一种罗氏线圈电流信号采集系统和采集方法与流程

本发明属于电力技术智能电网领域，尤其涉及一种罗氏线圈电流信号采集系统和采集方法。

背景技术：

在电子式电流互感器的应用中，由于罗氏线圈具有响应速度快、几乎没有相位误差、不会饱和、电流可实时测量等的特点，基于罗氏线圈的电子式电流互感器在电力系统中得到了广泛的应用。由于罗氏线圈是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈，其输出信号是电流对时间的微分，需要再通过一个对输出的电压信号进行积分还原的电路，才可以真实还原输入电流。

目前应用的基于罗氏线圈的电子式电流互感器，一般是通过采集单元或者采集单元后端的合并单元对微信信号进行积分还原处理，然后输出还原后的电流信号。但是由于受采样频率的限制，在故障或者vfto（快速暂态过电压）过程中，高次谐波的传变带宽有限，电流信号经过积分还原后失真的问题比较突出。

基于目前的应用方案，由于采集单元或者合并单元输出的信号只有一路经过积分还原后的电流信号，缺乏与之进行比对参考的信号，当积分过程存在问题时，无法对积分过程中出现的问题进行比对分析。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种罗氏线圈电流信号采集系统和采集方法，以解决现有技术仅能输出一路积分还原后的电流信号、不能对采集回路中积分环节出现的问题进行比对分析等问题。

本发明采取的技术方案为：一种罗氏线圈电流信号采集系统，包括无源低通滤波器、ad转换模块和fpga芯片，无源低通滤波器的输入端连接有罗氏线圈微分信号输入端，无源低通滤波器输出端与ad转换模块输入端相连接，ad转换模块输出端与fpga芯片输入端相连接；fpga芯片连接有罗氏线圈硬件积分信号输出端和软件积分还原后的电流信号输出端。

ad转换模块采用高速高精度转换器。

一种罗氏线圈电流信号采集系统的采集方法，该方法为：当ad转换模块采样的数字微分信号进入fpga芯片后，首先获取当前时刻的输入采样值，通过同时计算采样值软件积分数据和采样值硬件积分数据，然后将两个数据进行比对处理，通过误差比对判断是否为正常状态，若误差大于设定阈值，判断一致则同时输出不带错误标志位的计算积分信号和采样值硬件积分信号；反之，判断不一致，则输出带上错误标志位的计算积分信号和硬件积分信号。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的效果如下：

（1）采样回路采用无源低通滤波和ad转换模块的前端采样系统，在滤除外部干扰信号的同时保证了滤波回路具有良好的高频特性；高速高精度的ad采样模块能够保证原始微分信号在采样回路中传变的精度及有效性，以提高后期软件算法处理的可靠性；

（2）硬件积分信号与软件积分还原的电流信号实时对比分析技术是采集器在输入原始微分信号后，同时进行软件积分算法与硬件积分信号，通过对fpga中软件积分还原后的电流信号与硬件积分信号进行实时对比分析，保证了积分还原信号后的有效性；

（3）硬件积分信号与软件积分信号同时输出回路。在采集回路输出端，同时具备软件积分还原电流信号输出端口与硬件积分信号输出端口，硬件积分信号通过内部控制输出，保证积分还原信号与硬件积分信号的同步性，能够为后端的记录装置提供实时同步的比对数据。

附图说明

图1是本发明采样回路硬件示意图；

图2是本发明软件算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

实施例1：如图1-图2所示，一种罗氏线圈电流信号采集系统，包括电源模块1、无源低通滤波器3、ad转换模块4和fpga芯片5，电源模块1给无源低通滤波器3和fpga芯片5供电，无源低通滤波器3的输入端连接有罗氏线圈微分信号输入端2，无源低通滤波器3输出端与ad转换模块4输入端相连接，ad转换模块4输出端与fpga芯片5输入端相连接；fpga芯片5连接有罗氏线圈硬件积分信号输出端6和软件积分还原后的电流信号输出端7。

ad转换模块4采用高速高精度转换器。

罗氏线圈输出的原始微分信号经过无源低通滤波器进行硬件滤波处理，滤除干扰和高频杂波后，其中一路微分信号通过高速高精度ad转换模块进行模/数转换，将原始微分信号转为数字量，数字微分信号进入fpga芯片进行处理，包括对数字微分信号进行软件积分、积分信号对比等；另一路微分信号经过硬件积分后通过高速高精度ad转换模块进行模/数转换，将硬件积分后的信号转为数字量，然后也接入fpga芯片进行处理。最后fpga芯片输出端同时输出两种信号：罗氏线圈硬件积分信号和软件积分还原后的电流信号；电源模块为整个采集回路供电。

在罗氏线圈互感器使用过程中，罗氏线圈输出的原始微分信号经过采集回路，将微分信号进行积分处理还原后输出至后端。但是由于受采样频率的限制，在故障或者vfto（快速暂态过电压）过程中，高次谐波的传变带宽有限，电流信号经过积分还原后失真的问题比较突出。因此通过对采集回路进行改良，一方面使得采集回路可以输出两路积分信号，另一方面在fpga芯片内进行实时的对比。相比于现有技术，本发明通过同时输出软件积分还原后的电流信号和罗氏线圈硬件积分信号，从而可以有效监测并判断在故障或者vfto（快速暂态过电压）过程中，电流信号经过积分还原后的失真情况，可有效提高罗氏线圈电流互感器在工程应用中的可靠性。

实施例2：如图1-图2所示，一种罗氏线圈电流信号采集系统的采集方法，该方法为：当ad转换模块采样的数字微分信号进入fpga芯片后，首先获取当前时刻的输入采样值，通过同时计算采样值软件积分数据和采样值硬件积分数据，然后将两个数据进行比对处理，通过误差比对判断是否为正常状态，若误差大于设定阈值，判断一致则同时输出不带错误标志位的计算积分信号和采样值硬件积分信号；反之，判断不一致，则输出带上错误标志位的计算积分信号和硬件积分信号。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种罗氏线圈电流信号采集系统和采集方法，包括无源低通滤波器、AD转换模块和FPGA芯片，无源低通滤波器的输入端连接有罗氏线圈微分信号输入端，无源低通滤波器输出端与AD转换模块输入端相连接，AD转换模块输出端与FPGA芯片输入端相连接；FPGA芯片连接有罗氏线圈硬件积分信号输出端和软件积分还原后的电流信号输出端。本发明采样回路采用无源低通滤波和AD转换模块的前端采样系统，在滤除外部干扰信号的同时保证了滤波回路具有良好的高频特性；高速高精度的AD采样模块能够保证原始微分信号在采样回路中传变的精度及有效性，以提高后期软件算法处理的可靠性。

技术研发人员：王宇;辛明勇;孟令雯;高吉普;徐长宝;林呈辉;吕黔苏;祝健杨;肖小兵;刘斌;汪明媚;代奇迹
受保护的技术使用者：贵州电网有限责任公司
技术研发日：2019.09.17
技术公布日：2019.11.12