CN102707118A - 压流互感器及其测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压流互感器，包括一个闭环磁芯、电压互感原边、电流互感原边和压流互感副边，所述电压互感原边缠绕在所述闭环磁芯的一侧，所述压流互感副边缠绕在所述闭环磁芯的与所述电压互感原边位置相对应的另一侧，所述电流互感原边设在所述闭环磁芯的中心且与所述闭环铁芯心的中心线重合。本发明还涉及一种压流互感器测量系统，包括所述压流互感器以及顺序联接的采样单元、可控增益放大器、抗混低通滤波器、A/D模块和DSP数字信号处理器，本发明在结构上把电压和电流的测量集成于一体,有效地扩大了测量范围，同时对采集的信号进行补偿，保证了检测数据的正确。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力电子行业检测用互感器及其测量系统，具体涉及一种将电压和电流测量集成于一体的压流互感器及其测量系统。
背景技术
在电力电子行业中，电压、电流互感器作为常用的电子器件应用于各种相应的检测系统中，传统上电压、电流互感器是两个独立的实体，即要在线测量电流需用电流互感器，而要在线测量电压得用电压互感器，这样在测量三相电压、电流时得用三套电压、电流互感器，不仅设备成本高、维护量大，而且，由于要保证绝缘距离，避免互相干扰，还导致多个系统占用大量的空间。
此外，现有的各自独立的电压、电流互感器对后续的测量回路与测量系统来说，还一定程度地影响测量效果。例如，测量电流时需要把互感器输出电流先转换为电压再进行后续处理，采样电阻大小的选取须兼顾到互感器及其系统测量的灵敏度和系统测量的动态范围，因此两方面都难以达到最佳。还例如，当在线电压、电流频谱较宽且相应中心频率超过千赫兹时，采样转换电阻及互感器漏感还会造成互感器变比的微小变动。
现有技术下也存在同时包含电压互感器和电流互感器的组合式电压电流互感器，但通常在这种组合式电压电流互感器的内部，电压感应和电流感应两部分在结构设计上仍然是分开的，仅仅是一种机械上的集成，一定程度上节省了安装空间，但成本仍然很高，其测量回路与测量系统仍然存在前述的一系列影响测量效果的问题。
发明内容
为了克服现有技术下的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种压流互感器及其测量系统，在结构上把电压、电流感应部分真正地集成于一体,有效地扩大了测量范围。
本发明的技术方案是：一种压流互感器，包括：一个闭环磁芯、电压互感原边、电流互感原边和压流互感副边，所述电压互感原边缠绕在所述闭环磁芯的一侧，所述压流互感副边缠绕在所述闭环磁芯的与所述电压互感原边位置相对应的另一侧，所述电流互感原边设在所述闭环磁芯的中心且与所述闭环磁芯的中心线重合。
一种采用所述压流互感器的压流互感器测量系统，包括所述压流互感器以及顺序联接的采样单元、可控增益放大器、抗混低通滤波器、A/D模块和DSP数字信号处理器，所述压流互感器的副边联接在所述采样单元的输入端，所述压流互感器的电压互感原边和电流互感原边分别联接在被测电路上。
所述压流互感器测量系统还可以包括供电单元，所述供电单元的输出端可以分别联接所述可控增益放大器、抗混低通滤波器、A/D模块和DSP数字信号处理器的电源输入端。
优选地，所述DSP数字信号处理器自动地对采样并经过后续FFT处理后的电参数进行信号补偿。
进行信号补偿的步骤优选包括：（1）预先对比设定模型参数；（2）将检测参数与模型参数带入求解方程计算出在线电压与电流值；（3）对计算出的被检测电参数进行相谱与频谱综合补偿计算。
所述步骤（1）优选包括：为一致性好的互感器设定模型参数和为一致性不好的互感器设定模型参数。
