設(shè)計 使得它給予IED (智能電子裝置）可能性來在線地（S卩，沒有中斷額定電流測量）持續(xù)地校 準(zhǔn)羅果夫斯基線圈電流換能器靈敏度。因此，本發(fā)明允許設(shè)計具有超過磁性線圈電流換能 器的性能的精度羅果夫斯基線圈電流換能器并且利用羅果夫斯基線圈電流換能器來達(dá)到 IEC60044-8標(biāo)準(zhǔn)0. 2級或更好的。
[0018] 在優(yōu)選實施例中，第三導(dǎo)體繞組布置成靠近次級導(dǎo)體繞組。優(yōu)選地，穩(wěn)定和準(zhǔn)確的 校準(zhǔn)電流信號被注入通過此第三繞組N3。
[0019] 在優(yōu)選實施例中，第三繞組N3覆蓋次級導(dǎo)體繞組的全周長。此將準(zhǔn)確地考慮用于 羅果夫斯基線圈電流換能器靈敏度計算的次級繞組N2的任何可能的局部化非均勻性。
[0020] 在優(yōu)選實施例中，電流換能器包括圍繞次級繞組的屏蔽并且第三繞組（N3)放置在 次級繞組（N2)與屏蔽之間。優(yōu)勢在于由于屏蔽，則校準(zhǔn)電流i Cal(t)可以更小并且在頻率區(qū) 域內(nèi)不被外部擾動強(qiáng)烈影響。
[0021] 在優(yōu)選實施例中，線匝的第三數(shù)量N3小于線匝的第二數(shù)量N2。然而，線匝的第三 數(shù)量N3應(yīng)該優(yōu)選地足夠大來覆蓋羅果夫斯基線圈的整個周長。比率N2/N3可以取決于次 級繞組N2的繞組均勻性。在優(yōu)選實施例中，次級繞組線匝與第三繞組線匝之間的比率N2/ N3越高，次級繞組N2做得越均勻。
[0022] 在優(yōu)選實施例中，換能器電子設(shè)備適于饋送具有小于額定電流iK(t)的幅度的 幅度并且具有高于額定電流iK(t)的頻率的頻率的校準(zhǔn)電流信號ieal(t)。校準(zhǔn)電流信號 i&1(t)的更小幅度的優(yōu)勢是換能器電子設(shè)備IED中的更低功耗，因為必須在IED中生成 i&1⑴。如果由于此原因，則需要將校準(zhǔn)電流信號i&1⑴的幅度1&1限制到遠(yuǎn)小于額定電流 IK(t)的幅度IK。iCal(t)可以應(yīng)用于高于額定電流信號的頻率的10至IJ100倍的頻率處。羅 果夫斯基線圈電流換能器的典型頻域是在10Hz…10kHz之間的范圍中?？梢约僭O(shè)在此頻域 中的羅果夫斯基線圈電流換能器的線性形態(tài)，所以額定電流i K(t)與校準(zhǔn)電流信號ieal(t) 之間的頻率差異不顯著地影響靈敏度估計，然后將在比額定電流的頻率高10到100倍的頻 率處計算靈敏度估計。甚至可能達(dá)到更高頻率(即，更小的電流幅度)而保持在線性規(guī)則中。 [0023] 在優(yōu)選實施例中，換能器電子設(shè)備適于相繼地應(yīng)用具有多個校準(zhǔn)頻率的多個校準(zhǔn) 電流信號。此可被完成以便獲得用于校準(zhǔn)靈敏度SMl的更準(zhǔn)確值(也稱為校準(zhǔn)系數(shù))。
[0024] 在另外優(yōu)選實施例中，換能器電子設(shè)備適于然后獲得并且平均用于校準(zhǔn)的靈敏度 SMl的值以便獲得改進(jìn)的精度。
[0025] 在另外優(yōu)選實施例中，換能器電子設(shè)備適于持續(xù)地計算校準(zhǔn)的靈敏度SMl。
[0026] 在又一優(yōu)選實施例中，換能器電子設(shè)備適于在預(yù)定的基礎(chǔ)上計算校準(zhǔn)的靈敏度 SMl。通過持續(xù)地或在預(yù)定的基礎(chǔ)上在IED中計算校準(zhǔn)的靈敏度并且將它應(yīng)用到額定電流 信號iK(t)，這將確保在改變狀況(例如，老化、溫度、機(jī)械壓力或潮濕）上的額定電流測量的 高精度。
[0027] 本發(fā)明的另一優(yōu)勢是不中斷額定電流信號iK(t)的測量。它不被持續(xù)注入的校準(zhǔn) 電流I Ml而影響。因此，此原理可被稱為連續(xù)的在線校準(zhǔn)。
[0028] 將參考附圖由實施例的描述來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中 圖1示出現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的羅果夫斯基線圈電流換能器的原理，以及 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的羅果夫斯基線圈電流換能器設(shè)計的原理。
