一种罗氏线圈比例系数的准确度和线性度的校准方法与流程

本发明涉及工频大电流测量领域，尤其涉及一种测量工频大电流用罗氏线圈比例系数的准确度和线性度的校准方法。

背景技术：

伴随着高压输电工程的快速发展，大容量实验室、输配电网的测量及保护、工矿企业等对工频大电流的准确测量要求愈来愈高，罗氏线圈作为测量工频大电流的一个主要工具，它的测量准确度和线性度的校准就变得非常必要。现有的罗氏线圈比例系数的准确度通常是在较小电流下和标准分流器进行比对试验来进行的，这种方法的主要缺点是由于标准分流器的额定电流有限，其校准电流较小一般在1kA以下，测量准确度低，一般能达到0.5级，无法进行罗氏线圈的线性度校准，难以满足试验的需求。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种罗氏线圈比例系数的准确度和线性度的校准方法，解决了现有校准方法校准罗氏线圈比例系数的校准电流小及测量准确度低、且无法校准大电流罗氏线圈线性度的技术问题，提高了校准罗氏线圈比例系数的测量准确度、扩大了校准电流，并能校准其线性度。

本发明所述校准方法包括以下步骤：

一种罗氏线圈比例系数的准确度和线性度的校准方法(方法1)，包括以下步骤:

步骤1:校准罗氏线圈比例系数的准确度：

使需被校准准确度的第一罗氏线圈和标准电流互感器的一次端流过相同的工频大电流I₁，同时采集第一罗氏线圈的输出电压u₂和连接到标准电流互感器二次输出端的标准电阻上的输出电压u₁，比例系数K₁已知，根据I₁＝K₁×u₁得到一次电流I₁；再根据I₁＝K₂×u₂，可得到较大电流下第一罗氏线圈的比例系数K₂，根据第一罗氏线圈的产品信息和比例系数K₂得到第一罗氏线圈的准确度校准结果并绘制I₁和u₂的关系曲线，同时得到I₁和K₂的关系曲线；

步骤2:校准罗氏线圈比例系数的线性度：

采用经步骤1在电流I₁时校准过比例系数的N个带有相同第一罗氏线圈的电流支路并联后构成一个大的电流回路，使大电流流过将需被校准线性度的第二罗氏线圈，同时采样N个电流支路的第一罗氏线圈的输出电压和第二罗氏线圈的输出电压u_x，通过N个电流支路的第一罗氏线圈的输出电压得到各个电路支路的一次电流，流过第二罗氏线圈的一次电流值I_x等于流过N个电流支路的第一罗氏线圈一次电流总和，再根据I_x＝K_x×u_x得到此时电流下第二罗氏线圈的比例系数，改变N个第一罗氏线圈的不同的一次电流，可得到不同电流下第二罗氏线圈的比例系数，直到第二罗氏线圈在最大测量电流下的比例系数，根据第二罗氏线圈的产品信息和比例系数K_x得到被校准罗氏线圈的线性度校准结果并绘制I_x和u_x的关系曲线，同时得到被测电流I_x与比例系数K_x的关系曲线，完成被校罗氏线圈的线性度校准。

一种罗氏线圈比例系数的准确度和线性度的校准方法(方法2)，包括以下步骤:

步骤1:校准罗氏线圈比例系数的准确度：

使需被校准准确度的第一罗氏线圈和标准电流互感器的一次端流过相同的工频大电流I₁，同时采集第一罗氏线圈的输出电压u₂和连接到标准电流互感器二次输出端的标准电阻上的输出电压u₁，比例系数K₁已知，根据I₁＝K₁×u₁得到一次电流I₁；再根据I₁＝K₂×u₂，可得到较大电流下第一罗氏线圈的比例系数K₂，根据第一罗氏线圈的产品信息和比例系数K₂得到第一罗氏线圈的准确度校准结果并绘制I₁和u₂的关系曲线，同时得到I₁和K₂的关系曲线；

步骤2:校准罗氏线圈比例系数的线性度：

采用经步骤1在电流I₁时校准过比例系数的第一罗氏线圈的一次电流导线以N匝穿过将需校准线性度的第二罗氏线圈的一次回路，则流过第二罗氏线圈的一次电流等于流过第一罗氏线圈一次电流的N倍，即N·I₁，同时采集两个罗氏线圈的输出电压，比较这两个输出电压，通过计算就可得到N·I₁电流下第二罗氏线圈的比例系数，改变不同的I_i，可得到不同电流下第二罗氏线圈的比例系数，直到第二罗氏线圈的最大测量电流下的比例系数，根据第二罗氏线圈的产品信息和比例系数K_x得到该试罗氏线圈的线性度校准结果并绘制I_x和u_x的关系曲线，同时得到被测电流I_x与比例系数K_x的关系曲线，完成被校罗氏线圈的线性度校准。

