基于組合積分的保護用羅氏線圈電流互感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及電力測量技術領域，具體地說，是一種基于組合積分的保護用羅氏線圈電流互感器，包括電流導線、羅氏線圈、第一調(diào)理電路、第二調(diào)理電路、第一轉換電路、第二轉換電路和數(shù)字處理器，第一調(diào)理電路與第一轉換電路串聯(lián)形成數(shù)字積分電路，第二調(diào)理電路與第二轉換電路串聯(lián)形成硬件模擬積分電路，數(shù)字積分電路與硬件模擬積分電路并聯(lián)分別連接到羅氏線圈的輸出引線的兩端，數(shù)字積分電路連接到數(shù)字處理器，硬件模擬積分電路連接到數(shù)字處理器，不僅在穩(wěn)態(tài)電流時具有很好的測量精度，能夠很好滿足穩(wěn)態(tài)一次額定電流時的誤差要求，而且在暫態(tài)電流時具有很好的暫態(tài)特性，能夠不失真的還原一次被測電流。
【專利說明】
基于組合積分的保護用羅氏線圈電流互感器
技術領域
[0001]本實用新型涉及電力測量技術領域，具體地說，是一種基于組合積分的保護用羅氏線圈電流互感器。
【背景技術】
[0002]目前，我國電網(wǎng)向著智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化方向的發(fā)展，對主干電網(wǎng)和變電站電流的采集提出了數(shù)字化的新要求。由于傳統(tǒng)電磁式電流互感器暴露出體積大、造價高、鐵芯易飽和、絕緣結構復雜、二次模擬量輸出無法與計算機直接連接的缺點，已經(jīng)不能滿足電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效發(fā)展的要求?；诹_氏線圈的電子式電流互感器傳感器采用非磁性材料，體積小、無飽和、動態(tài)范圍大、頻帶寬、二次輸出數(shù)字化等具有傳統(tǒng)電磁式電流互感器無法比擬的優(yōu)點，特別適合電力系統(tǒng)的數(shù)字保護。
[0003]羅氏線圈的輸出電壓信號與一次被測電流成微分關系，羅氏線圈互感器需要在輸出信號后加積分環(huán)節(jié)來還原一次被測電流。現(xiàn)有技術的保護用羅氏線圈電流互感器均采用單一積分器，即硬件積分技術或數(shù)字軟件積分技術，完成羅氏線圈中一次被測電流的積分還原。對于保護用電流互感器，不僅要滿足在額定一次電流下比值和相位誤差，還要滿足在額定限值下的誤差。目前羅氏線圈電流互感器因采用單一積分器而存在以下問題:
[0004](I)采用硬件積分的保護用電流互感器因受模擬電路積分時間常數(shù)的影響，存在低頻特性比較差，對穩(wěn)態(tài)額定一次電流測量精度不高問題。現(xiàn)有大多數(shù)保護用羅氏線圈電流互感器對穩(wěn)態(tài)額定一次電流測量的精度剛好在標準規(guī)定的限值附近，如何提高在此電流的測量精度，對繼電保護和故障錄波都有非常重要的意義。同時，構成硬件積分電路的運算放大器、電阻和電容等器件容易受溫度的影響，從而引起積分器工作不穩(wěn)定，最終導致羅氏線圈電流互感器穩(wěn)定性降低、精度不高。
[0005](2)采用數(shù)字積分的保護用電流互感器受A/D轉換器轉換精度和采用頻率的影響，存在高頻特性差問題。當故障電流中含有高頻分量，無法不失真的還原一次被測故障電流。同時，數(shù)字積分算法復雜，CPU處理時間比較長，從而造成采用數(shù)字積分的保護用電流互感器實時性差。
[0006]由上述可知，現(xiàn)有保護用羅氏線圈電流互感因采用單一積分器存在穩(wěn)態(tài)電流測量精度不高、暫態(tài)電流時暫態(tài)特性差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有保護用羅氏線圈電流互感器因采用單一積分器而存在對穩(wěn)態(tài)一次額定電流測量精度不高、對故障電流暫態(tài)特性差，無法不失真的還原一次被測電流的問題，本實用新型提供了一種組合用積分技術，在穩(wěn)態(tài)電流時具有很高的測量精度，暫態(tài)電流時具有很好的暫態(tài)特性，能夠不失真的還原一次被測電流。
