一種電子式電流互感器采集單元數(shù)字信號配置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能變電站領(lǐng)域，設(shè)及一種電子式電流互感器采集單元數(shù)字信號配置 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，電子式電流互感器作為智能變電站中的關(guān)鍵設(shè)備，得到了 越來越廣泛的應(yīng)用，其穩(wěn)定性及可靠性關(guān)系到智能電網(wǎng)的健康、快速、穩(wěn)健發(fā)展，受到了電 力行業(yè)內(nèi)越來越廣泛的關(guān)注。
[0003] 電子式電流互感器多采用新型傳感器傳變作一次電流信號，如羅氏線圈、LPCT、磁 光玻璃、保偏光纖等。目前，電子式電流互感器的準(zhǔn)確度校驗(yàn)是W傳統(tǒng)方法為基礎(chǔ)，即化含 鐵巧的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電流互感器作為標(biāo)準(zhǔn)源，采用對鐵巧繞組抽頭引線的方式滿足不同檔位額 定一次電流的測量，通過電子式互感器校驗(yàn)儀內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將其輸出的模擬信號 裝換為數(shù)字信號，再與被測電子式互感器的數(shù)字信號進(jìn)行比對，得出誤差及相差數(shù)據(jù)。該種 采用鐵巧式標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的校驗(yàn)方式存在鐵磁諧振及鐵磁飽和缺陷、增容困難、二次接 線繁瑣W及二次開路高壓危險等問題。
[0004] 隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)度，采用先進(jìn)的工藝方法及多層屏蔽技術(shù)，羅氏線圈在小 量程條件下傳變精度即可達(dá)到0. 02級，因其還具有測量范圍廣，頻帶響應(yīng)寬等優(yōu)勢，使基 于羅氏線圈的電子式電流互感器在新一代智能變電站得到了越來越廣泛的應(yīng)用。而為保證 羅氏線圈精度無損，不易采用抽頭接線方式來實(shí)現(xiàn)羅氏線圈對不同額定一次電流測量，那 么就需要通過調(diào)整采集單元內(nèi)部配置，實(shí)現(xiàn)羅氏線圈對不同額定一次電流的測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種電子式電流互感器采集單元數(shù)字信號配置方法，W滿足 采用標(biāo)準(zhǔn)羅氏線圈對不同額定一次電流進(jìn)行測量時的精度及穩(wěn)定性的要求。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)W上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種電子式電流互感器采集單 元數(shù)字信號配置方法，包括如下步驟：
[0007] (1)利用待配置的電流互感器采集單元測量不同檔位額定一次電流的標(biāo)準(zhǔn)值Ix， 得到與其成函數(shù)關(guān)系的數(shù)字量f (I)x，再根據(jù)公式f (I)x ? K。? Ky= E使該采集單元輸出數(shù) 字信號額定值E，其中，K。為第一級配置系數(shù)，Kx為與不同檔位額定一次電流相對應(yīng)的第二 級配置系數(shù)，X表示不同的檔位；
[000引 （2)根據(jù)該電流互感器所應(yīng)用的場合，將對應(yīng)的K。和Kx作為固定參數(shù)配置到該互 感器中。
[0009] 第一級配置系數(shù)K。通過精度校準(zhǔn)方法得出。
[0010] 將根據(jù)公式f (I) ? K。? Kx= E得到的各檔位對應(yīng)的第二級配置系數(shù)Kx存儲于工 控機(jī)中，在對不同檔位的額定一次電流進(jìn)行測量時，由工控機(jī)通過光電轉(zhuǎn)換單元固化到對 應(yīng)采集單元中。
[0011] 采用羅氏線圈標(biāo)準(zhǔn)電流互感器代替電磁式標(biāo)準(zhǔn)電流互感器進(jìn)行電子式互感器的 校驗(yàn)時，由于羅氏線圈內(nèi)部無鐵巧，不受鐵磁諧振及磁飽和效應(yīng)影響，動態(tài)寬，測量范圍廣， 且傳變精度高、抗外磁場干擾能力強(qiáng)。但是對該羅氏線圈標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的標(biāo)定仍采用之 前傳統(tǒng)抽頭式鐵巧標(biāo)準(zhǔn)互感器的方法，標(biāo)定時的配置系數(shù)只有一個，但是采集單元的電子 回路包括了濾波、差分、積分、A/D采樣等多個部分，容易發(fā)生故障，一旦電子回路出現(xiàn)故障 就必須更換，更換后就需要對該標(biāo)準(zhǔn)電流互感器重新進(jìn)行標(biāo)定，對配置系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。如果 不重新進(jìn)行標(biāo)定，就會影響該標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的精度。