作为本发明的进一步改进，一次电流I₁的一次导线连接大电流升流器，并通过电压调节器进行电压调节，进而调节电流I₁。

作为本发明的进一步改进，一次电流可达10kA以上，准确度可达0.01级。

作为本发明的进一步改进，使用数据采集系统多路同步采集电压,。

作为本发明的进一步改进，采集的数据发送到与上位机连接的人机交互界面进行处理，人机交互界面用于输入相关系数和罗氏线圈的产品信息及输出校准结果并绘制关系曲线。

本发明具有以下有益效果：

本发明可在较大电流下校准工频大电流用罗氏线圈的比例系数，提高测量准确度。提供了两种工频大电流测量用罗氏线圈的线性度校准方法，第一种采用经校准过比例系数的N个带有相同罗氏线圈的电流支路，将这N个电流支路并联后构成一个大的电流支路，让该大电流支路流过将需校准线性度的被校罗氏线圈的一次导体，根据流过被校罗氏线圈的一次电流值等于流过N个电流支路的罗氏线圈的一次电流总和，计算得到比例系数的线性度。第二种采用经校准过比例系数的一个带有罗氏线圈的电流支路，该一次电流导线以N匝穿过被校罗氏线圈的一次回路，根据流过被校罗氏线圈的一次电流等于流过被校准罗氏线圈一次电流I₁的N倍，计算得到比例系数的线性度。两种方法解决原来无法校准大电流罗氏线圈的线性度的难题，并减少了校准成本，具有较好的经济效益。本发明可用于工频大电流测量用罗氏线圈比例系数准确度和线性度的校准，提高了试验效率，减小了人为差错，减少了校准成本，并且可扩展现有的设备的校准能力。校准电流可达10kA以上，准确度可达0.01级。

进一步，本发明采用计算机采集系统可自动计算罗氏线圈的比例系数，减少人为读数和计算误差。

进一步，采用数字采集系统同时采样多个罗氏线圈的输出电压和标准电流互感器的二次输出电压，提高测量准确度。

【附图说明】

图1为较大工频电流下校准罗氏线圈的比例系数的校准线路连接示意图；

图2为罗氏线圈线性度校准方法1的校准线路连接示意图；

图3为罗氏线圈线性度校准方法2的校准线路连接示意图。

其中，1、电压调节器，2、大电流升流器，3、标准电流互感器，4、罗氏线圈，5、标准电阻，6、数据采集系统，7、人机交互界面。

【具体实施方式】

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细阐述，但本发明不限于该实施例。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选施例中详细说明具体的细节。

本发明在较大工频电流下校准罗氏线圈的比例系数的方法，具体方法如下：

如图1所示，本发明一种罗氏线圈比例系数试验系统，包括一次导线、电压调节器1、大电流升流器2、标准电流互感器3、罗氏线圈4、标准电阻5、数据采集系统6和人机交互界面7。电压调节器1和大电流升流器2连接，一次导线依次穿过大电流升流器2、标准电流互感器3的一次侧和被校准罗氏线圈4的一次侧形成测试回路。标准电流互感器的二次侧接有标准电阻5，数据采集系统6分别采集标准电阻5两端的电压和罗氏线圈4二次线圈的感应电压。数据采集系统6将采集的数据发送给与上位机连接的人机交互界面7进行分析处理。

电压调节器1和大电流升流器2可产生电流幅值可变的较大工频电流I₁，该工频电流穿过标准电流互感器3的一次侧和被校准罗氏线圈4的一次侧；这样，最大电流可达10kA以上、准确度达0.01级的标准电流互感器3的一次侧和被校准罗氏线圈4的一次侧就流过相同的电流I₁，标准电流互感器3在其二次侧就会产生与一次电流成比例的二次电流，被校准罗氏线圈4的二次线圈就会产生与一次电流成比例的感应电压u₂，I₁＝K₂×u₂。标准电流互感器的二次侧接有标准电阻5，它将标准电流互感器的二次电流转换成与一次电流成比例的二次电压u₁，I₁＝K₁×u₁。多路同步采集器6可同时采集电压信号u₁、u₂，由于是同时采样，提高了由于一次电流波动引起的测量误差；经数据分析处理系统的软件计算，由于标准电流互感器的变比是已知的，标准电阻5的参数也是已知的，因此，比例系数K₁也是已知的，这样，由电压信号u₁可计算出一次电流I₁，I₁＝K₁×u₁；电压信号u₂由多路同步采集器6得到，进一步就可得到一次电流I₁和被试罗氏线圈比例系数K₂的关系，人机交互界面7主要是输入相关系数和被试品的信息及输出校准结果并绘制I₁和u₂的关系曲线，同时得到I₁和K₂的关系曲线完成在可达10kA以上的较大工频电流下罗氏线圈的比例系数的准确校准可达0.01级。

