CN110988452A - 一种光纤电流互感器精密温度补偿的方法 - Google Patents

一种光纤电流互感器精密温度补偿的方法 Download PDF

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向强
李宗利
杨怿
冯喆
李宏
吴衍记
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Abstract

本发明提供了一种光纤电流互感器精密温度补偿的方法，所述方法包括：获得采集单元和传感环圈的最高温度和最低温度；以预定温度间隔将最低温度到最高温度划分为n等份温度段；获取同一时刻采集单元的温度和传感环圈的温度；获取m个相邻温度循环周期中温度为T1时采集单元对应的第一比差、第二比差，…，第m‑1比差、第m比差；获取采集单元的温度补偿系数；获取m个相邻温度循环周期中温度为T2时传感环圈对应的第一比差、第二比差，…，第m‑1比差、第m比差；获取传感环圈的温度补偿系数；获取综合温度补偿系数。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中光纤电流互感器中传感环圈和采集单元温度场不一致而导致的温度补偿效果不够理想的技术问题。

Description

一种光纤电流互感器精密温度补偿的方法
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种光纤电流互感器精密温度补偿的方法。
背景技术
光纤电流互感器包括采集单元、保偏光缆及传感环圈三个部分。采集单元通常放置在低压侧，内部包含光源、电路和其它光电处理部分，主要用来对光信号进行处理并解算出电流值传输给后端装置；传感环圈通常放置在高压侧，主要包含传感光纤和波片等部件，用来敏感电流产生的磁场，并将电流产生的磁场转换成光信号的状态变化；保偏光缆则用来连接传感环圈和采集单元，稳定无失真地传输光信号，同时必须具备良好的绝缘特性。在这三个部分当中，对温度最敏感的是传感环圈和采集单元两部分，通常在传感环圈制作不够理想的情况下，其温度敏感性有可能比采集单元要更大一点。
在实际应用过程中，互感器所处环境的温度是随季节和昼夜、天气等不断变化的，由于传感环圈和采集单元对温度比较敏感，导致光纤电流互感器输出随温度发生变化。为了得到稳定的输出，除了降低光纤电流互感器自身的温度敏感性外还可以进行温度建模补偿。
常规的温度补偿方法是将温度传感器放置在采集单元内部，通过对采集单元进行温度补偿得到互感器整体的温度性能测试，而对温度更加敏感的传感环圈却未被有效监测。但实际应用过程中传感环圈和采集单元所处的环境温度并不完全一致，这就导致了温度补偿存在误差，温度补偿效果不够理想。
发明内容
本发明提供了一种光纤电流互感器精密温度补偿的方法，能够解决由于光纤电流互感器中传感环圈和采集单元温度场不一致而导致的温度补偿效果不够理想的技术问题。
本发明提供了一种光纤电流互感器精密温度补偿的方法，光纤电流互感器包括采集单元和传感环圈，所述方法包括：
基于互感器温度循环曲线获得采集单元和传感环圈的最高温度Tmax和最低温度Tmin；
以预定温度间隔ΔT将最低温度Tmin到最高温度Tmax划分为n等份温度段；
获取同一时刻采集单元n等份温度段中某一温度段的温度T1和传感环圈n等份温度段中某一温度段的温度T2；
获取m个相邻温度循环周期中温度为T1时采集单元对应的第一比差α1(T1)、第二比差α2(T1)，…，第m-1比差αm-1(T1)、第m比差αm(T1)，其中m为大于或等于2的整数；
基于第一比差α1(T1)、第二比差α2(T1)，…，第m-1比差αm-1(T1)、第m比差αm(T1)获取采集单元的平均比差α(T1)；
基于采集单元的平均比差α(T1)获取采集单元的温度补偿系数K1；
获取m个相邻温度循环周期中温度为T2时传感环圈对应的第一比差β1(T2)、第二比差β2(T2)，…，第m-1比差βm-1(T2)、第m比差βm(T2)；
基于第一比差β1(T2)、第二比差β2(T2)，…，第m-1比差βm-1(T2)、第m比差βm(T2)获取传感环圈的平均比差β(T2)；
基于传感环圈的平均比差β(T2)获取传感环圈的温度补偿系数K2；
基于采集单元的温度补偿系数K1和传感环圈的温度补偿系数K2获取综合温度补偿系数K3。