[0012] 我們深入研究分析該個問題，發(fā)現(xiàn)原因出在配置系數(shù)上，實(shí)際上電子電路的測量 精度受兩方面因素的制約，一個是精度配置系數(shù)，另一個是實(shí)際檔位系數(shù)。基于此，本發(fā)明 提出對采集單元的雙重配置方式，通過配置系數(shù)K。和K X使輸出數(shù)字信號額定值為一額定 值，第一級配置可W調(diào)整采集單元精度，使其自身準(zhǔn)確度達(dá)到0. 02級，第二級配置用于調(diào) 整不同額定一次電流檔位條件下采集單元與之相匹配。雙重配置可保證標(biāo)準(zhǔn)電流互感器在 不同檔位額定一次電流測量的高精度，同時在出現(xiàn)問題時可W在保證精度要求下更方便地 更換采集單元的電子回路，只需調(diào)整與更換后的采集單元相適應(yīng)的精度配置系數(shù)K。即可， 不必重復(fù)測算不同檔位的檔位系數(shù)Kx，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)校準(zhǔn)，使用較為方便。
[0013] 相對一個配置系數(shù)而言，雙重配置的優(yōu)點(diǎn)在于；（1)由于不同的電子回路自身器 件存在誤差，一級配置系數(shù)K。可保證不同的電子回路在處理相同的模擬信號時能夠得出一 個恒定的數(shù)字信號，即保證不同電子回路的一致性，適用于批量生產(chǎn)，W及在故障時更換電 子回路后無需更改二級配置系數(shù)K。，自適應(yīng)校準(zhǔn)；（2)二級配置系數(shù)Kx實(shí)現(xiàn)了不同一次電流 的寬范圍測量，保證不同檔位高精度要求；（3)兩個配置系數(shù)相比于一個配置系數(shù)更靈活、 操作性也更強(qiáng)，可滿足作為標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的高精度要求。
【附圖說明】
[0014] 圖1為雙重配置系統(tǒng)原理圖；
[0015] 圖2為雙重配置可調(diào)采集單元數(shù)字信號處理流程圖；
[0016] 圖3為人機(jī)程序界面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步介紹。
[0018] 本發(fā)明的電子互感器采集單元配置方法一般應(yīng)用于基于羅氏線圈標(biāo)準(zhǔn)電流互感 器的電子式互感器校驗(yàn)系統(tǒng)中，該校驗(yàn)系統(tǒng)包括穿過升流器的一次導(dǎo)體，一次導(dǎo)體上穿設(shè) 有用于采集檢測其電流的羅氏線圈標(biāo)準(zhǔn)電流互感器和被測電子式電流互感器，羅氏線圈標(biāo) 準(zhǔn)電流互感器和被測電子式電流互感器的信號輸出端通過計量用合并單元與模/數(shù)雙標(biāo) 準(zhǔn)信號接入型電子互感器校驗(yàn)儀連接，該系統(tǒng)內(nèi)部傳輸信號全部為數(shù)字信息，準(zhǔn)確度可達(dá) 到0. 05級，滿足相關(guān)計量標(biāo)準(zhǔn)對標(biāo)準(zhǔn)互感器準(zhǔn)確度要求。
[0019] 本發(fā)明的羅氏線圈標(biāo)準(zhǔn)電流互感器由標(biāo)準(zhǔn)羅氏線圈和雙重配置可調(diào)采集單元組 成，采用標(biāo)準(zhǔn)羅氏線圈作為標(biāo)準(zhǔn)源，傳變精度達(dá)到0. 02級。依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，標(biāo)準(zhǔn) 羅氏線圈產(chǎn)生與額定一次被測電流成比例的模擬電壓信號。通過提高線圈繞線工藝水平和 多層屏蔽技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)羅氏線圈為后續(xù)采集單元提供高精度的模擬電壓信號輸入源，額定電 流范圍可由幾安培到幾萬安培不等。
[0020] 該校驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理和過程如下：羅氏線圈標(biāo)準(zhǔn)電流互感器實(shí)現(xiàn)額定一次 電流轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號的功能；數(shù)字信號經(jīng)光纖傳輸?shù)接嬃坑煤喜卧?，轉(zhuǎn)換為符合 IEC61850-9-2-LE通訊規(guī)約的計量數(shù)字信號；計量數(shù)字信號輸入到模/數(shù)雙標(biāo)準(zhǔn)信號接入 型電子互感器校驗(yàn)儀，將標(biāo)準(zhǔn)羅氏線圈電流互感器數(shù)字信號與被測電子式互感器數(shù)字信號 進(jìn)行比對，可實(shí)現(xiàn)對被測電子式電流互感器比差、相差準(zhǔn)確度校驗(yàn)。
[0021] 如圖1所示為本發(fā)明的電子式電流互感器采集單元數(shù)字信號雙重配置系統(tǒng)原理 圖，采用該系統(tǒng)對通過采集單元將標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的模擬信號轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號進(jìn)行雙重配 置，其配置過程包括如下步驟：
