Rogowski線圈電子式電流互感器內(nèi)阻變化傳變特性的補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及Rogowski線圈電子式電流互感器測量校正技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種 Rogowski線圈電子式電流互感器內(nèi)阻變化傳變特性的補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002] Rogowski線圈又叫電流測量線圈、微分電流傳感器，是一個均勻纏繞在非鐵磁性 材料上的環(huán)形線圈。輸出信號是電流對時間的微分，通過一個對輸出的電壓信號進(jìn)行積分 的電路，就可以真實還原輸入電流。Rogowski線圈電子式電流互感器是電力系統(tǒng)中用于電 能計量和繼電保護(hù)的重要設(shè)備，其精確度和工作的可靠性對電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運行起 著至關(guān)重要的作用。但是在實際運行條件下，由于運行環(huán)境溫度影響Rogowski線圈電子式 電流互感器內(nèi)部參數(shù)變化，使得其傳變特性發(fā)生變化，其測量存在較大誤差，難以滿足 IEC60044-8標(biāo)準(zhǔn)0.2級的精度要求，甚至進(jìn)一步導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置誤動作。現(xiàn)有技術(shù)中考慮 運行環(huán)境影響下電子式電流互感器的傳變特性研究，大都側(cè)重于模擬積分環(huán)節(jié)，如溫漂影 響模擬積分器件的參數(shù)進(jìn)而影響互感器的傳變特性。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有Rogowski 線圈電子式電流互感器是利用具有更高的精度和穩(wěn)定性的數(shù)字積分，直接通過軟件算法來 實現(xiàn)，不存在溫漂問題。實際中影響Rogowski線圈電子式電流互感器測量精度的是 Rogowski線圈本身的內(nèi)部參數(shù)，它們會隨運行環(huán)境的變化而發(fā)生改變，從而影響Rogowski 線圈電子式電流互感器的傳變特性，導(dǎo)致測量誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種Rogowski線圈電子式電流互感器內(nèi)阻變化傳變特性的 補(bǔ)償方法，該方法能夠有效地消除溫度對Rogowski線圈電子式電流互感器測量精度的影 響，保證Rogowski線圈電子式電流互感器在線圈內(nèi)阻變化的情況下仍能準(zhǔn)確的還原一次側(cè) 電流信號。
[0004] 本發(fā)明的目的是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0005] -種Rogowski線圈電子式電流互感器內(nèi)阻變化傳變特性的補(bǔ)償方法，包括以下步 驟：
[0006] (1)獲取基準(zhǔn)溫度下Rogowski線圈電子式電流互感器的基本參數(shù)，包括:取樣電阻 Rf，25 °C環(huán)境溫度下的Rogowski線圈內(nèi)阻R25，R〇g〇wski線圈內(nèi)阻的溫度系數(shù)α;
[0007] (2)獲取Rogowski線圈輸出的電壓信號u〇,通過A/D采樣后將電壓值u〇輸入數(shù)字積 分環(huán)節(jié)，并在數(shù)字積分環(huán)節(jié)中，采用梯形數(shù)字積分算法計算出電流信號i/ ;
[0008] (3)測量Rogowski線圈電子式電流互感器實際工作的環(huán)境溫度T，并將溫度信號輸 入數(shù)字積分環(huán)節(jié)，并在積分算法編程中，按照以下公式計算環(huán)境溫度T下的Rogowski線圈內(nèi) 阻值，
[0009] RT=R25(l+aAT)
[0010] 式中，RT表示環(huán)境溫度T下的Rogowski線圈內(nèi)阻值；R25表示基準(zhǔn)溫度25°C下的 Rogowski線圈內(nèi)阻值;α表示Rogowski線圈內(nèi)阻的溫度系數(shù)；Δ Τ = Τ_25,表示環(huán)境溫度T相 對于25 °C的溫度變化量；
[0011 ] (4)構(gòu)建對Rogowski線圈電子式電流互感器積分環(huán)節(jié)輸出信號的補(bǔ)償函數(shù)fc，
[0012]
[0013]式中，補(bǔ)償函數(shù)以勺值為常量，與一次側(cè)電流信號無關(guān);Rf表示Rogowski線圈電子 式電流互感器的取樣電阻;Rt表不環(huán)境溫度T下的Rogowski線圈內(nèi)阻值;R25表不環(huán)境溫度25 °C下的Rogowski線圈內(nèi)阻值；
[0014] (5)基于步驟(4)中的補(bǔ)償函數(shù)對步驟(2)中的電流信號i/進(jìn)行補(bǔ)償，計算補(bǔ)償后 Rogows k i線圈電子式電流互感器的輸出電流i 2，
[0015] I2 = fc · 12
[0016] 式中，i2表示溫度T下Rogowski線圈電子式電流互感器輸出的測量電流;fc表示補(bǔ) 償函數(shù)，其值為常量，與一次側(cè)電流信號無關(guān);i/表示對Rogowski線圈輸出信號uo進(jìn)行積分 處理后得到的電流信號。