优选的，通过下式获取采集单元的平均比差α(T1)：
Figure BDA0002292551640000031
优选的，通过下式获取采集单元的温度补偿系数K1：
Figure BDA0002292551640000032
优选的，通过下式获取传感环圈的平均比差β(T2)：
Figure BDA0002292551640000033
优选的，通过下式获取传感环圈的温度补偿系数K2：
Figure BDA0002292551640000034
优选的，通过下式获取综合温度补偿系数K3：
Figure BDA0002292551640000035
应用本发明的技术方案，通过分别对传感环圈和采集单元建立温度性能模型，并进行双路复合温度补偿，克服了因采集单元和传感环圈环境温度差异带来的补偿误差问题，从而对互感器进行更加精确的温度补偿，提升温度补偿效果，降低光纤电流互感器温度误差。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了光纤电流互感器精密温度补偿方法的流程示意图；
图2示出了光纤电流互感器温度曲线和比差曲线的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1所示，示出了光纤电流互感器精密温度补偿方法的流程示意图。
参照图1，本发明实施例提供了一种光纤电流互感器精密温度补偿的方法，光纤电流互感器包括采集单元和传感环圈，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、基于互感器温度循环曲线获得采集单元和传感环圈的最高温度Tmax和最低温度Tmin；
步骤S2、以预定温度间隔ΔT将最低温度Tmin到最高温度Tmax划分为n等份温度段；
步骤S3、获取同一时刻采集单元n等份温度段中某一温度段的温度T1和传感环圈n等份温度段中某一温度段的温度T2；
步骤S4、获取m个相邻温度循环周期中温度为T1时采集单元对应的第一比差α1(T1)、第二比差α2(T1)，…，第m-1比差αm-1(T1)、第m比差αm(T1)，其中m为大于或等于2的整数；
步骤S5、基于第一比差α1(T1)、第二比差α2(T1)，…，第m-1比差αm-1(T1)、第m比差αm(T1)获取采集单元的平均比差α(T1)；
步骤S6、基于采集单元的平均比差α(T1)获取采集单元的温度补偿系数K1；
步骤S7、获取m个相邻温度循环周期中温度为T2时传感环圈对应的第一比差β1(T2)、第二比差β2(T2)，…，第m-1比差βm-1(T2)、第m比差βm(T2)；
步骤S8、基于第一比差β1(T2)、第二比差β2(T2)，…，第m-1比差βm-1(T2)、第m比差βm(T2)获取传感环圈的平均比差β(T2)；
步骤S9、基于传感环圈的平均比差β(T2)获取传感环圈的温度补偿系数K2；
步骤S10、基于采集单元的温度补偿系数K1和传感环圈的温度补偿系数K2获取综合温度补偿系数K3。
其中，设置在传感环圈内部的温度传感器可以采用光纤温度传感器等绝缘性好的测温器件。
本发明通过分别对传感环圈和采集单元建立温度性能模型，并进行双路复合温度补偿，克服了因采集单元和传感环圈环境温度差异带来的补偿误差问题，从而对互感器进行更加精确的温度补偿，提升温度补偿效果，降低光纤电流互感器温度误差。
本发明实施例的步骤S5中，通过下式获取采集单元的平均比差α(T1)：
Figure BDA0002292551640000061
本发明实施例的步骤S6中，通过下式获取采集单元的温度补偿系数K1：
Figure BDA0002292551640000062
本发明实施例的步骤S8中，通过下式获取传感环圈的平均比差β(T2)：
Figure BDA0002292551640000063
本发明实施例的步骤S9中，通过下式获取传感环圈的温度补偿系数K2：
Figure BDA0002292551640000064
本发明实施例的步骤S10中，通过下式获取综合温度补偿系数K3：
Figure BDA0002292551640000071
下面通过具体实施例对本发明的光纤电流互感器精密温度补偿方法进行详细描述。参照图2，示出了光纤电流互感器温度曲线和比差曲线的示意图，在该示例中，设采集单元和传感环圈的最低温度Tmin为-40℃，最高温度Tmax为+70℃，预定温度间隔ΔT为1℃，将最低温度Tmin到最高温度Tmax划分为110等份温度段。
