基于组合积分的保护用罗氏线圈电流互感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及电力测量技术领域，具体地说，是一种基于组合积分的保护用罗氏线圈电流互感器，包括电流导线、罗氏线圈、第一调理电路、第二调理电路、第一转换电路、第二转换电路和数字处理器，第一调理电路与第一转换电路串联形成数字积分电路，第二调理电路与第二转换电路串联形成硬件模拟积分电路，数字积分电路与硬件模拟积分电路并联分别连接到罗氏线圈的输出引线的两端，数字积分电路连接到数字处理器，硬件模拟积分电路连接到数字处理器，不仅在稳态电流时具有很好的测量精度，能够很好满足稳态一次额定电流时的误差要求，而且在暂态电流时具有很好的暂态特性，能够不失真的还原一次被测电流。
【专利说明】
基于组合积分的保护用罗氏线圈电流互感器
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力测量技术领域，具体地说，是一种基于组合积分的保护用罗氏线圈电流互感器。
【背景技术】
[0002]目前，我国电网向着智能化、数字化、网络化方向的发展，对主干电网和变电站电流的采集提出了数字化的新要求。由于传统电磁式电流互感器暴露出体积大、造价高、铁芯易饱和、绝缘结构复杂、二次模拟量输出无法与计算机直接连接的缺点，已经不能满足电力系统安全、稳定、高效发展的要求。基于罗氏线圈的电子式电流互感器传感器采用非磁性材料，体积小、无饱和、动态范围大、频带宽、二次输出数字化等具有传统电磁式电流互感器无法比拟的优点，特别适合电力系统的数字保护。
[0003]罗氏线圈的输出电压信号与一次被测电流成微分关系，罗氏线圈互感器需要在输出信号后加积分环节来还原一次被测电流。现有技术的保护用罗氏线圈电流互感器均采用单一积分器，即硬件积分技术或数字软件积分技术，完成罗氏线圈中一次被测电流的积分还原。对于保护用电流互感器，不仅要满足在额定一次电流下比值和相位误差，还要满足在额定限值下的误差。目前罗氏线圈电流互感器因采用单一积分器而存在以下问题:
[0004](I)采用硬件积分的保护用电流互感器因受模拟电路积分时间常数的影响，存在低频特性比较差，对稳态额定一次电流测量精度不高问题。现有大多数保护用罗氏线圈电流互感器对稳态额定一次电流测量的精度刚好在标准规定的限值附近，如何提高在此电流的测量精度，对继电保护和故障录波都有非常重要的意义。同时，构成硬件积分电路的运算放大器、电阻和电容等器件容易受温度的影响，从而引起积分器工作不稳定，最终导致罗氏线圈电流互感器稳定性降低、精度不高。
[0005](2)采用数字积分的保护用电流互感器受A/D转换器转换精度和采用频率的影响，存在高频特性差问题。当故障电流中含有高频分量，无法不失真的还原一次被测故障电流。同时，数字积分算法复杂，CPU处理时间比较长，从而造成采用数字积分的保护用电流互感器实时性差。
[0006]由上述可知，现有保护用罗氏线圈电流互感因采用单一积分器存在稳态电流测量精度不高、暂态电流时暂态特性差的问题。
【发明内容】
[0007]为了解决现有保护用罗氏线圈电流互感器因采用单一积分器而存在对稳态一次额定电流测量精度不高、对故障电流暂态特性差，无法不失真的还原一次被测电流的问题，本实用新型提供了一种组合用积分技术，在稳态电流时具有很高的测量精度，暂态电流时具有很好的暂态特性，能够不失真的还原一次被测电流。
[0008]本实用新型的具体技术方案包括电流导线、罗氏线圈、第一调理电路、第二调理电路、第一转换电路、第二转换电路和数字处理器，第一调理电路与第一转换电路串联形成数字积分电路，第二调理电路与第二转换电路串联形成硬件模拟积分电路，数字积分电路与硬件模拟积分电路并联分别连接到罗氏线圈的输出引线的两端，数字积分电路连接到数字处理器，硬件模拟积分电路连接到数字处理器。
[0009]本实用新型的进一步改进，第一调理电路由三个电阻Rl、R2、R2和一个电容Cl、一个运算放大器ICl组成，罗氏线圈信号输出一回路从Rl、R2间输入，Rl和Cl构成滤波电路，ICl和R2、R3构成信号放大电路。
[0010]本实用新型的进一步改进，第二调理电路由四个电阻R4、R5、R6、R7和一个电容C2、两个运算放大器IC3、IC4组成，罗氏线圈信号输出另一路从R4、R5间输入，R4和C2构成滤波电路，IC3和R5、R6构成信号放大电路，IC4和R7、C3构成硬件积分电路。
[0011]本实用新型的进一步改进，运算放大器IC2、IC5采用16位AD转换器，运算放大器IC6采用数字处理器。