[0008]本實用新型的具體技術方案包括電流導線、羅氏線圈、第一調(diào)理電路、第二調(diào)理電路、第一轉換電路、第二轉換電路和數(shù)字處理器，第一調(diào)理電路與第一轉換電路串聯(lián)形成數(shù)字積分電路，第二調(diào)理電路與第二轉換電路串聯(lián)形成硬件模擬積分電路，數(shù)字積分電路與硬件模擬積分電路并聯(lián)分別連接到羅氏線圈的輸出引線的兩端，數(shù)字積分電路連接到數(shù)字處理器，硬件模擬積分電路連接到數(shù)字處理器。
[0009]本實用新型的進一步改進，第一調(diào)理電路由三個電阻Rl、R2、R2和一個電容Cl、一個運算放大器ICl組成，羅氏線圈信號輸出一回路從Rl、R2間輸入，Rl和Cl構成濾波電路，ICl和R2、R3構成信號放大電路。
[0010]本實用新型的進一步改進，第二調(diào)理電路由四個電阻R4、R5、R6、R7和一個電容C2、兩個運算放大器IC3、IC4組成，羅氏線圈信號輸出另一路從R4、R5間輸入，R4和C2構成濾波電路，IC3和R5、R6構成信號放大電路，IC4和R7、C3構成硬件積分電路。
[0011]本實用新型的進一步改進，運算放大器IC2、IC5采用16位AD轉換器，運算放大器IC6采用數(shù)字處理器。
[0012]在本實用新型中，羅氏線圈感應一次被測電流并輸出被測電流的微分電壓信號，輸出信號后面接兩條處理電路，其輸出結果通過數(shù)字處理器判斷選擇:當系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時，羅氏線圈中一次電流為交流穩(wěn)態(tài)電流，此時di/dt值較小，保護輸出要選擇采用數(shù)字積分電路輸出結果，即羅氏線圈輸出電壓信號首先經(jīng)過信號調(diào)理電路完成信號的放大及濾波、處理信號，然后經(jīng)過AD轉換器轉化為數(shù)字量輸入數(shù)字處理器，通過數(shù)字處理器中的數(shù)字積分算法完成積分過程；當系統(tǒng)處于暫態(tài)時，羅氏線圈線圈中一次電流為暫態(tài)電流，此時di/dt值變化大，保護輸出要選擇采用硬件模擬積分技術輸出結果，即羅氏線圈輸出電壓信號首先經(jīng)過含有模擬積分器信號調(diào)理電路完成信號的放大、濾波和積分等信號處理，然后經(jīng)過AD轉換器轉化為數(shù)字量進入數(shù)字處理器，經(jīng)過數(shù)字處理器7輸出結果。
[0013]本實用新型的有益效果:組合積分的保護用電流互感器不僅在穩(wěn)態(tài)電流時具有很好的測量精度，能夠很好滿足穩(wěn)態(tài)一次額定電流時的誤差要求，而且在暫態(tài)電流時具有很好的暫態(tài)特性，能夠不失真的還原一次被測電流。
【附圖說明】
[0014]圖1現(xiàn)有硬件積分保護用羅氏線圈電流互感器的電路框圖。
[0015]圖2現(xiàn)有數(shù)字積分保護用羅氏線圈電流互感器的電路框圖。
[0016]圖3本實用新型組合積分保護用羅氏線圈電流互感器的電路框圖。
[0017]圖4本實用新型組合積分保護用羅氏線圈電流互感器的電路圖。
[0018]圖中，1-電流導線，2-羅氏線圈，3-第一調(diào)理電路，4-第二調(diào)理電路，5-第一轉換電路，6-第二轉換電路，7-數(shù)字處理器。
【具體實施方式】
[0019]為了加深對本實用新型的理解，下面將結合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細描述，該實施例僅用于解釋本實用新型，并不對本實用新型的保護范圍構成限定。
[0020]如圖1和圖2所示，現(xiàn)有硬件積分保護用羅氏線圈2電流互感器與現(xiàn)有數(shù)字積分保護用羅氏線圈2電流互感器，均采用單一積分器，即硬件積分技術或數(shù)字軟件積分技術，完成羅氏線圈2中一次被測電流的積分還原。對于保護用電流互感器，不僅要滿足在額定一次電流下比值和相位誤差，還要滿足在額定限值下的誤差，因此存在穩(wěn)態(tài)電流測量精度不高、暫態(tài)電流時暫態(tài)特性差的問題。