在同一时刻获取到采集单元110等份温度段中某一温度段的温度T1＝30℃，和传感环圈110等份温度段中某一温度段的温度T2＝40℃；
获取采集单元的温度T1＝30℃时的第一比差α1(T1)＝0.75％和与所述同一时刻点相邻1个温度循环周期中温度为30℃时采集单元对应的第二比差α2(T1)＝0.85％；则在该温度点下采集单元的平均比差α(T1)＝0.8％。
基于采集单元的平均比差α(T1)获取采集单元的温度补偿系数K1，通过
Figure BDA0002292551640000072
可知，K1＝0.992。
获取传感环圈的温度T2＝40℃时的第一比差β1(T2)＝0.7％和与所述同一时刻点相邻1个温度循环周期中温度为40℃时传感环圈对应的第二比差β2(T2)＝0.8％；则在该温度点下传感环圈的平均比差β(T2)＝0.75％。
基于传感环圈的平均比差β(T2)获取传感环圈的温度补偿系数K2，通过
Figure BDA0002292551640000073
可知，K2＝0.993。
基于采集单元的温度补偿系数K1和传感环圈的温度补偿系数K2获取综合温度补偿系数K3＝0.985。
通过上述综合温度补偿系数K3可以将光纤电流互感器的输出比差修正到0附近，克服了因采集单元和传感环圈环境温度差异带来的补偿误差问题，从而对互感器进行更加精确的温度补偿，提升温度补偿效果，降低光纤电流互感器温度误差。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定比差，仅仅是为了便于对相应比差进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光纤电流互感器精密温度补偿的方法，光纤电流互感器包括采集单元和传感环圈，其特征在于，所述方法包括：
基于互感器温度循环曲线获得采集单元和传感环圈的最高温度Tmax和最低温度Tmin；
以预定温度间隔ΔT将最低温度Tmin到最高温度Tmax划分为n等份温度段；
获取同一时刻采集单元n等份温度段中某一温度段的温度T1和传感环圈n等份温度段中某一温度段的温度T2；
获取m个相邻温度循环周期中温度为T1时采集单元对应的第一比差α1(T1)、第二比差α2(T1)，…，第m-1比差αm-1(T1)、第m比差αm(T1)，其中m为大于或等于2的整数；
基于第一比差α1(T1)、第二比差α2(T1)，…，第m-1比差αm-1(T1)、第m比差αm(T1)获取采集单元的平均比差α(T1)；
基于采集单元的平均比差α(T1)获取采集单元的温度补偿系数K1；
获取m个相邻温度循环周期中温度为T2时传感环圈对应的第一比差β1(T2)、第二比差β2(T2)，…，第m-1比差βm-1(T2)、第m比差βm(T2)；
基于第一比差β1(T2)、第二比差β2(T2)，…，第m-1比差βm-1(T2)、第m比差βm(T2)获取传感环圈的平均比差β(T2)；
基于传感环圈的平均比差β(T2)获取传感环圈的温度补偿系数K2；
基于采集单元的温度补偿系数K1和传感环圈的温度补偿系数K2获取综合温度补偿系数K3。
2.根据权利要求1所述的一种光纤电流互感器精密温度补偿的方法，其特征在于，通过下式获取采集单元的平均比差α(T1)：
Figure FDA0002292551630000021
3.根据权利要求1所述的一种光纤电流互感器精密温度补偿的方法，其特征在于，通过下式获取采集单元的温度补偿系数K1：
Figure FDA0002292551630000022
4.根据权利要求1所述的一种光纤电流互感器精密温度补偿的方法，其特征在于，通过下式获取传感环圈的平均比差β(T2)：
Figure FDA0002292551630000023
5.根据权利要求1所述的一种光纤电流互感器精密温度补偿的方法，其特征在于，通过下式获取传感环圈的温度补偿系数K2：
Figure FDA0002292551630000024
6.根据权利要求3或5所述的一种光纤电流互感器精密温度补偿的方法，其特征在于，通过下式获取综合温度补偿系数K3：
Figure FDA0002292551630000025
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