一種電子式互感器相位校正方法和相位校正器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電子式互感器相位校正方法和相位校正器，系統(tǒng)傳遞函數(shù)為y(n)＝A*B*[x(n)–y(n?2)]+(A+B)[x(n?1)?y(n?1)]+x(n?2)。本發(fā)明提供的相位校正方法和相位校正器采用雙線性算法，在整個可調(diào)范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)0°?15.75°的相位調(diào)節(jié)范圍。本發(fā)明提供的方案計算方法簡單，運算量小，對處理器性能的要求低，即使在多通道的情況下，一般的FPGA和嵌入式處理器即可滿足要求，節(jié)約了成本。
【專利說明】
-種電子式互感器相位校正方法和相位校正器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電子式互感器的數(shù)據(jù)采集與處理領(lǐng)域，具體設(shè)及一種電子式互感器相 位校正方法，即相位校正器的設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力系統(tǒng)容量和電壓等級的逐步提高，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器因體積大、 重量重、動態(tài)范圍窄。容易產(chǎn)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(wǎng) 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(tài)范圍大等 優(yōu)點，適應智能電網(wǎng)的發(fā)展，在數(shù)字化變電站中得到了廣泛應用。
[0003] 電子互感器測量精度普遍要求是0.2級，部分場合要求達到0.2S級。目前除了基于 羅氏線圈原理的電流互感器外，還有基于電容分壓、電阻分壓、阻容分壓等原理的電壓互感 器。但是不同原理的電子式互感器之間存在很大的相位誤差和幅值誤差，即使相同原理的 傳感頭，由于工藝及參數(shù)的不同，也同樣存在很大的誤差。
[0004] 目前電子式互感器用來消除相位誤差的方式是采用拉格朗日插值定理，通過后級 的合并單元來實現(xiàn)。拉格朗日插值定理是一種比較成熟的方案，但是算法復雜，運算量很 大，尤其是在多通道的情況下，對處理器的性能要求很高，一般的FPGA或者低性能的嵌入式 處理器很難滿足要求，而高性能的處理器的成本也比較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種電子式互感器相位校正方法和相位校正器，用于解決相位校正 時由于算法復雜而需要高性能處理器的問題。
[0006] -種電子式互感器相位校正方法，包括通過W下系統(tǒng)傳遞函數(shù)：y(n) =A*B*[X (n)-y(n-2)] + (A+B)[x(n-l)-y(n-l)]+x(n-2)進行相位校正運算的步驟；
[0007] 其中n為在二次側(cè)采集信號的序號，x(n)為在二次側(cè)采集到的信號，y(n)為相位校 正后的數(shù)據(jù);A為電子式互感器系數(shù)，B為采集回路系數(shù)。
[000引一種電子式互感器相位校正器，包括通過W下系統(tǒng)傳遞函數(shù):y(n)=A地*[x(n)-y (n-2) ] + (A+B) [x(n-l )-y(n-l) ]+x(n-2)進行相位校正運算的模塊；
[0009] 其中n為在二次側(cè)采集信號的序號，x(n)為在二次側(cè)采集到的信號，y(n)為相位校 正后的數(shù)據(jù);A為電子式互感器系數(shù)，B為采集回路系數(shù)。
[0010] 本發(fā)明提供的方案計算方法簡單，運算量小，對處理器性能的要求低，即使在多通 道的情況下，一般的FPGA和嵌入式處理器即可滿足要求，節(jié)約了成本。
[0011] 本發(fā)明的系統(tǒng)傳遞函數(shù)中的參數(shù)A和B都是根據(jù)電子式互感器和采集回路的實際 參數(shù)進行變化的，當采用不同的電子式互感器或應用在不同的采集回路時，只需根據(jù)電子 式互感器和采集回路中的參數(shù)改變系統(tǒng)傳遞函數(shù)中A、B的值即可。
【附圖說明】
[0012] 圖I為移相濾波器的模擬電路；
[0013] 圖2位傳遞函數(shù)幅頻和相頻特性曲線；
[0014] 圖3-KA<0和0<A<1范圍內(nèi)相移特性曲線(橫軸A = x/1024);
[0015] 圖4系統(tǒng)幅值特性曲線；
[0016] 圖5系統(tǒng)對異常波形特性響應特性。
【具體實施方式】
[0017] 本發(fā)明提供的電子互感器相位校正方法，是通過數(shù)字算法來消除電子式互感器采 集信號的相位誤差;所述數(shù)字算法通過模擬示波器演化而來，并通過一種二階數(shù)字濾波器 來實現(xiàn)。具體方法如下：
[0018] 本發(fā)明提供的電子互感器相位校正方法，其算法的模擬濾波器原型如圖1所示，其 中電阻R1=R3，R2采用可調(diào)電阻，其阻值和系統(tǒng)相移呈線性關(guān)系，0<R2<2R1。運種濾波器在 實現(xiàn)低通濾波功能的同時，還能通過調(diào)節(jié)Rl的阻值實現(xiàn)相位調(diào)節(jié)。由于該濾波器的反饋與 增益成正比，所有在相位調(diào)節(jié)的過程中，信號的幅值不會發(fā)生變化。
[0019] 將圖1所示的濾波器的傳遞函數(shù)經(jīng)過拉普拉斯變化，得到函數(shù)
[0020] H(S) =Vout(S)Ain(S) = (-Yl*S+Y2)/(Y3*S+Y4)
