[發明專利]電子式互感器的數字積分方法和數字積分器

有效

• 申請號: 201610430451.8
• 申請日: 2016-06-16
• 公開（公告）號: CN105957703B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 牟濤;楊智德;趙應兵;朱建斌;白申義;李剛;劉曉霞;樊占峰;李貞
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;許繼電氣股份有限公司;許昌許繼軟件技術有限公司;國家電網公司
• 主分類號: H01F38/32
• 分類號: H01F38/32
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本發明屬于電子式互感器的數據采集與處理領域，具體涉及一種用于電子式互感器的數字積分方法，即數字積分器的設計。

背景技術

隨著電力系統容量和電壓等級的逐步提高，傳統的電磁式電流互感器因體積大、重量重、動態范圍窄。容易產生鐵磁諧振，輸出量為模擬量的缺點，無法滿足當前智能電網的要求。電子式互感器絕緣性好，抗干擾能力強，不存在鐵磁諧振和磁飽和、動態范圍大等優點，適應智能電網的發展，在數字化變電站中得到了廣泛應用。

羅氏線圈原理的電流互感器和阻容分壓原理的電壓互感器輸出是對一次信號進行微分的信號，因此，要恢復與一次信號成正比例的信號就必須有相應的積分環節。

目前常用的方法包括模擬積分電路和數字積分器，模擬積分電路的方式，由于電子元器件不是理想器件，運放及其他模擬器件的時漂和溫漂等因素都會對積分結果產生影響，造成積分誤差，對電子互感器一次側的信號還原不準確。

《電子測量技術》2014年9月第37卷第9期“Rogowski線圈數字積分器的分析與設計”披露了一種數字積分器。積分器的離散方程為：

y(n)＝y(n-1)+1/2[x(n)+x(n-1)]T

但是這種數字積分器采用的是梯形算法，容易飽和，不能進行相位補償，并且適用性差，只適用于特定的電子式互感器，當使用到不同的數字積分器時，會產生相應的誤差。

發明內容

本發明提供了一種電子式互感器的數字積分方法和數字積分器，用于解決數字積分器適用性差的問題。

一種電子式互感器數字積分方法，包括通過以下系統傳遞函數：y(n)＝A*[a*[x(n-2)-x(n)]+x(n-1)+x(n)]-B*y(n-1)進行積分運算的步驟；

其中n為在二次側采集信號的序號，x(n)為在二次側采集到的信號，y(n)為積分后的數據；a在可調范圍[0,Ts]上取值；A＝α*Ts/R*C；B＝β*R_f*C*Ts–1；

Ts、R、C是電子式互感器的參數，R為負載電阻，C為雜散電容，R_f是反饋電阻，Ts為一個采樣周期，α和β為設定系數。

所述α＝0.498，β＝400。

一種電子式互感器數字積分器，包括通過以下系統傳遞函數：y(n)＝A*[a*[x(n-2)-x(n)]+x(n-1)+x(n)]-B*y(n-1)進行積分運算的模塊；

其中n為在二次側采集信號的序號，x(n)為在二次側采集到的信號，y(n)為積分后的數據；a在可調范圍[0,T_S]上取值；A＝α*Ts/R*C；B＝β*R_f*C*Ts–1；

Ts、R、C是電子式互感器的參數，R為負載電阻，C為雜散電容，R_f是反饋電阻，Ts為一個采樣周期，α和β為設定系數。

所述α＝0.498，β＝400。

本發明提供的方案采用的是雙線性算法，得到的傳遞函數不易飽和；在傳遞函數中設有用于積分回路相位補償的參數a，可以進行相位補償，使得道的結果更加準確；并且傳遞函數中的參數A和B都是根據電子式互感器的實際參數進行變化的，當采用不同的電子式互感器時，只需根據電子式互感器中元器件的參數改變傳遞函數中A、B的值即可。

附圖說明

圖1為微分與積分的等效電路圖；

圖2為羅氏線圈的等效電路圖；

圖3為Simulink仿真模型；

圖4為基波輸入輸出波形的對比；

圖5為系統幅頻和相頻特性曲線。

具體實施方式

本發明提供的電子式互感器數字積分方法，其電子式互感器的模擬微分和積分原型如圖1所示，虛線前段是電子式互感器微分模型，虛線后端是模擬積分的模型，此處電子式互感器微分模型采用的是羅氏線圈。

圖1中，電子式互感器的微分電路包括線圈的電感L，雜散電容C和負載電阻R，積分回路連續域的傳遞函數為：

將上述傳遞函數通過變換轉換為離散域，得到積分回路在離散域的傳遞函數如下：

NUM＝[A A]

DEN＝[1 -B]

A＝0.498*Ts/R*C；

B＝400*R_f*C*Ts–1；

其中Ts為采樣周期，R是連接放大器負載電阻，R_f是反饋電阻，R_f/R決定著系統的增益系數，R_f*C決定系統與電子式互感器的特性匹配。