[0029] 圖1示出現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的羅果夫斯基1線圈電流換能器的原理，其中通過在工廠 中特性描述傳感器來獲得校準(zhǔn)系數(shù)。攜帶要測量的額定電流i K(t)的初級導(dǎo)體3通過傳統(tǒng) 的羅果夫斯基線圈2的中心。在次級導(dǎo)體繞組6的一對次級端子4、5之間有額定電流感應(yīng) 的電壓信號V s，它可以被確定為Vs=SXd (iK(t) ) /dt，其中S是羅果夫斯基線圈的靈敏度。
[0030] 靠近羅果夫斯基線圈2放置測量溫度的溫度傳感器7。將額定電流電壓信號Vs和 溫度測量饋送到換能器電子設(shè)備IED。在IED中，溫度測量用于根據(jù)每個羅果夫斯基靈敏 度溫度分布來補(bǔ)償靈敏度S。將系數(shù)(它給出多項式校正來應(yīng)用到換能器電子設(shè)備中的信 號）存儲在傳感器殼中放置的EEPR0M 8中。校正的靈敏度Sramc;ted包括原始線圈靈敏度S 與校正多項式（a i X T + α 2 X T2 + ...)相乘的乘積。然后將校正的額定電流電壓信號 Vscorrected 算^為 ^corrected = Scorrected X d(iR(t))/dt = (〇! X T +〇2 X f + . . . ) X SX d(iR(t))/ dt〇
[0031] 在線圈的生產(chǎn)結(jié)束時執(zhí)行線圈的特性描述。在此所謂校準(zhǔn)期間，測量在周圍溫度 的羅果夫斯基線圈電流換能器靈敏度以及其溫度依賴性。此解決方案允許溫度效應(yīng)以及初 始錯誤補(bǔ)償、初始錯誤(例如，由于周圍溫度)，但是要求附加的生產(chǎn)努力（例如，每個羅果夫 斯基線圈電流換能器的校準(zhǔn)和溫度特性描述)。
[0032] 因此包含系數(shù)的溫度傳感器7和EEPR0M 8允許在線溫度補(bǔ)償，但是不考慮老化、 潮濕或機(jī)械效應(yīng)(因為無法動態(tài)地更新系數(shù))。
[0033] 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的羅果夫斯基線圈電流換能器（RCCT)9設(shè)計的原理。它包括 羅果夫斯基線圈10,其中初級導(dǎo)體14攜帶要測量的額定電流i K(t)并且通過具有次級導(dǎo)體 繞組16的傳統(tǒng)的羅果夫斯基線圈15的中心。
[0034] 羅果夫斯基線圈電流換能器9包括具有一對第三端子11、12和線匝的第三數(shù)量 (N3)的第三導(dǎo)體繞組10。
[0035] 換能器電子設(shè)備（IED)13配置為將校準(zhǔn)電流信號iCal(t)饋送到第三導(dǎo)體繞組10。 響應(yīng)于通過第三導(dǎo)體繞組0的校準(zhǔn)電流信號的導(dǎo)數(shù)（di &1(t)/dt)，在第二繞組16的一對第 二端子17、18之間創(chuàng)建附加的校準(zhǔn)信號（Veal) :Veal=N3XdIeal/dt。
[0036] 次級導(dǎo)體繞組16的一對次級端子17、18之間的額定電流電壓信號Vs'（它將被饋 送到換能器電子設(shè)備）可以被確定為v s' =S X (d (i Jt) +N3 X iCal (t)) /dt)，S是羅果夫斯基 線圈的靈敏度。Vs'可以被理解為額定電流電壓信號Vs=d(ijt)/dt)和校準(zhǔn)電壓信號V Ml =N3XdIcal/dt 的疊加。
[0037] 換能器電子設(shè)備13 (IED)配置為處理額定電流電壓信號Vs'和校準(zhǔn)信號VMl來導(dǎo) 出校正的電壓信號 X d (iK (t)) /dt，具有校準(zhǔn)的靈敏度 Scal。
[0038] 因此，為RCCT設(shè)計由校準(zhǔn)電流饋送的附加的繞組N3。校準(zhǔn)電流的頻率在要測量的 額定電流、(0的頻率范圍之外。此附加的繞組提供可能性來在換能器電子設(shè)備13 (IED) 內(nèi)持續(xù)地測量校正的RCCT靈敏度Seal而沒有中斷額定電流iK(t)測量。
[0039] 通過附加的繞組N3注入準(zhǔn)確的校準(zhǔn)信號iCal (t)。精確地知道線匝的數(shù)量N3和電 流iCal(t)(即其幅度和頻率)，可以分離次級電壓內(nèi)的仁⑴和并且檢測RCCT靈敏 度的任何改變。以此方式，提供方法來校準(zhǔn)靈敏度SMl而沒有中斷額定電流iK(t)的測量。