[0021] 其中 y1=R2*R3*C，Y3 = R1*R^C，Y2 = Y4 = R1。
[0022] 通過雙線性變換法，將其轉(zhuǎn)換為離散域的傳遞函數(shù)，且體力?巧是將整個頻率軸上 的頻率范圍壓縮到± VT之間，再用z = esT轉(zhuǎn)換到Z平面上，領(lǐng)
，將其代入到H(S) 中，得到函數(shù)
[0023] H(Z) = (-A+Z-i)/(l-A*Z_i)
[0024] 其中-1<A<1;
[0025] 其離散域的傳遞函數(shù)為
[0026] NUM= [-A 1]；
[0027] DEN= [1 -A];
[0028] 為了提升算法的性能，同時在實際應用中的效率，實現(xiàn)電子式互感器和采集回路 系數(shù)獨立調(diào)節(jié)，將兩級系統(tǒng)傳遞函數(shù)進行級聯(lián)，設(shè)采集回路系數(shù)為B，經(jīng)過卷積運算，原來的 一階系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為二階系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)如下：
[0029] NUM= [AB A+B 1]；
[0030] DEN= [1 A+B AB];
[0031] 通過分別調(diào)節(jié)系數(shù)A和B的輸入值，就可W實現(xiàn)電子互感器和采集回路的精度校 正。
[0032] 將傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)換為離散域的表達式為：
[0033] y(n)=A*B*[x(n)-y(n-2)]+(A+B)[x(n-l)-y(n-l)]+x(n-2)
[0034] 下面對本發(fā)明的方法進行驗證。
[0035] 通過Matlab對系數(shù)-KA<1范圍內(nèi)的相位曲線和幅值曲線進行仿真，其波形分別3 和圖4所示。
[0036] 圖3是相位曲線，A值對應橫軸x/1024。由圖3可知，在-0.5<A<1的范圍內(nèi)，線性度非 常理想。當曲線A<-0.5時，其曲線特性變差，其斜率變睹，移相分辨率變差，不再適合算法使 用。我們選取其特性理想曲線，-0.5<4<1，-0.5<8<1，在整個可調(diào)范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)0°-15.75。 的相位調(diào)節(jié)范圍。
[0037] 圖4是在全調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的幅值線性度曲線。由圖4可知，在整個調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，幅值波 動不超過0.2%。。相比較于電子式互感器測量精度2%。的要求，完全可W忽略。
[0038] 整個系統(tǒng)通過Matlab加激勵仿真，并在實際產(chǎn)品中經(jīng)過了驗證，對正常輸入波形 及異常波形的響應非常理想，如圖5所示。
[0039] 依照上述方法，可W得到一種電子式互感器相位校正器，該相位校正器的系統(tǒng)傳 遞函數(shù)為:y(n)=A 地 *[x(n)-y(n-2)] + (A+B)[x(n-l)-y(n-l)]+x(n-2)，參數(shù)解釋等于上述 方法。該相位校正器并不是硬件相位校正器，而是一種軟件實現(xiàn)的相位校正器，依照上述方 法進行編程即可實現(xiàn)，程序運行于采集設(shè)備中。
[0040] W上給出了本發(fā)明設(shè)及的【具體實施方式】，但本發(fā)明不局限于所描述的實施方式。 在本發(fā)明給出的思路下，采用對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言容易想到的方式對上述實施例中的技 術(shù)手段進行變換、替換、修改，并且起到的作用與本發(fā)明中的相應技術(shù)手段基本相同、實現(xiàn) 的發(fā)明目的也基本相同，運樣形成的技術(shù)方案是對上述實施例進行微調(diào)形成的，運種技術(shù) 方案仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種電子式互感器相位校正方法，其特征在于，包括通過以下系統(tǒng)傳遞函數(shù):y(n) = A*B*[x(n)-y(n-2)] + (A+B)[x(n-l)-y(n-l)]+x(n-2)進行相位校正運算的步驟； 其中η為在二次側(cè)采集信號的序號，x(n)為在二次側(cè)采集到的信號，y(n)為相位校正后 的數(shù)據(jù);A為電子式互感器系數(shù)，B為采集回路系數(shù)。2. -種電子式互感器相位校正器，其特征在于，包括通過以下系統(tǒng)傳遞函數(shù):y(n)=A* B*[x(n)-y(n-2)] + (A+B)[x(n-l)-y(n-l)]+x(n-2)進行相位校正運算的模塊； 其中η為在二次側(cè)采集信號的序號，x(n)為在二次側(cè)采集到的信號，y(n)為相位校正后 的數(shù)據(jù);A為電子式互感器系數(shù)，B為采集回路系數(shù)。
【文檔編號】G01R35/02GK106019198SQ201610509964
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】牟濤, 楊智德, 李剛, 朱建斌, 趙應兵, 閆志輝, 尹明, 王曉鋒, 劉曉霞, 劉星, 田志國, 潘丁, 王振華, 倪傳坤, 金全仁
【申請人】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(shù)有限公司, 國家電網(wǎng)公司