本發(fā)明涉及信號(hào)處理，并且更具體地，涉及一種羅氏線圈的硬件積分對數(shù)字積分的修正方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、雷電事故將引起該部分電力系統(tǒng)的電流幅值急劇上升，對電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備安全性以及居民和工業(yè)用戶的生產(chǎn)生活產(chǎn)生難以估量的影響，許多電氣設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮耐受暫態(tài)電流沖擊能力；防雷設(shè)備需要進(jìn)行沖擊電流耐受試驗(yàn)。因此沖擊電流測量的準(zhǔn)確度直接影響防雷設(shè)備性能評(píng)價(jià)。羅氏線圈為基于電磁感應(yīng)原理測量電流信號(hào)的通用傳感器，是目前應(yīng)用最廣泛的暫態(tài)電流測量傳感器，主要包括線圈以及積分回路。

2、根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律的原理，rogowski線圈產(chǎn)生與電流信號(hào)的導(dǎo)數(shù)成正比的電壓輸出信號(hào)為：

3、

4、其中e是待測電流i通過羅氏線圈得到的感應(yīng)電壓，從羅氏線圈的感應(yīng)電壓到待測電流的實(shí)際波形還需要經(jīng)過一個(gè)積分環(huán)節(jié)。因此，高性能的積分環(huán)節(jié)是保證羅氏線圈傳感器高測量精度的關(guān)鍵。

5、目前廣泛采用的積分器有硬件積分器和數(shù)字積分器。模擬和數(shù)字方法都可以實(shí)現(xiàn)羅氏線圈的積分部分。硬件積分器通常由放大器、電阻器和電容器等慣性元件組成。目前，硬件積分器一般位于羅氏線圈的末端，用于變換輸入電流的幅值和相位。然而，模擬器件的溫度和老化不穩(wěn)定，這可能會(huì)導(dǎo)致模擬器件出現(xiàn)漏電、容量損失和零漂移等問題。此外，硬件積分器的反饋和補(bǔ)償設(shè)計(jì)相對不靈活。模擬設(shè)備中存在的所有這些因素都可能導(dǎo)致積分性能誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種羅氏線圈的硬件積分對數(shù)字積分的修正方法及裝置。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種羅氏線圈的硬件積分對數(shù)字積分的修正方法，包括：

3、采集羅氏線圈的輸出信號(hào)中的電流微分信號(hào)，獲取離散的電流微分信號(hào)；

4、對電流微分信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，獲取重構(gòu)電流信號(hào)；

5、根據(jù)獲取的羅氏線圈的硬件測量波形，確定羅氏線圈的數(shù)字積分算法；

6、根據(jù)數(shù)字積分算法和重構(gòu)電流信號(hào)，獲取羅氏線圈的數(shù)字積分信號(hào)。

7、可選地，對電流微分信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，獲取重構(gòu)電流信號(hào)，包括：

8、采用小波變換對電流微分信號(hào)進(jìn)行分解，獲取不同尺度頻帶的小波信號(hào)；

9、對不同尺度頻帶的小波信號(hào)進(jìn)行閾值處理，將小于預(yù)設(shè)閾值的小波信號(hào)進(jìn)行預(yù)設(shè)比例縮小，將大于預(yù)設(shè)閾值的小波信號(hào)保持不變；

10、將閾值處理的不同尺度頻帶的小波信號(hào)進(jìn)行逆小波變換并合并，獲取重構(gòu)電流信號(hào)。

11、可選地，根據(jù)獲取的羅氏線圈的硬件測量波形，確定羅氏線圈的數(shù)字積分算法，包括：

12、通過硬件積分環(huán)節(jié)獲取羅氏線圈的硬件測量波形；

13、對硬件測量波形進(jìn)行傅里葉變換，獲取硬件測量波形的頻率成分，頻率成分包括低頻分量、中頻分量以及高頻分量；

14、計(jì)算硬件測量波形的采用速率引入的采樣速率分量；

15、根據(jù)頻率成分、采用速率分量以及預(yù)設(shè)多種積分算法權(quán)重，構(gòu)建多種積分算法的復(fù)合評(píng)價(jià)指標(biāo)；