[0022] (1)利用待配置的電流互感器采集單元測量不同檔位額定一次電流的標(biāo)準(zhǔn)值Ix， 得到與其成函數(shù)關(guān)系的數(shù)字量f (I)x，再根據(jù)公式f (I)x ? K。? Ky= E使該采集單元輸出數(shù) 字信號額定值E，其中，K。為第一級配置系數(shù)，Kx為與不同檔位額定一次電流相對應(yīng)的第二 級配置系數(shù)，X表示不同的檔位，取值為1?n。采集單元的第一級配置用于提高采集單元 的精度，使采集單元自身準(zhǔn)確度達(dá)到0. 02級；第二級配置為參數(shù)可調(diào)型輸入，用于完成采 集單元數(shù)字量比例調(diào)整，滿足不同額定一次電流條件下的準(zhǔn)確度校準(zhǔn)，使不同額定一次電 流檔位條件下采集單元與之相匹配。
[0023] 如圖2所示，雙重配置可調(diào)采集單元的硬件部分主要由濾波回路、差分回路、積分 回路、雙A/D采樣回路組成，將標(biāo)準(zhǔn)羅氏線圈輸出的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后，輸出與額 定一次電流I成函數(shù)關(guān)系的數(shù)字量f(I)，再通過配置軟件對采集單元的兩級系數(shù)進(jìn)行固化 調(diào)整，輸出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號。
[0024] 本實(shí)施例的比差最小調(diào)節(jié)步長為0. 01 %，相差最小調(diào)節(jié)步長為1分。其中，第一級 配置系數(shù)K。針對每一采集單元為一定值，通過精度校準(zhǔn)方法得出，并在出廠前固化于對應(yīng) 采集單元的內(nèi)部。
[0025] 第二級配置系數(shù)Kx是與不同檔位的額定一次測試電流所對應(yīng)的唯一的匹配參數(shù)， 其計算過程如下：該里取數(shù)字信號額定值E為11585,根據(jù)公式f (I)x ? K。? Kx= 11585,可 得：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電子式電流互感器采集單元數(shù)字信號配置方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 利用待配置的電流互感器采集單元測量不同檔位額定一次電流的標(biāo)準(zhǔn)值Ix，得到 與其成函數(shù)關(guān)系的數(shù)字量f (I)x，再根據(jù)公式f (I)x · Ktl · Kx= E使該采集單元輸出數(shù)字信 號額定值E，其中，Ktl為第一級配置系數(shù)，Kx為與不同檔位額定一次電流相對應(yīng)的第二級配 置系數(shù)，X表示不同的檔位； (2) 根據(jù)該電流互感器所應(yīng)用的場合，將對應(yīng)的心和Kx作為固定參數(shù)配置到該互感器 中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子式電流互感器采集單元數(shù)字信號配置方法，其特征在 于：第一級配置系數(shù)Ktl通過精度校準(zhǔn)方法得出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子式電流互感器采集單元數(shù)字信號配置方法，其特征 在于：將根據(jù)公式f (I) · Ktl · Kx= E得到的各檔位對應(yīng)的第二級配置系數(shù)K x存儲于工控機(jī) 中，在對不同檔位的額定一次電流進(jìn)行測量時，由工控機(jī)通過光電轉(zhuǎn)換單元固化到對應(yīng)采 集單元中。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電子式電流互感器采集單元數(shù)字信號配置方法，利用待配置的電流互感器采集單元測量不同檔位額定一次電流的標(biāo)準(zhǔn)值IX，得到與其成函數(shù)關(guān)系的數(shù)字量f(I)X，再根據(jù)公式f(I)X·K0·KX＝E使該采集單元輸出數(shù)字信號額定值E，K0為第一級配置系數(shù)，KX為與不同檔位額定一次電流相對應(yīng)的第二級配置系數(shù)，X表示不同的檔位；根據(jù)該電流互感器所應(yīng)用的場合，將對應(yīng)的K0和KX作為固定參數(shù)配置到該互感器中。本發(fā)明的雙重配置方法可保證標(biāo)準(zhǔn)電流互感器在不同檔位額定一次電流測量的高精度，同時在出現(xiàn)問題時可以在保證精度要求下更方便地更換采集單元的電子回路，只需調(diào)整與更換后的采集單元相適應(yīng)的精度配置系數(shù)K0即可，不必重復(fù)測算不同檔位的檔位系數(shù)KX，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)校準(zhǔn)。
【IPC分類】G01R35-02, G01R31-00
【公開號】CN104569896
【申請?zhí)枴緾N201410757955
【發(fā)明人】池立江, 袁亮, 張旭樂, 薛曉敏, 秦果, 張賀, 石睿睿, 朱明東, 倪云玲
【申請人】許繼集團(tuán)有限公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月11日