为一致性好的互感器设定模型参数的方法优选为：在LCR测试仪允许使用的条件下，用LCR测试仪测出任意一个互感器在相应频点下的漏感、变比、耦合参数后录入系统，作为模型参数。
为一致性不好的互感器设定模型参数的方法优选为：驱动测试系统进入测试状态，将实验信号源接入互感器，对各频点进行压流信号在各插值点上扫描输出，采用相应软件或程序自动计算并自动录入模型参数。
所述步骤（2）的方法为：对比录入的模型参数，对各个频点的测试数据进行三点插值曲线拟合，求出整个测试频段内频响特性。
所述步骤（3）的方法优选为：对各个频点的测试数据进行FFT变换处理，并针对相位进行补偿，再进行反FFT处理，得到正确的采集数据。
本发明的有益效果为：
1. 在结构上把电压和电流的测量集于一身, 克服了电压或电流互感器是两个独立的实体，测量电流或电压需要分别采用多个互感器的不足，扩大了仪器的测量范围，节约了硬件开销；
2. 在结构上把电压和电流的测量集于一身, 克服了多个系统占用大量空间的不足；
3. 对采样电阻和互感器漏感造成的互感器变比的微小变动进行信号补偿，保证了检测数据的正确；
4. 本发明还附加了更多有益效果：节约磁芯、测量电路简单、混合测量方便，以及在测量的同等灵敏度上有了较大的测量范围等。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明提供了一种压流互感器1，包括：一个闭环磁芯1.3、电压互感原边1.1、电流互感原边1.2和压流互感副边1.4，所述电压互感原边1.1缠绕在所述闭环磁芯1.3的一侧，所述压流互感副边1.4缠绕在所述闭环磁芯1.3的与所述电压互感原边位置相对应的另一侧，所述电流互感原边1.2设在所述磁芯1.3的中心且与所述闭环磁铁芯的中心线重合，进行测量时，所述电压互感原边1.1和所述电流互感原边1.2可以分别联接在被测电路上。本发明在结构上把电压和电流的测量集于一身, 克服了电压或电流互感器是两个独立的实体、测量电流或电压得分别用多个互感器的不足，克服了多个系统占用大量空间的不足。
本发明还提供了一种应用所述压流互感器的压流互感器测量系统2，包括所述压流互感器以及顺序联接的采样单元3、可控增益放大器4、抗混低通滤波器5、A/D模块7和DSP数字信号处理器8，所述压流互感器的副边1.4联接在所述采样单元3的输入端，所述压流互感器的电压互感原边和电流互感原边分别联接在被测电路上。所述测量系统测量电路简单，减少了硬件开销。
优选地，所述DSP数字信号处理器8对采样并经过后续FFT处理后的电参数进行信号补偿。
进行信号补偿的步骤优选包括：（1）预先对比设定模型参数；（2）将检测参数与模型参数带入求解方程计算出在线电压与电流值；（3）对计算出的被检测电参数进行相谱与频谱综合补偿计算。对采样电阻和互感器漏感造成的互感器变比的微小变动进行补偿，保证了检测数据的正确。
所述步骤（1）可以包括为一致性好的互感器设定模型参数和为一致性不好的互感器设定模型参数。
为一致性好的互感器设定模型参数的方法优选为：在LCR测试仪允许使用的条件下，用LCR测试仪测出任意一个互感器在相应频点下的漏感、变比、耦合参数后录入系统，作为模型参数。
为一致性不好的互感器设定模型参数的方法优选为：驱动测试系统进入测试状态，将实验信号源接入互感器，对各频点进行压流信号在各插值点上扫描输出，采用相应软件或程序自动计算并自动录入模型参数。
所述步骤（2）的方法优选为：对比录入的模型参数对各个频点的测试数据进行三点插值曲线拟合，计算出在线电压与电流值，求出整个测试频段内频响特性。
所述步骤（3）的方法优选为：对各个频点的测试数据进行FFT变换处理，并针对相位进行补偿，再进行反FFT处理，得到正确的采集数据。为了使所得数据更加符合需要，还可以对得到的数据进行二次处理。
