故障指示器电流检测系统及电流检测低温补偿方法
【专利摘要】本发明公开一种故障指示器电流检测低温补偿方法和电流检测系统，该方法包括：确定温度工作区间，并将温度工作区间划分为多个特征温度子区间；获取由每个特征温度子区间的端点处温度较高侧的电流值序列和采样值序列形成的参考映射表、计算每个特征温度子区间的采样值线性变化率以及定义每个特征温度子区间的端点处的采样值序列作为每个特征温度子区间的基矩阵；确定当前环境温度所属的特征温度子区间；计算当前环境温度所对应的补偿矩阵；根据补偿矩阵计算校准表矩阵；根据校准表矩阵检索到当前环境温度下各个采样值所对应的电流值。该方案达到了低温环境下精确检测到实际的电流值的效果，同时也扩大了低温环境下小电流的检测精度。
【专利说明】故障指示器电流检测系统及电流检测低温补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及故障电流检测领域，尤其涉及一种故障指示器电流检测系统及电流检测低温补偿方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，故障指示器主要用在配电线路上，用来判断配电线路的短路故障或者接地故障。一般判断输电线路故障的依据就是检测输电线路的电流是否发生故障特征变化，如果符合故障特征变化，则故障指示器向外发出报警信号，实现故障线路的报警。一般情况下，故障指示器工作的温度区间为-40°C到+70°C，随着环境温度的变化，配电线路上的电流值curr与采样值adc的函数关系F (curr, adc) =0将发生变化,该变化可以表述为G(t，F) =0。
[0003]现有技术一般采用t=t0为常温的G(tO，F)校准方案，并将该方案推广到产品的整个温度工作区间。该方案在常温和高温时通常可以达到很高的电流检测精度，一般为±2%，但面对低温环境，电流检测精度将明显变差，一般超过±5%。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术低温环境下电流检测精度不高的缺陷，提供一种电流检测精度较高的故障指示器电流检测系统及电流检测低温补偿方法。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种故障指示器电流检测低温补偿方法，所述方法包括以下步骤:
s0.确定所述故障指示器的温 度工作区间，并将所述温度工作区间划分为多个特征温度子区间；
51.获取由每个特征温度子区间的端点处温度较高侧的电流值序列和采样值序列形成的参考映射表、计算每个特征温度子区间的采样值线性变化率以及定义每个特征温度子区间的端点处的采样值序列作为每个特征温度子区间的基矩阵；
52.确定所述故障指示器的当前环境温度所属的特征温度子区间；
53.根据上述特征温度子区间的参考映射表、上述特征温度子区间的基矩阵以及上述特征温度子区间的采样值线性变化率计算当前环境温度所对应的补偿矩阵；
54.根据上述补偿矩阵计算当前环境温度所对应的校准表矩阵；
55.根据上述校准表矩阵检索到当前环境温度下各个采样值所对应的电流值。
[0006]优选地，在所述步骤SO中，将所述温度工作区间划分为多个特征温度子区间具体为:
按照预设温度步长递增的方式测量所述温度工作区间中各温度处的电流值和采样值，得到在预设电流区间上各个电流值对应的采样值随当前环境温度变化呈线性变化，将所述温度工作区间中采样值线性变化率近似相同的温度作为一个特征温度子区间。
[0007]优选地，所述温度工作区间为【_40°C，25°C】。[0008]优选地，所述预设温度步长为5°C。
[0009]优选地，所述预设电流区间为【5A，800A】。
[0010]优选地，在所述步骤S3中，计算当前环境温度所对应的补偿矩阵的公式具体为: M = KlxMmi，其中，AT为当前环境温度所对应的补偿矩阵，Kl为上述特征温度子
区间的采样值线性变化率，MB2为上述特征温度子区间的基矩阵。
[0011]优选地，，在所述步骤S4中，计算当前环境温度所对应的校准表矩阵的公式具体为:
