一种电子式电流互感器采集单元数字信号配置方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于智能变电站领域，设及一种电子式电流互感器采集单元数字信号配置 方法。
【背景技术】
[0002] 随着智能电网的发展，电子式电流互感器作为智能变电站中的关键设备，得到了 越来越广泛的应用，其稳定性及可靠性关系到智能电网的健康、快速、稳健发展，受到了电 力行业内越来越广泛的关注。
[0003] 电子式电流互感器多采用新型传感器传变作一次电流信号，如罗氏线圈、LPCT、磁 光玻璃、保偏光纤等。目前，电子式电流互感器的准确度校验是W传统方法为基础，即化含 铁巧的传统标准电流互感器作为标准源，采用对铁巧绕组抽头引线的方式满足不同档位额 定一次电流的测量，通过电子式互感器校验仪内部的模数转换模块，将其输出的模拟信号 装换为数字信号，再与被测电子式互感器的数字信号进行比对，得出误差及相差数据。该种 采用铁巧式标准电流互感器的校验方式存在铁磁谐振及铁磁饱和缺陷、增容困难、二次接 线繁琐W及二次开路高压危险等问题。
[0004] 随着工业技术的不断进度，采用先进的工艺方法及多层屏蔽技术，罗氏线圈在小 量程条件下传变精度即可达到0. 02级，因其还具有测量范围广，频带响应宽等优势，使基 于罗氏线圈的电子式电流互感器在新一代智能变电站得到了越来越广泛的应用。而为保证 罗氏线圈精度无损，不易采用抽头接线方式来实现罗氏线圈对不同额定一次电流测量，那 么就需要通过调整采集单元内部配置，实现罗氏线圈对不同额定一次电流的测量。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种电子式电流互感器采集单元数字信号配置方法，W满足 采用标准罗氏线圈对不同额定一次电流进行测量时的精度及稳定性的要求。
[0006] 为了实现W上目的，本发明所采用的技术方案是：一种电子式电流互感器采集单 元数字信号配置方法，包括如下步骤：
[0007] (1)利用待配置的电流互感器采集单元测量不同档位额定一次电流的标准值Ix， 得到与其成函数关系的数字量f (I)x，再根据公式f (I)x ? K。? Ky= E使该采集单元输出数 字信号额定值E，其中，K。为第一级配置系数，Kx为与不同档位额定一次电流相对应的第二 级配置系数，X表示不同的档位；
[000引 （2)根据该电流互感器所应用的场合，将对应的K。和Kx作为固定参数配置到该互 感器中。
[0009] 第一级配置系数K。通过精度校准方法得出。
[0010] 将根据公式f (I) ? K。? Kx= E得到的各档位对应的第二级配置系数Kx存储于工 控机中，在对不同档位的额定一次电流进行测量时，由工控机通过光电转换单元固化到对 应采集单元中。
[0011] 采用罗氏线圈标准电流互感器代替电磁式标准电流互感器进行电子式互感器的 校验时，由于罗氏线圈内部无铁巧，不受铁磁谐振及磁饱和效应影响，动态宽，测量范围广， 且传变精度高、抗外磁场干扰能力强。但是对该罗氏线圈标准电流互感器的标定仍采用之 前传统抽头式铁巧标准互感器的方法，标定时的配置系数只有一个，但是采集单元的电子 回路包括了滤波、差分、积分、A/D采样等多个部分，容易发生故障，一旦电子回路出现故障 就必须更换，更换后就需要对该标准电流互感器重新进行标定，对配置系数进行调整。如果 不重新进行标定，就会影响该标准电流互感器的精度。
[0012] 我们深入研究分析该个问题，发现原因出在配置系数上，实际上电子电路的测量 精度受两方面因素的制约，一个是精度配置系数，另一个是实际档位系数。基于此，本发明 提出对采集单元的双重配置方式，通过配置系数K。和K X使输出数字信号额定值为一额定 值，第一级配置可W调整采集单元精度，使其自身准确度达到0. 02级，第二级配置用于调 整不同额定一次电流档位条件下采集单元与之相匹配。双重配置可保证标准电流互感器在 不同档位额定一次电流测量的高精度，同时在出现问题时可W在保证精度要求下更方便地 更换采集单元的电子回路，只需调整与更换后的采集单元相适应的精度配置系数K。即可， 不必重复测算不同档位的档位系数Kx，实现自适应校准，使用较为方便。
[0013] 相对一个配置系数而言，双重配置的优点在于；（1)由于不同的电子回路自身器 件存在误差，一级配置系数K。可保证不同的电子回路在处理相同的模拟信号时能够得出一 个恒定的数字信号，即保证不同电子回路的一致性，适用于批量生产，W及在故障时更换电 子回路后无需更改二级配置系数K。，自适应校准；（2)二级配置系数Kx实现了不同一次电流 的宽范围测量，保证不同档位高精度要求；（3)两个配置系数相比于一个配置系数更灵活、 操作性也更强，可满足作为标准电流互感器的高精度要求。
【附图说明】
[0014] 图1为双重配置系统原理图；
[0015] 图2为双重配置可调采集单元数字信号处理流程图；
[0016] 图3为人机程序界面示意图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