[0012]在本实用新型中，罗氏线圈感应一次被测电流并输出被测电流的微分电压信号，输出信号后面接两条处理电路，其输出结果通过数字处理器判断选择:当系统处于稳态时，罗氏线圈中一次电流为交流稳态电流，此时di/dt值较小，保护输出要选择采用数字积分电路输出结果，即罗氏线圈输出电压信号首先经过信号调理电路完成信号的放大及滤波、处理信号，然后经过AD转换器转化为数字量输入数字处理器，通过数字处理器中的数字积分算法完成积分过程；当系统处于暂态时，罗氏线圈线圈中一次电流为暂态电流，此时di/dt值变化大，保护输出要选择采用硬件模拟积分技术输出结果，即罗氏线圈输出电压信号首先经过含有模拟积分器信号调理电路完成信号的放大、滤波和积分等信号处理，然后经过AD转换器转化为数字量进入数字处理器，经过数字处理器7输出结果。
[0013]本实用新型的有益效果:组合积分的保护用电流互感器不仅在稳态电流时具有很好的测量精度，能够很好满足稳态一次额定电流时的误差要求，而且在暂态电流时具有很好的暂态特性，能够不失真的还原一次被测电流。
【附图说明】
[0014]图1现有硬件积分保护用罗氏线圈电流互感器的电路框图。
[0015]图2现有数字积分保护用罗氏线圈电流互感器的电路框图。
[0016]图3本实用新型组合积分保护用罗氏线圈电流互感器的电路框图。
[0017]图4本实用新型组合积分保护用罗氏线圈电流互感器的电路图。
[0018]图中，1-电流导线，2-罗氏线圈，3-第一调理电路，4-第二调理电路，5-第一转换电路，6-第二转换电路，7-数字处理器。
【具体实施方式】
[0019]为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。
[0020]如图1和图2所示，现有硬件积分保护用罗氏线圈2电流互感器与现有数字积分保护用罗氏线圈2电流互感器，均采用单一积分器，即硬件积分技术或数字软件积分技术，完成罗氏线圈2中一次被测电流的积分还原。对于保护用电流互感器，不仅要满足在额定一次电流下比值和相位误差，还要满足在额定限值下的误差，因此存在稳态电流测量精度不高、暂态电流时暂态特性差的问题。
[0021]如图2和图3所示，是本实用新型的具体实施例，一种基于组合积分的保护用罗氏线圈2电流互感器，包括电流导线1、罗氏线圈2、第一调理电路3、第二调理电路4、第一转换电路5、第二转换电路6和数字处理器7，第一调理电路3与第一转换电路5串联形成数字积分电路，第二调理电路4与第二转换电路6串联形成硬件模拟积分电路，数字积分电路与硬件模拟积分电路并联分别连接到罗氏线圈2的输出引线的两端，数字积分电路连接到数字处理器7，硬件模拟积分电路连接到数字处理器7。其中，第一调理电路3由三个电阻Rl、R2、R2和一个电容Cl、一个运算放大器ICl组成，罗氏线圈2信号输出一回路从Rl、R2间输入，Rl和Cl构成滤波电路，ICl和R2、R3构成信号放大电路;第二调理电路4由四个电阻R4、R5、R6、R7和一个电容C2、两个运算放大器IC3、IC4组成，罗氏线圈2信号输出另一路从R4、R5间输入，R4和C2构成滤波电路，IC3和R5、R6构成信号放大电路，IC4和R7、C3构成硬件积分电路。
[0022]在本实施例中，运算放大器IC2、IC5采用16位AD转换器，如ADS8364，将模拟信号转化为16位的数字信号;运算放大器IC6采用数字处理器7，如AD公司DSP芯片，数字处理器7中有数字积分算法，如复化梯形积分算法，完成数字积分工作，同时，数字处理器7根据对电流变化率的判断，切换输出结果。
[0023]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种基于组合积分的保护用罗氏线圈电流互感器，其特征在于:包括电流导线、罗氏线圈、第一调理电路、第二调理电路、第一转换电路、第二转换电路和数字处理器，所述第一调理电路与第一转换电路串联形成数字积分电路，所述第二调理电路与第二转换电路串联形成硬件模拟积分电路，所述数字积分电路与所述硬件模拟积分电路并联分别连接到所述罗氏线圈的输出引线的两端，所述数字积分电路连接到所述数字处理器，所述硬件模拟积分电路连接到所述数字处理器。2.根据权利要求1所述的基于组合积分的保护用罗氏线圈电流互感器，其特征在于:所述第一调理电路由三个电阻R1、R2、R2和一个电容Cl、一个运算放大器ICl组成，所述罗氏线圈信号输出一回路从Rl、R2间输入，Rl和Cl构成滤波电路，ICl和R2、R3构成信号放大电路。3.根据权利要求1或2所述的基于组合积分的保护用罗氏线圈电流互感器，其特征在于:所述第二调理电路由四个电阻R4、R5、R6、R7和一个电容C2、两个运算放大器IC3、IC4组成，所述罗氏线圈信号输出另一路从R4、R5间输入，R4和C2构成滤波电路，IC3和R5、R6构成信号放大电路，IC4和R7、C3构成硬件积分电路。4.根据权利要求3所述的基于组合积分的保护用罗氏线圈电流互感器，其特征在于:所述运算放大器IC2、IC5采用16位AD转换器，所述运算放大器IC6采用数字处理器。
【文档编号】G01R15/18GK205506900SQ201620291599
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】李会利, 刘传清
【申请人】南京工程学院