16、選取復(fù)合評(píng)價(jià)指標(biāo)最高的積分算法作為數(shù)字積分算法。

17、可選地，采樣速率分量p4的計(jì)算公式為：

18、

19、式中，sr為采樣速率。

20、可選地，復(fù)合評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算公式為：

21、

22、式中，p1為低頻分量，p2為中頻分量，p3為高頻分量，p4為采樣速率分量，w1為低頻權(quán)重、w2為中頻權(quán)重、w3為高頻權(quán)重、w4為采樣速率權(quán)重。

23、可選地，數(shù)字積分算法包括：

24、復(fù)化矩形算法：

25、

26、復(fù)化梯形算法：

27、

28、復(fù)化simpson算法：

29、

30、式中，h(z)代表z域傳遞函數(shù)，ts為采樣間隔，z為復(fù)變量。

31、可選地，羅氏線圈的數(shù)字積分信號(hào)的計(jì)算公式為：

32、

33、式中，e1(n)為重構(gòu)電流信號(hào)，h(z)為數(shù)字積分算法代表z域傳遞函數(shù)，z為復(fù)變量，n為信號(hào)長度，c為數(shù)字積分算法h(z)收斂域內(nèi)任一條簡單正向閉曲線。

34、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種羅氏線圈的硬件積分對數(shù)字積分的修正裝置，包括：

35、第一獲取模塊，用于采集羅氏線圈的輸出信號(hào)中的電流微分信號(hào)，獲取離散的電流微分信號(hào)；

36、第二獲取模塊，用于對電流微分信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，獲取重構(gòu)電流信號(hào)；

37、確定模塊，用于根據(jù)獲取的羅氏線圈的硬件測量波形，確定羅氏線圈的數(shù)字積分算法；

38、第三獲取模塊，用于根據(jù)數(shù)字積分算法和重構(gòu)電流信號(hào)，獲取羅氏線圈的數(shù)字積分信號(hào)。

39、根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序用于執(zhí)行本發(fā)明上述任一方面所述的方法。

40、根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括：處理器；用于存儲(chǔ)所述處理器可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)器；所述處理器，用于從所述存儲(chǔ)器中讀取所述可執(zhí)行指令，并執(zhí)行所述指令以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述任一方面所述的方法。

41、從而，本發(fā)明通過將硬件積分和數(shù)字積分兩種方式的結(jié)合，對羅氏線圈的積分環(huán)節(jié)進(jìn)行修正。結(jié)合硬件積分和數(shù)字積分的優(yōu)勢，提升數(shù)字積分方法的準(zhǔn)確度。

技術(shù)特征：

1.一種羅氏線圈的硬件積分對數(shù)字積分的修正方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述電流微分信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，獲取重構(gòu)電流信號(hào)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)獲取的所述羅氏線圈的硬件測量波形，確定所述羅氏線圈的數(shù)字積分算法，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述采樣速率分量p4的計(jì)算公式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述復(fù)合評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算公式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述數(shù)字積分算法包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述羅氏線圈的數(shù)字積分信號(hào)的計(jì)算公式為：

8.一種羅氏線圈的硬件積分對數(shù)字積分的修正裝置，其特征在于，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，第二獲取模塊，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，確定模塊，包括：

11.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序用于執(zhí)行上述權(quán)利要求1-7任一所述的方法。

12.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種羅氏線圈的硬件積分對數(shù)字積分的修正方法及裝置。其中，方法包括：采集羅氏線圈的輸出信號(hào)中的電流微分信號(hào)，獲取離散的電流微分信號(hào)；對電流微分信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，獲取重構(gòu)電流信號(hào)；根據(jù)獲取的羅氏線圈的硬件測量波形，確定羅氏線圈的數(shù)字積分算法；根據(jù)數(shù)字積分算法和重構(gòu)電流信號(hào)，獲取羅氏線圈的數(shù)字積分信號(hào)。

技術(shù)研發(fā)人員：范佳威,龍兆芝,李文婷,胡康敏,仝霞,解進(jìn)軍,李雪城,程鵬申,趙成,劉少波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國電力科學(xué)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17