[0018] 本发明的电子互感器采集单元配置方法一般应用于基于罗氏线圈标准电流互感 器的电子式互感器校验系统中，该校验系统包括穿过升流器的一次导体，一次导体上穿设 有用于采集检测其电流的罗氏线圈标准电流互感器和被测电子式电流互感器，罗氏线圈标 准电流互感器和被测电子式电流互感器的信号输出端通过计量用合并单元与模/数双标 准信号接入型电子互感器校验仪连接，该系统内部传输信号全部为数字信息，准确度可达 到0. 05级，满足相关计量标准对标准互感器准确度要求。
[0019] 本发明的罗氏线圈标准电流互感器由标准罗氏线圈和双重配置可调采集单元组 成，采用标准罗氏线圈作为标准源，传变精度达到0. 02级。依据法拉第电磁感应原理，标准 罗氏线圈产生与额定一次被测电流成比例的模拟电压信号。通过提高线圈绕线工艺水平和 多层屏蔽技术，标准罗氏线圈为后续采集单元提供高精度的模拟电压信号输入源，额定电 流范围可由几安培到几万安培不等。
[0020] 该校验系统的工作原理和过程如下：罗氏线圈标准电流互感器实现额定一次 电流转换为标准数字信号的功能；数字信号经光纤传输到计量用合并单元，转换为符合 IEC61850-9-2-LE通讯规约的计量数字信号；计量数字信号输入到模/数双标准信号接入 型电子互感器校验仪，将标准罗氏线圈电流互感器数字信号与被测电子式互感器数字信号 进行比对，可实现对被测电子式电流互感器比差、相差准确度校验。
[0021] 如图1所示为本发明的电子式电流互感器采集单元数字信号双重配置系统原理 图，采用该系统对通过采集单元将标准电流互感器的模拟信号转换的数字信号进行双重配 置，其配置过程包括如下步骤：
[0022] (1)利用待配置的电流互感器采集单元测量不同档位额定一次电流的标准值Ix， 得到与其成函数关系的数字量f (I)x，再根据公式f (I)x ? K。? Ky= E使该采集单元输出数 字信号额定值E，其中，K。为第一级配置系数，Kx为与不同档位额定一次电流相对应的第二 级配置系数，X表示不同的档位，取值为1?n。采集单元的第一级配置用于提高采集单元 的精度，使采集单元自身准确度达到0. 02级；第二级配置为参数可调型输入，用于完成采 集单元数字量比例调整，满足不同额定一次电流条件下的准确度校准，使不同额定一次电 流档位条件下采集单元与之相匹配。
[0023] 如图2所示，双重配置可调采集单元的硬件部分主要由滤波回路、差分回路、积分 回路、双A/D采样回路组成，将标准罗氏线圈输出的模拟信号转化为数字信号后，输出与额 定一次电流I成函数关系的数字量f(I)，再通过配置软件对采集单元的两级系数进行固化 调整，输出标准数字信号。
[0024] 本实施例的比差最小调节步长为0. 01 %，相差最小调节步长为1分。其中，第一级 配置系数K。针对每一采集单元为一定值，通过精度校准方法得出，并在出厂前固化于对应 采集单元的内部。
[0025] 第二级配置系数Kx是与不同档位的额定一次测试电流所对应的唯一的匹配参数， 其计算过程如下：该里取数字信号额定值E为11585,根据公式f (I)x ? K。? Kx= 11585,可 得：
【主权项】
1. 一种电子式电流互感器采集单元数字信号配置方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 利用待配置的电流互感器采集单元测量不同档位额定一次电流的标准值Ix，得到 与其成函数关系的数字量f (I)x，再根据公式f (I)x · Ktl · Kx= E使该采集单元输出数字信 号额定值E，其中，Ktl为第一级配置系数，Kx为与不同档位额定一次电流相对应的第二级配 置系数，X表示不同的档位； (2) 根据该电流互感器所应用的场合，将对应的心和Kx作为固定参数配置到该互感器 中。
2. 根据权利要求1所述的电子式电流互感器采集单元数字信号配置方法，其特征在 于：第一级配置系数Ktl通过精度校准方法得出。
3. 根据权利要求1或2所述的电子式电流互感器采集单元数字信号配置方法，其特征 在于：将根据公式f (I) · Ktl · Kx= E得到的各档位对应的第二级配置系数K x存储于工控机 中，在对不同档位的额定一次电流进行测量时，由工控机通过光电转换单元固化到对应采 集单元中。
【专利摘要】本发明公开了一种电子式电流互感器采集单元数字信号配置方法，利用待配置的电流互感器采集单元测量不同档位额定一次电流的标准值IX，得到与其成函数关系的数字量f(I)X，再根据公式f(I)X·K0·KX＝E使该采集单元输出数字信号额定值E，K0为第一级配置系数，KX为与不同档位额定一次电流相对应的第二级配置系数，X表示不同的档位；根据该电流互感器所应用的场合，将对应的K0和KX作为固定参数配置到该互感器中。本发明的双重配置方法可保证标准电流互感器在不同档位额定一次电流测量的高精度，同时在出现问题时可以在保证精度要求下更方便地更换采集单元的电子回路，只需调整与更换后的采集单元相适应的精度配置系数K0即可，不必重复测算不同档位的档位系数KX，实现自适应校准。
【IPC分类】G01R35-02, G01R31-00
【公开号】CN104569896
【申请号】CN201410757955
【发明人】池立江, 袁亮, 张旭乐, 薛晓敏, 秦果, 张贺, 石睿睿, 朱明东, 倪云玲
【申请人】许继集团有限公司, 国家电网公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月11日