[0017] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：該方法以環(huán)境溫度量作 Rogowski線圈電子式電流互感器積分環(huán)節(jié)的一個輸入變量，在數(shù)字積分算法中，通過實時 測量環(huán)境溫度自動辨識Rogowski線圈內(nèi)阻溫度的變化，保證了參數(shù)辨識的實時性;通過引 入考慮Rogowski線圈內(nèi)阻增量對Rogowski線圈電子式電流互感器傳變特性影響的傳遞函 數(shù)，將增加的環(huán)境溫度量加入數(shù)字積分算法中，不需要額外的硬件來實現(xiàn);該方法能夠有效 地消除溫度對Rogowski線圈電子式電流互感器測量精度的影響，保證Rogowski線圈電子式 電流互感器在線圈內(nèi)阻變化的情況下仍能準(zhǔn)確的還原一次側(cè)電流信號。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2為Rogowski線圈的等效電路圖。
[0020]圖3為本發(fā)明的應(yīng)用流程圖。
[0021 ]圖4為在65°C溫度Rogowski線圈內(nèi)阻變化較小時，采用補(bǔ)償方法后Rogowski線圈 電子式電流互感器的傳變特性圖。
[0022]圖5為在Rogowski線圈內(nèi)阻變化較大，擴(kuò)大至10倍內(nèi)阻時，采用補(bǔ)償方法后 Rogowski線圈電子式電流互感器的傳變特性圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與作用更加清楚及易于了解， 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述：
[0024] 實施例1
[0025] 如圖1-3所示，一種Rogowski線圈電子式電流互感器內(nèi)阻變化傳變特性的補(bǔ)償方 法，包括以下步驟：
[0026] (1)獲取基準(zhǔn)溫度下Rogowski線圈電子式電流互感器的基本參數(shù)，包括:取樣電阻 Rf，25°C環(huán)境溫度下的Rogowski線圈內(nèi)阻R25，Rogowski線圈內(nèi)阻的溫度系數(shù)α;
[0027] (2)獲取Rogowski線圈輸出的電壓信號uo,通過A/D采樣后將電壓值uo輸入數(shù)字積 分環(huán)節(jié)，并在數(shù)字積分環(huán)節(jié)中，采用梯形數(shù)字積分算法計算電流信號i/，
[0028]
[0029]
[0030] 式中，UQ為Rogowski線圈輸出的電壓，i為母線電流，Μ為Rogowski線圈的互感系 數(shù);梯形數(shù)字積分算法中系統(tǒng)的傳遞系數(shù)為：
[0031]
[0032] 式中，Το表示采樣時間，To= 10ms;
[0033] (3)測量Rogowski線圈電子式電流互感器實際工作的環(huán)境溫度T，并將溫度信號輸 入數(shù)字積分環(huán)節(jié)，并在積分算法編程中，按照以下公式計算環(huán)境溫度Τ下的Rogowski線圈內(nèi) 阻值
[0034] RT=R25(l+aAT)
[0035] 式中，RT表示環(huán)境溫度T下的Rogowski線圈內(nèi)阻值；R25表示基準(zhǔn)溫度25°C下的 Rogowski線圈內(nèi)阻值;a表示Rogowski線圈內(nèi)阻的溫度系數(shù)；Δ Τ = Τ_25,表示環(huán)境溫度T相 對于25 °C的溫度變化量；
[0036] (4)構(gòu)建對Rogowski線圈電子式電流互感器積分環(huán)節(jié)輸出信號的補(bǔ)償函數(shù)fc，
[0037]
[0038]式中，補(bǔ)償函數(shù)fc的值為常量，與一次側(cè)電流信號無關(guān);Rf表示Rogowski線圈電子 式電流互感器的取樣電阻;Rt表不環(huán)境溫度T下的Rogowski線圈內(nèi)阻值;R25表不環(huán)境溫度25 °C下的Rogowski線圈內(nèi)阻值；
[0039] (5)基于步驟(4)中的補(bǔ)償函數(shù)對步驟(2)中的電流信號i/進(jìn)行補(bǔ)償，計算補(bǔ)償后 Rogows k i線圈電子式電流互感器的輸出電流i 2，
[0040] I2 = fc · 12
[0041 ] 式中，i2表示溫度Τ下Rogowski線圈電子式電流互感器輸出的測量電流;fc表示補(bǔ) 償函數(shù)，其值為常量，與一次側(cè)電流信號無關(guān);i/表示對Rogowski線圈輸出信號uo進(jìn)行積分 處理后得到的電流信號。
[0042] 實施例2
[0043] 以實際110kV數(shù)字化變電站中的Rogowski線圈電子式電流互感器為例，當(dāng)運行環(huán) 境溫度、互感器內(nèi)阻變化較小時，
[0044] 一種Rogowski線圈電子式電流互感器內(nèi)阻變化傳變特性的補(bǔ)償方法，包括以下步 驟：
[0045] (1)獲取基準(zhǔn)溫度下Rogowski線圈電子式電流互感器的基本參數(shù)，包括:取樣電阻 Rf = 10kQ，25°C環(huán)境溫度下的Rogowski線圈內(nèi)阻Ι?25 = 27〇Ω，R〇g〇wski線圈內(nèi)阻的溫度系 數(shù)α = 0.00393;
[0046] (2)獲取Rogowski線圈輸出的電壓信號uo，通過A/D采樣后輸入數(shù)字積分環(huán)節(jié)，并 在數(shù)字積分環(huán)節(jié)中，采用梯形數(shù)字積分算法計算電流信號i/，
[0047]
[0048]
[0049] 式中，UQ為Rogowski線圈輸出的電壓，i為母線電流，Μ為Rogowski線圈的互感系 數(shù);梯形數(shù)字積分算法中系統(tǒng)的傳遞系數(shù)為：
[0050]
[0051 ] 式中，Το表示采樣時間，To= 10ms;
[0052] (3)測量Rogowski線圈電子式電流互感器實際工作的環(huán)境溫度T = 65°C，