，其中，MT为当前环境温度所对应的校准表矩阵，JHl为上述特征温度子区间的参考映射表，M为当前环境温度所对应的补偿矩阵。
[0012]本发明还提供一种故障指示器电流检测系统，其包括依次连接的采样单元、整流滤波电路、CPU、温度检测电路，所述CPU具有AD 口，其中:
采样单元，用于通过感应线圈采样交流采样电压；
整流滤波电路，用于将所述交流采样电压变换为直流采样电压；
温度检测电路，用于检测当前环境温度，并将所述当前环境温度上报至CPU ；
CPU，用于接收所述 直流采样电压和所述当前环境温度，并根据所述直流采样电压获取所述当前环境温度所对应的采样值，且根据权利要求1-7任一项所述的方法，输出当前环境温度下各个采样值所对应的电流值。
[0013]优选地，，所述整流滤波电路由整流桥组成。
[0014]优选地，所述温度检测电路具体包括电阻R1、电阻R2、热敏电阻RT、电容Cl以及电源VCC，CPU的AD 口，其中，电阻Rl的一端连接电源VCC，电阻Rl的另一端分别连接电阻R2的一端和热敏电阻RT的一端，电阻R2的另一端分别连接CPU的AD 口和电容Cl的一端，热敏电阻RT的另一端和电容Cl的另一端接地。
[0015]实施本发明的技术方案，具有以下有益效果:通过将温度纳入到故障指示器电流检测体系下，以特征温度子区间边界为参考，采用对任意特征温度子区间内采用低温补偿的方式，修正任意温度下实际的电流值，从而解决了低温条件下故障指示器电流检测精度误差偏大的问题，达到了低温环境下精确检测到实际的电流值的效果，同时也扩大了低温环境下小电流的检测精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
图1是本发明故障指示器电流检测低温补偿方法的流程图；
图2是本发明故障指示器电流检测系统的结构示意图；
图3是本发明温度检测电路的电路图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018]请参阅图1，图1是本发明故障指示器电流检测低温补偿方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤:
在步骤SO中，确定所述故障指示器的温度工作区间，并将所述温度工作区间划分为多个特征温度子区间；应当说明的是，针对故障指示器处于低温环境下电流检测时对电流精度的影响较大。在本实施例中，所述温度工作区间为【-40°C, 250Clo
[0019]在所述步骤SO中，将所述温度工作区间划分为多个特征温度子区间具体为:
按照预设温度步长递增的方式测量所述温度工作区间中各温度处的电流值和采样值，得到在预设电流区间上各个电流值对应的采样值随当前环境温度变化呈线性变化，将所述温度工作区间中采样值线性变化率相同的温度作为一个特征温度子区间。在本实施例中，所述预设温度步长为5°C，所述预设电流区间为【5A，800A】。
[0020]在步骤SI中，获取由每个特征温度子区间的端点处温度较高侧的电流值序列和采样值序列形成的参考映射表、计算每个特征温度子区间的采样值线性变化率以及定义每个特征温度子区间的端点处的采样值序列作为每个特征温度子区间的基矩阵。
[0021]应当说明的是，在温度工作区间【-40°C，25°C】中，每隔5°C测量这些温度下的电流值和采样值，可以得到，在预设电流区间【5A，800A】中，各个电流值对应的采样值随当前环境温度变化呈线性变化，实验计算得到，温度工作区间【-40°C，-30°C】，采样值线性变化率为1.1码值/°C ;温度工作区间【-30°C，-5°C】，采样值线性变化率为0.56码值/°C ；温度工作区间【_5°C，+25°C】，采样值线性变化率为0.3码值/V’为了降低计算复杂度，将所述温度工作区间中采样值线性变化率近似相同的温度作为一个特征温度子区间，在本实施例中，将温度工作区间【_40°C，25°C】划分为3个连续的特征温度子区间，即特征温度子区间【_40°C，-30°C】，【-30°C，-5°C】和特征温度子区间【-5°C，+25°C】，当前环境温度为_40°C、-30-5°C和25°C这四个温度为这三个连续特征温度子区间的端点，其各自对应的节点映射表如表1所`示，值得一提的是，特征温度子区间应该选取区间的端点处温度较高侧的节点映射表，作为整个特征温度子区间的参考映射表。以特征温度子区间[-30°C,-50C】为例，_5°C为其温度较高一侧，即将_5°C的节点映射表作为整个特征温度子区间的参考映射表。