如图2所示，本发明一种罗氏线圈比例系数线性度校准系统，包括N个带有相同罗氏线圈的电流支路，N个电流支路并联后构成一个大的电流支路，该大电流支路流过被校准线性度的被校罗氏线圈N_x的一次导体，采用多路同时数字采集系统6同时采样N个电流支路的罗氏线圈的输出电压u₁、u₂、u₃…u_n和被校罗氏线圈N_x的输出电压u_x，并发送给人机交互界面7进行分析和处理。

罗氏线圈线性度校准方法1采用经步骤1在电流I_i时校准过比例系数的N个带有相同罗氏线圈的电流支路，电流支路N₁、N₂、N₃…N_n的电流基本相等，其支路电流分别为I₁、I₂、I₃…I_n，将这N个电流支路并联后构成一个大的电流支路，该大的电流支路电流I_x为I₁+I₂+I₃+…+I_n，让该大电流支路流过被校准线性度的被校罗氏线圈N_x的一次导体，采用多路同时数字采集系统6同时采样N个电流支路的罗氏线圈的输出电压u₁、u₂、u₃…u_n和被校罗氏线圈N_x的输出电压u_x。流过被校罗氏线圈N_x的一次电流值等于流过N个电流支路的罗氏线圈的一次电流总和，这样就可得到(I₁、I₂、I₃…I_N)电流下被校罗氏线圈N_x的比例系数，由于N₁、N₂、N₃…N_n支路的罗氏线圈的比例系数已经通过步骤1校准得到，因此，通过测量到的罗氏线圈的输出电压u₁、u₂、u₃…u_n，可计算出流过被试罗氏线圈一次电流值Ix＝I₁+I₂+I₃+…+I_n，被校罗氏线圈N_x的输出电压u_x由采集系统得到，就可以得到I_x＝K_x×u_x的关系曲线，改变不同的I₁、I₂、I₃…I_N，就可得到不同电流下被校罗氏线圈N_x的比例系数，直到被校罗氏线圈N_x的最大测量电流下的比例系数，人机交互界面7主要是输入相关系数和被试品的信息及输出校准结果并绘制I_x和u_x的关系曲线，同时得到被测电流I_x与比例系数K_x的关系曲线，完成被校罗氏线圈N_x的线性度校准。

如图3所示，本发明一种罗氏线圈比例系数线性度校准系统，包括一个带有罗氏线圈的电流支路I₁，该一次电流导线以N匝穿过被校罗氏线圈N_x的一次回路，多路同步数字采集系统6同时采样两个罗氏线圈的输出电压，并发送给人机交互界面7进行分析和处理。

罗氏线圈线性度校准方法2采用经步骤1在电流I_i时校准过比例系数的一个带有罗氏线圈的电流支路I₁，该一次电流导线以N匝穿过被校罗氏线圈N_x的一次回路，这样流过被校罗氏线圈N_x的一次电流I_x等于流过被校准罗氏线圈一次电流I₁的N倍，即N·I₁，采用多路同步数字采集系统6同时采样两个罗氏线圈的输出电压，比较这两个输出电压，通过计算就可得到N·I₁电流下被校罗氏线圈N_x的比例系数，改变不同的I_i，就可得到不同电流下被校罗氏线圈N_x的比例系数，直到被校罗氏线圈N_x的最大测量电流下的比例系数，人机交互界面7主要是输入相关系数和被试品的信息及输出校准结果并绘制被测电流I_x和u_x的关系曲线，同时得到被测电流I_x与比例系数K_x的关系曲线，完成被校罗氏线圈N_x的线性度校准。

以上，仅为本发明的较佳实施例，并非仅限于本发明的实施范围，凡依本发明范围的内容所做的等效变化和修饰，都应为本发明的技术范畴。