[發明專利]一種羅氏線圈型電子式電流互感器諧波計量特性優化方法

在審

• 申請號: 201711105806.7
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN109782062A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 田志國;池立江;廖志軍;袁亮;朱明東;魏少鵬;張旭樂;楊向陽;步夢瓊
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;國家電網公司;國網江西省電力公司
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16;G01R35/02;G01R15/18
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 崔旭東

1.一種羅氏線圈型電子式電流互感器諧波計量特性優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)分別獲取羅氏線圈的線圈內阻、線圈自感和線圈雜散電容的決定因素，并分別計算羅氏線圈的線圈內阻、線圈自感和線圈雜散電容；

(2)根據相應的高次諧波條件下輸出特性分別對羅氏線圈的線圈內阻、線圈自感和線圈雜散電容進行工藝優化；其中，減小羅氏線圈內阻以提高羅氏線圈在高次諧波條件下的計量特性，羅氏線圈的線圈內阻的影響因素包括線圈骨架尺寸、繞線匝數、繞線電阻率和繞線直徑；減小羅氏線圈的線圈自感以提高羅氏線圈在高次諧波條件下的計量特性，羅氏線圈的線圈自感的影響因素包括骨架尺寸、繞線匝數、形成線圈的多匝導線的自感以及線圈輸出引出線的自感；減小羅氏線圈的線圈雜散電容以提高羅氏線圈在高次諧波條件下的計量特性，羅氏線圈的線圈雜散電容的影響因素包括繞線密度與繞制層數、線圈屏蔽接地方式、骨架尺寸及其繞線均勻性。

2.根據權利要求1所述的羅氏線圈型電子式電流互感器諧波計量特性優化方法，其特征在于，羅氏線圈的信號輸出線路上設置有外積分電路，所述外積分電路采用帶慣性環節的有源積分器模型，增大積分電容和慣性環節電阻以提高外積分電路的頻率響應范圍以及減小積分的非線性誤差，并結合羅氏線圈固有參數下的微分特性，匹配外積分電路中的積分時間常數。

3.根據權利要求1所述的羅氏線圈型電子式電流互感器諧波計量特性優化方法，其特征在于，

羅氏線圈感應電動勢e(t)的計算公式為：

在羅氏線圈感應電動勢e(t)一定的情況下，羅氏線圈的纏繞匝數N的計算公式為：

羅氏線圈的線圈內阻R₀的計算公式為：

羅氏線圈的線圈內感L₀的計算公式為：

L₀＝M·N

羅氏線圈的線圈雜散電容C₀的計算公式為：

其中，i為一次導體流過的瞬時電流；μ₀為真空磁導率，4π×10^-7H/m；N為線圈總匝數，M為互感系數，a為線圈骨架的內徑，b為線圈骨架的外徑，c為線圈骨架矩形截面的高度，λ為線圈單根繞線的直徑與繞線層數的乘積，ρ為繞線電阻率，Ф為線圈單根繞線的直徑，ε₀為真空介電常數，ε_r為繞線絕緣材料的相對介電常數。

4.根據權利要求2所述的羅氏線圈型電子式電流互感器諧波計量特性優化方法，其特征在于，所述外積分電路包括一個運算放大器，所述運算放大器的輸出端與所述反相輸入端之間連接慣性環節電阻，所述慣性環節電阻與積分電容并聯連接。

5.根據權利要求4所述的羅氏線圈型電子式電流互感器諧波計量特性優化方法，其特征在于，所述外積分電路的工作頻帶BW計算公式如下：

其中，f_L為下限頻率，f_H為上限頻率，R₁為外積分電路中慣性環節電阻，C₁為外積分電路中積分電容，R₀為羅氏線圈的線圈內阻，R_L為羅氏線圈的負載電阻，L₀為羅氏線圈的線圈內感，C₀為羅氏線圈的線圈雜散電容。