[0040] 可以在幅度中遠(yuǎn)小于iK(t)(因為可以在電子設(shè)備中更容易地生成更小的 電流）并且可具有更高的頻率。例如，對于I,=l〇〇A (iK(t)的幅度）和f,=50Hz的值，可以 選擇f^iWkHzU^zlOmA (iral(t)的幅度)、N3=100個線阻的組合。以此方式，有d(iK(t))/ dt=N3 dieal(t)/dt，所以校準(zhǔn)電流信號創(chuàng)建與額定電流大致相同的信號幅度。這對于在校 準(zhǔn)中實現(xiàn)最佳分辨率和精度是有利的。在典型應(yīng)用中，應(yīng)該在初級電流的特定帶寬外選擇 fMl，即高于要測量的最高諧波。
[0041] 因此，如果需要將電流ieal(t)的幅度Ieal限制為遠(yuǎn)小于額定電流i K(t)的幅度Ικ， (因為必須在換能器電子設(shè)備IED中生成，所以是可要求的）。則可以在比額定電流 信號高10到100倍的頻率處應(yīng)用。因為可以假設(shè)在其頻域中的羅果夫斯基線圈電 流換能器（RCCT)的非常線性的形態(tài)(它通常是在10Hz與10kHz之間的范圍中），所以i K(t) 與之間的此頻率差異不顯著地影響靈敏度估計，然后將在比額定電流頻率高10到 100倍的頻率處計算靈敏度估計。甚至可能達(dá)到更高頻率（即，更小的電流幅度）而保持在 線性規(guī)則中。
[0042] 在許多情況下，有圍繞羅果夫斯基線圈的電子屏蔽以便保護(hù)它不受來自初級導(dǎo)體 或來自其它來源的串?dāng)_。在此情況下，有利的是在屏蔽與繞組N2之間放置校準(zhǔn)繞組，以便 保護(hù)它不受外部影響，因此使它更容易執(zhí)行干凈的校準(zhǔn)。
[0043] 在繞組N2的非常高的均勻性的情況下，N3可以是只覆蓋一部分N2的短圓柱形繞 組。
[0044] 然而，為了準(zhǔn)確地考慮用于RCCT靈敏度計算的繞組N2的可能的局部化非均勻性， 有利的是繞組N3覆蓋線圈的全周長?？梢栽贜2/N3=10與N2/N3=100之間選擇線匝比率的 合理數(shù)量。此線匝的數(shù)量也有助于限制必要的電流幅度I Ml(t)。因此線匝的數(shù)量N3可以 小于線匝的次級繞組數(shù)量N2,但是N3應(yīng)該覆蓋整個RCCT周長以便降低繞組非均勻性的效 應(yīng)。比率N2/N3取決于期望的N2繞組均勻性。繞組N2越均勻，N2/N3可越高(更低的N3)。
[0045] 可以在繞組N2與屏蔽之間放置繞組N3,因此保護(hù)它不受外部擾動。
[0046] 基于頻率分離濾波器在換能器電子設(shè)備IED中分離校準(zhǔn)電流和要測量的電流的 信號。從羅果夫斯基線圈傳感器的輸出信號中移除由校準(zhǔn)電流生成的信號。因此，由校準(zhǔn) 電流感應(yīng)的信號用于校正羅果夫斯基線圈傳感器的輸出信號的幅度。
[0047] 可以相繼地使用多個校準(zhǔn)頻率以便獲得更準(zhǔn)確的校準(zhǔn)系數(shù)。備選地，可以平均后 續(xù)校準(zhǔn)系數(shù)以便提1?精度。
[0048] 在換能器電子設(shè)備IED中持續(xù)地或在預(yù)定的基礎(chǔ)上計算校準(zhǔn)的靈敏度Seal，并且 將它們應(yīng)用到額定信號i K(t)，確保在改變狀況(例如，老化、溫度、機(jī)械應(yīng)變或潮濕）上的額 定電流測量上的最高精度。如果精確地控制校準(zhǔn)電流，則由于這些影響的校準(zhǔn)繞組的尺寸 改變將不退化校準(zhǔn)程序的精度。
[0049] 額定電流iK(t)測量可以永不中斷。它不受到持續(xù)注入的校準(zhǔn)電流的影 響。此原理被稱為連續(xù)在線校準(zhǔn)。
[0050] 為了避免傳感器信號的阻尼和相移，應(yīng)該采取合適的測量來防止初級電流感應(yīng)校 準(zhǔn)繞組中的電流。這可以通過將附加的有效阻抗插入到校準(zhǔn)電流的路徑來完成。這可以利 用高通濾波器或利用校準(zhǔn)電流的有效控制來實現(xiàn)，其將它變成理想電流源。
[0051] 明顯的是可以在線或離線應(yīng)用在圖2的上下文中的如上所述的校準(zhǔn)程序。在離線 校準(zhǔn)的情況下，換能器電子設(shè)備13會連接到離線模式中的羅果夫斯基線圈換能器9,例如， 在生產(chǎn)結(jié)束時的工廠中、或在場中傳感器維護(hù)操作期間的現(xiàn)場中。
[0052] 參考符號列表 1羅果夫斯基線圈電流換能器 2羅果夫斯基線圈 3初級導(dǎo)體 4次級端子 5次級端子 6次級繞組 7溫度傳感器 8 EEPR0M 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(shè)備 14初級導(dǎo)體 15羅果夫斯基線圈 16次級繞組 17次級端子 18次級端子。
