[發明專利]一種羅氏線圈電流互感器用模擬積分及自校準系統和方法

在審

• 申請號: 202110721184.0
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113568335A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 馮軍基;魏菊芳;劉力卿;楊磊;姚瑛;段明輝
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司電力科學研究院;國網天津市電力公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

本發明涉及一種羅氏線圈電流互感器用模擬積分及自校準系統和方法，通過電流控制傳送器和電容器組成積分回路，將羅氏線圈輸出的低電壓信號還原為電流信號；利用校準回路設置電流控制器的偏置電流，修正積分電路的時漂和溫漂。本發明避免了數字積分法的波形跟隨及拖尾問題，解決了模擬積分穩定性受時漂和溫漂影響問題，與傳統基于運算放大器的模擬積分法相比，受羅氏線圈內阻影響小、適合高頻電流分量的測量，應用于羅氏線圈電流互感器，能夠更準確地還原一次電流信號，掌握電流暫態信息，提高電流互感器動態響應能力，更好地實現電力系統的保護與控制。

技術領域

本發明屬于電氣設備運行檢測技術領域，尤其是一種羅氏線圈電流互感器用模擬積分及自校準系統和方法。

背景技術

電流互感器是電力系統中重要的測量設備，用于將一次側的大電流變換為便于測量的小電流或低電壓，從而為繼電保護、測量控制提供一次電流信息。為滿足智能電網發展中對數字化、動態測量的要求，并解決電磁式電流互感器固有的磁路飽和、鐵磁諧振等問題，國內外在電子式電流互感器的理論、技術和應用方面開展了大量的研究，開發了不同類型和用途的電子式電流互感器。羅氏線圈電流互感器是一類有源電子式電流互感器，利用羅氏線圈作為傳感元件，將電流信號變換為低電壓信號，經電子電路處理后還原為一次側電流。

羅氏線圈輸出的低電壓信號是一次電流的微分信號，需要在羅氏線圈的輸出端增加一個積分環節將低電壓信號還原為一次電流，積分處理方法可分為模擬積分法和數字積分法。模擬積分法采用有源或無源模擬電路組成的積分器，數字積分法對輸出電壓做A/D轉換后在處理器中進行數字積分運算。在模擬積分法中，電路元件參數的時漂和溫漂會對影響積分結果的穩定性，在數字積分法中，由于采樣率有限，數字積分運算無法完全跟蹤瞬變電流，影響高頻暫態電流信號測量，限制了其在保護控制等情景中的應用。目前工程應用中，多采用羅氏線圈結合有源模擬積分實現保護用電流信號的測量。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種羅氏線圈電流互感器用模擬積分及自校準系統和方法，通過電流控制傳送器和電容器組成積分回路，將羅氏線圈輸出的低電壓信號還原為電流信號；利用校準回路設置電流控制器的偏置電流，修正積分電路的時漂和溫漂。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種羅氏線圈電流互感器用模擬積分及自校準系統，包括羅氏線圈、晶振、模擬通道選擇模塊、第一模擬積分系統、第二模擬積分系統、DSP和溫度傳感器，羅氏線圈和晶振的輸出分別連接模擬通道選擇模塊的輸入，模擬通道選擇模塊的第一輸出連接第一模擬積分系統的輸入，模擬通道選擇模塊的第二輸出連接第二模擬積分系統的輸入，第一模擬積分系統、第二模擬積分系統和溫度傳感器的輸出分別連接DPS的輸入，DPS的輸出分別連接第一模擬積分系統和第二模擬積分系統的偏置電流輸入，DPS的另一輸出連接模擬通道選擇模塊的選擇信號輸入。

而且，所述第一模擬積分系統和第二模擬積分系統的硬件結構及參數完全相同，均包括第一電流傳送器、第二電流傳送器、第三電流傳送器、溫度補償用電容器、補償電阻和電流型A/D轉換器，第一電流傳送器的電壓輸入端連接模擬通道選擇模塊的輸出，第一電流傳送器的正負極電流輸出端分別連接電流型A/D轉換器，電流型A/D轉換器進行數字輸出，第一電流傳送器的電流輸入端通過補償電阻分別連接第二電流傳送器的電壓輸入端和第三電流傳送器的負極電流輸出，第二電流傳送器的電流輸入端、第二電流傳送器的負極電流輸出、第三電流傳送器的電流輸入端和第三電流傳送器的正極電流輸出端接地，第二電流傳送器的正極電流輸出和第三電流傳送器的電壓輸入端連接并通過溫度補償用電容器接地。

而且，所述第一電流傳送器、第二電流傳送器和第三電流傳送器的參數相同。

而且，所述模擬積分系統的電路連接關系為：