[0021]如圖2和圖3所示，是本實用新型的具體實施例，一種基于組合積分的保護用羅氏線圈2電流互感器，包括電流導線1、羅氏線圈2、第一調(diào)理電路3、第二調(diào)理電路4、第一轉換電路5、第二轉換電路6和數(shù)字處理器7，第一調(diào)理電路3與第一轉換電路5串聯(lián)形成數(shù)字積分電路，第二調(diào)理電路4與第二轉換電路6串聯(lián)形成硬件模擬積分電路，數(shù)字積分電路與硬件模擬積分電路并聯(lián)分別連接到羅氏線圈2的輸出引線的兩端，數(shù)字積分電路連接到數(shù)字處理器7，硬件模擬積分電路連接到數(shù)字處理器7。其中，第一調(diào)理電路3由三個電阻Rl、R2、R2和一個電容Cl、一個運算放大器ICl組成，羅氏線圈2信號輸出一回路從Rl、R2間輸入，Rl和Cl構成濾波電路，ICl和R2、R3構成信號放大電路;第二調(diào)理電路4由四個電阻R4、R5、R6、R7和一個電容C2、兩個運算放大器IC3、IC4組成，羅氏線圈2信號輸出另一路從R4、R5間輸入，R4和C2構成濾波電路，IC3和R5、R6構成信號放大電路，IC4和R7、C3構成硬件積分電路。
[0022]在本實施例中，運算放大器IC2、IC5采用16位AD轉換器，如ADS8364，將模擬信號轉化為16位的數(shù)字信號;運算放大器IC6采用數(shù)字處理器7，如AD公司DSP芯片，數(shù)字處理器7中有數(shù)字積分算法，如復化梯形積分算法，完成數(shù)字積分工作，同時，數(shù)字處理器7根據(jù)對電流變化率的判斷，切換輸出結果。
[0023]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征及優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種基于組合積分的保護用羅氏線圈電流互感器，其特征在于:包括電流導線、羅氏線圈、第一調(diào)理電路、第二調(diào)理電路、第一轉換電路、第二轉換電路和數(shù)字處理器，所述第一調(diào)理電路與第一轉換電路串聯(lián)形成數(shù)字積分電路，所述第二調(diào)理電路與第二轉換電路串聯(lián)形成硬件模擬積分電路，所述數(shù)字積分電路與所述硬件模擬積分電路并聯(lián)分別連接到所述羅氏線圈的輸出引線的兩端，所述數(shù)字積分電路連接到所述數(shù)字處理器，所述硬件模擬積分電路連接到所述數(shù)字處理器。2.根據(jù)權利要求1所述的基于組合積分的保護用羅氏線圈電流互感器，其特征在于:所述第一調(diào)理電路由三個電阻R1、R2、R2和一個電容Cl、一個運算放大器ICl組成，所述羅氏線圈信號輸出一回路從Rl、R2間輸入，Rl和Cl構成濾波電路，ICl和R2、R3構成信號放大電路。3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于組合積分的保護用羅氏線圈電流互感器，其特征在于:所述第二調(diào)理電路由四個電阻R4、R5、R6、R7和一個電容C2、兩個運算放大器IC3、IC4組成，所述羅氏線圈信號輸出另一路從R4、R5間輸入，R4和C2構成濾波電路，IC3和R5、R6構成信號放大電路，IC4和R7、C3構成硬件積分電路。4.根據(jù)權利要求3所述的基于組合積分的保護用羅氏線圈電流互感器，其特征在于:所述運算放大器IC2、IC5采用16位AD轉換器，所述運算放大器IC6采用數(shù)字處理器。
【文檔編號】G01R15/18GK205506900SQ201620291599
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月11日
【發(fā)明人】李會利, 劉傳清
【申請人】南京工程學院