所述可控增益放大器4由所述DSP数字信号处理器8输出增益控制字对其进行数字增益控制。所述DSP数字信号处理器8对经过所述采样单元3、所述可控增益放大器4、所述抗混低通滤波器5和所述A/D模块7传递过来的采样信号进行信号补偿后，将信号输出至控制信号输出端口，控制所述可控增益放大器4。通过对所述可控增益放大器4进行数字增益控制，调整其放大比，使得所述采样单元3的采样信号动态接近理想精度，同时在测量的同等灵敏度上有了较大的测量范围。
所述测量系统2还设有将采样信号输出的输出设备9，所述输出设备9联接在所述DSP数字信号处理器8的数据输出线上。所述DSP数字信号处理器8将信号补偿后得到的正确的采集数据传递给所述输出设备9，供技术人员使用。
在于所述测量系统2还设有供电单元6，所述供电单元6分别联接所述可控增益放大器4、所述抗混低通滤波器5、所述A/D模块7、所述DSP数字信号处理器8和所述输出设备9的电源端口。所述供电单元6为所述测量系统2提供保证其正常工作的稳压直流电能。
本发明可以在压流同时测的场合上直接运用,也可作为单一的电压或电流测试用,节省整个系统成本，同时扩大了相对的测量范围；在软件上设计具体的数据处理手段，保证实际的测量的准确。
Claims (10)
1.一种压流互感器，其特征在于包括：一个闭环磁芯、电压互感原边、电流互感原边和压流互感副边，所述电压互感原边缠绕在所述闭环磁芯的一侧，所述压流互感副边缠绕在所述闭环磁芯的与所述电压互感原边位置相对应的另一侧，所述电流互感原边设在所述闭环磁芯的中心且与所述闭环磁铁芯心的中心线重合。
2.一种采用权利要求1的所述压流互感器的压流互感器测量系统，其特征在于包括所述压流互感器以及顺序联接的采样单元、可控增益放大器、抗混低通滤波器、A/D模块和DSP数字信号处理器，所述压流互感器的压流副边联接所述采样单元的输入端，所述压流互感器的电压互感原边和电流互感原边分别联接在被测电路上。
3.根据权利要求2所述的压流互感器测量系统，其特征在于还包括供电单元，所述供电单元的输出端分别联接所述可控增益放大器、抗混低通滤波器、A/D模块和DSP数字信号处理器的电源输入端。
4.根据权利要求2或3所述的压流互感器测量系统，其特征在于所述DSP数字信号处理器对采样并经过后续FFT处理后的电参数进行信号补偿。
5.根据权利要求4所述的压流互感器测量系统，其特征在于进行信号补偿的步骤包括：（1）预先对比设定模型参数；（2）将检测参数与模型参数带入求解方程计算出在线电压与电流值；（3）对计算出的被检测电参数进行相谱与频谱综合补偿计算。
6.根据权利要求5所述的压流互感器测量系统，其特征在于所述步骤（1）包括：为一致性好的压流互感器设定模型参数和为一致性不好的压流互感器设定模型参数。
7.根据权利要求6所述的压流互感器测量系统，其特征在于为一致性好的压流互感器设定模型参数的方法为：在LCR测试仪允许使用的条件下，用LCR测试仪测出任意一个互感器在相应频点下的漏感、变比、耦合参数后录入系统，作为模型参数。
8.根据权利要求6所述的压流互感器测量系统，其特征在于为一致性不好的互感器设定模型参数的方法为：驱动测试系统进入测试状态，将实验信号源接入互感器，对各频点进行压流信号在各插值点上扫描输出，采用相应软件或程序自动计算并自动录入模型参数。
9.根据权利要求5所述的压流互感器测量系统，其特征在于所述步骤（2）的方法为：对比录入的模型参数，对各个频点的测试数据进行三点插值曲线拟合，求出整个测试频段内频响特性。
10.根据权利要求5所述的压流互感器测量系统，其特征在于所述步骤（3）的方法为：对各个频点的测试数据进行FFT变换处理，并针对相位进行补偿，再进行反FFT处理，得到正确的采集数据。
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