[發(fā)明專利]一種基于直流偏移分析和負(fù)反饋控制的數(shù)字積分算法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710171536.3
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN106814233A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李偉;樊博;程志強(qiáng);張浩淼;王濤;陳旭;張灝;張波;伍祥;張超;舒一飛
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: G01R15/18
• 分類號: G01R15/18;G01R19/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能電網(wǎng)設(shè)備可靠性測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于直流偏移分析和負(fù)反饋控制的數(shù)字積分算法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)能源日益短缺、環(huán)境污染日益嚴(yán)重等問題正推動著傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的轉(zhuǎn)變，智能電網(wǎng)能為經(jīng)濟(jì)社會提供安全、高效、清潔、友好的電力服務(wù)，自2009年國家電網(wǎng)公司提出建設(shè)統(tǒng)一的堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)以來，智能電網(wǎng)在中國得到了迅猛發(fā)展。

作為數(shù)字計量系統(tǒng)中，電流互感器是重要組成部分之一，尤其是具有高準(zhǔn)確度的Rogowski線圈電流互感器，而對輸出信號的積分運(yùn)算是高準(zhǔn)確度Rogowski線圈電流互感器信號處理過程中很重要的一個環(huán)節(jié)，高準(zhǔn)確度Rogowski線圈電流互感器離不開高準(zhǔn)確度、高穩(wěn)定性的積分器設(shè)計。模擬積分電路實(shí)現(xiàn)起來相對簡單，但易受模擬器件分散性、溫漂和零漂等因素的影響，盡管有一些改進(jìn)的措施，但并不能從根本上解決這些問題，改進(jìn)的積分電路性能也不是十分穩(wěn)定。所以，模擬積分器在長時間的運(yùn)行中很難達(dá)到高精度的要求，因而許多研究人員開始研究數(shù)字積分算法。

然而，現(xiàn)有的數(shù)字積分算法如矩形積分算法、梯形積分算法、Simpson積分算法及Al-Alaoui積分算法，并不能直接用于Rogowski線圈信號的積分還原。因?yàn)镽ogowski線圈輸出信號經(jīng)信號調(diào)理和A/D采樣后，其模數(shù)信號變換過程中會含有直流分量，即使很微小的直流偏移，由于積分的累加作用，隨著時間的推移，會使得數(shù)字積分輸出為無窮。其次，積分的初相位如果不為90°或-90°，會引起數(shù)字積分輸出直流偏移。因此，數(shù)字積分不能直接取代傳統(tǒng)的模擬積分器應(yīng)用于Rogowski線圈互感器。

針對這些問題，本發(fā)明提出一種基于直流偏移分析和負(fù)反饋控制的數(shù)字積分算法。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于直流偏移分析和負(fù)反饋控制的數(shù)字積分算法。

本發(fā)明提出的一種基于直流偏移分析和負(fù)反饋控制的數(shù)字積分算法，其應(yīng)用于Rogowski線圈電流互感器的信號處理，包括以下步驟：

S1，Rogowski線圈信號輸出經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)變換，變換后的信號中含有直流分量；

S2，采用改進(jìn)Al-Alaoui積分算法對該信號進(jìn)行積分處理；

S3，低通濾波器將Al-Alaoui積分后的信號進(jìn)行低通濾波，把經(jīng)信號調(diào)理和A/D采樣后，模數(shù)信號變換過程中含有的直流分量提取出來；

S4，將提取的直流分量通過PID控制器調(diào)整，反饋至改進(jìn)Al-Alaoui積分的輸入端，將輸入信號中的直流分量減去；

S5，改進(jìn)Al-Alaoui積分算法對Rogowski線圈輸出交流信號進(jìn)行積分，還原一次被測信號波形。

優(yōu)選地，所述S2中，改進(jìn)Al-Alaoui積分算法具體為：以Al-Alaoui數(shù)字積分為基礎(chǔ)，通過將采樣頻率加倍，并加入一個新的分?jǐn)?shù)延時因子，使得Al-Alaoui數(shù)字積分的幅值誤差和是相位誤差得到降低。

優(yōu)選地，PID控制器連接A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字積分、低通濾波器、直流含量分析模塊。

本發(fā)明中，當(dāng)積分器輸入數(shù)字信號存在直流偏移或者積分初相位不為90°或-90°時，該新型數(shù)字積分算法均能識別積分后的直流偏移，并通過一定的調(diào)整方法，將輸出信號直流偏移減為0。經(jīng)仿真分析和實(shí)際應(yīng)用，證實(shí)本發(fā)明設(shè)計的新型數(shù)字積分算法能很好地應(yīng)用于Rogowski線圈互感器。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中的理想積分和Al-Alaoui積分的幅值和相位響應(yīng)圖；

圖2為本發(fā)明中改進(jìn)的Al-Alaoui數(shù)字積分與理想積分之間的幅值誤差示意圖；

圖3為本發(fā)明中改進(jìn)的Al-Alaoui數(shù)字積分與理想積分之間的相位誤差示意圖；

圖4為本發(fā)明提出的一種基于直流偏移分析和負(fù)反饋控制的數(shù)字積分算法的設(shè)計原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步解說。

參照圖1-4，本發(fā)明提出的一種基于直流偏移分析和負(fù)反饋控制的數(shù)字積分算法，其應(yīng)用于Rogowski線圈電流互感器的信號處理，包括以下步驟：

S1，Rogowski線圈信號輸出經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)變換，變換后的信號中含有直流分量；

S2，采用改進(jìn)Al-Alaoui積分算法對該信號進(jìn)行積分處理；

S3，低通濾波器將Al-Alaoui積分后的信號進(jìn)行低通濾波，把經(jīng)信號調(diào)理和A/D采樣后，模數(shù)信號變換過程中含有的直流分量提取出來；