[0022]表1
【权利要求】
1.一种故障指示器电流检测低温补偿方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: s0.确定所述故障指示器的温度工作区间，并将所述温度工作区间划分为多个特征温度子区间； 51.获取由每个特征温度子区间的端点处温度较高侧的电流值序列和采样值序列形成的参考映射表、计算每个特征温度子区间的采样值线性变化率以及定义每个特征温度子区间的端点处的采样值序列作为每个特征温度子区间的基矩阵； 52.确定所述故障指示器的当前环境温度所属的特征温度子区间； 53.根据上述特征温度子区间的参考映射表、上述特征温度子区间的基矩阵以及上述特征温度子区间的采样值线性变化率计算当前环境温度所对应的补偿矩阵； 54.根据上述补偿矩阵计算当前环境温度所对应的校准表矩阵； 55.根据上述校准表矩阵检索到当前环境温度下各个采样值所对应的电流值。
2.根据权利要求1所述的故障指示器电流检测低温补偿方法，其特征在于，在所述步骤SO中，将所述温度工作区间划分为多个特征温度子区间具体为: 按照预设温度步长递增的方式测量所述温度工作区间中各温度处的电流值和采样值，得到在预设电流区间上各个电流值对应的采样值随当前环境温度变化呈线性变化，将所述温度工作区间中采样值线性变化率近似相同的温度作为一个特征温度子区间。
3.根据权利要求2所述的故障指示器电流检测低温补偿方法，其特征在于，所述温度工作区间为【_40°C，25°C】。
4.根据权利要求2所述的故障指示器电流检测低温补偿方法，其特征在于，所述预设温度步长为5°C。
5.根据权利要求2所述的故障指示器电流检测低温补偿方法，其特征在于，所述预设电流区间为【5A，800A】。
6.根据权利要求1所述的故障指示器电流检测低温补偿方法，其特征在于，在所述步骤S3中，计算当前环境温度所对应的补偿矩阵的公式具体为: M = K2^MB2 ,其中，J#为当前环境温度所对应的补偿矩阵夏2为上述特征温度子区间的采样值线性变化率，Mm为上述特征温度子区间的基矩阵。
7.根据权利要求6所述的故障指示器电流检测低温补偿方法，其特征在于，在所述步骤S4中，计算当前环境温度所对应的校准表矩阵的公式具体为: OT=MTl-M，其中，MT为当前环境温度所对应的校准表矩阵，JITl为上述特征温度子区间的参考映射表，M为当前环境温度所对应的补偿矩阵。
8.一种故障指示器电流检测系统，其特征在于，其包括依次连接的采样单元、整流滤波电路、CPU、温度检测电路，所述CPU具有AD 口，其中: 采样单元，用于通过感应线圈采样交流采样电压； 整流滤波电路，用于将所述交流采样电压变换为直流采样电压； 温度检测电路，用于检测当前环境温度，并将所述当前环境温度上报至CPU ； CPU，用于接收所述直流采样电压和所述当前环境温度，并根据所述直流采样电压获取所述当前环境温度所对应的采样值，且根据权利要求1-7任一项所述的故障指示器电流检测低温补偿方法，输出当前环境温度下各个采样值所对应的电流值。
9.根据权利要求8所述的故障指示器电流检测系统，其特征在于，所述整流滤波电路由整流桥组成。
10.根据权利要求8所述的故障指示器电流检测系统，其特征在于，所述温度检测电路具体包括电阻R1、电阻R2、热敏电阻RT、电容Cl以及电源VCC，CPU的AD 口，其中，电阻Rl的一端连接电源VCC，电阻Rl的另一端分别连接电阻R2的一端和热敏电阻RT的一端，电阻R2的另一端分别连接CPU的AD 口和电容Cl的一端，热敏电阻RT的另一端和电容Cl的另一 端接地。
【文档编号】G01R31/02GK103760413SQ201310733391
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】彭娅利, 张海明 申请人:航天科工深圳（集团）有限公司