【權(quán)利要求】
1. 一種羅果夫斯基類型的電流換能器（9)，具有 〇初級導(dǎo)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 (N1)， 〇次級導(dǎo)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(dǎo)體繞組（16)以環(huán)形方式環(huán)繞所述初級導(dǎo)體（14)， 其特征在于，具有 〇第三導(dǎo)體繞組（10)，具有一對第三端子（11、12)和線匝的第三數(shù)量（N3)， 〇其中所述第三導(dǎo)體繞組適于接收校準(zhǔn)電流信號（iCal (t))， 〇并且其中所述次級導(dǎo)體繞組（16)適于在其一對第二端子（17、18)之間感應(yīng)電壓信 號％'，所述電壓信號^'是 -額定電流電壓信號（Vs)，有所述額定電流的導(dǎo)數(shù)（diK(t)/dt)的特征，以及 -附加的校準(zhǔn)信號（VMl)，響應(yīng)于所述校準(zhǔn)電流信號（i&1(t))的導(dǎo)數(shù) 的疊加。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流換能器（9)，其中所述第三導(dǎo)體繞組（10)布置成靠近所 述次級導(dǎo)體繞組（16)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流換能器（9)，其中所述第三導(dǎo)體繞組（10)覆蓋所述次級 導(dǎo)體繞組（16)的全周長。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流換能器(9)，其中所述電流換能器(9)包括圍繞所述次級繞 組（16)的屏蔽并且由此所述第三導(dǎo)體繞組（10)放置在所述次級繞組（16)與所述屏蔽之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流換能器（9)，其中所述線匝的第三數(shù)量（N3)小于所述線 匝的第二數(shù)量（N2)。
6. -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和換能器電子設(shè)備， 其特征在于，根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的電流換能器（9)和所述換能器電子設(shè)備 (13) (IED) 〇適于將校準(zhǔn)電流信號（iCal (t))饋送到第三導(dǎo)體繞組（10)， 〇適于接收電壓信號Vs'， 〇適于處理所述電壓信號％'來導(dǎo)出具有校準(zhǔn)的靈敏度SMl的校正的電壓信號 (Vs，corrected ) ?
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的布置，其中所述換能器電子設(shè)備（13)適于饋送具有小于所述 額定電流（iK(t))的幅度的幅度以及具有高于所述額定電流（i K(t))的頻率的頻率的所述 校準(zhǔn)電流信號（iCal(t))。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的布置，其中所述換能器電子設(shè)備（13)適于相繼地應(yīng)用具有多 個校準(zhǔn)頻率的多個校準(zhǔn)電流信號。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的布置，其中所述換能器電子設(shè)備（13)適于然后獲得并且平均 用于所述校準(zhǔn)的靈敏度SMl的值以便獲得改進(jìn)的精度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的布置，其中所述換能器電子設(shè)備（13)適于持續(xù)地計算所述 校準(zhǔn)的靈敏度SMl。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的布置，其中所述換能器電子設(shè)備（13)適于在預(yù)定的基礎(chǔ)上 計算所述校準(zhǔn)的靈敏度SMl。
【文檔編號】G01R15/18GK104220883SQ201380020861
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月20日
【發(fā)明者】J.帕斯卡爾, Y.馬雷特, J-B.卡梅雷爾, R.迪塞爾恩克特 申請人:Abb技術(shù)有限公司