CN111090000B - 一种可实现剩余电流高精度测量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可实现剩余电流高精度测量的方法，其包括以下步骤：一、获取互感器检测的二次感应电压值与单片机的AD采样值之间的关系；二、利用历史上互感器检测的二次感应电压值以及对应二次感应电压值的一次剩余电流值，通过三次多项式曲线拟合的方式获取关系式；三、将二中建立的关系式的二次感应电压值通过AD采样值进行替换，获取AD采样值与一次剩余电流值之间的关系式；四、单片机根据获取的AD采样值，得到实时的一次剩余电流值；五，得到一次剩余电流值后，进行判定，通过数字化曲线拟合方法解决了小型智能开关系统中采用小体积剩余电流互感器测量无法实现全域系数校准导致测量精度低的问题。

Description

一种可实现剩余电流高精度测量的方法
技术领域
本发明涉及电力物联网领域，具体涉及一种应用于小型智能开关系统的可实现剩余电流高精度测量的方法。
背景技术
剩余电流保护器在配电系统中的应用关乎人身的安全和用电连续性，剩余电流检测精度不高会导致开关系统拒动威胁到人身安全，当然另外也可能导致开关误动影响配电系统的用电连续性。泛在电力物联要求将配电系统的数据统一建设形成一张网，然后通过云端中后台的数据进行综合运算分析，配电系统就可以提前评估系统的运行情况，运行的开关本体系统作出预判机制，提高系统的运行安全性和用电连续性，可见剩余电流数据的高精度测量直接影响了泛在电力配电系统的性能。随着智能断路器的不断发展，产品更加小型化，产品中的剩余电流互感器体积也相应减小，其测量精度降低；夏季雨水多，空气潮湿，配电系统中固有的剩余电流会较大，而冬季空气比较干燥，配电系统中固有的剩余电流会较小，如果断路器中的剩余电流互感器测量精度不够，且没有预判机制，就会导致产品误动，影响配电系统的用电连续性。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种可实现剩余电流高精度测量的方法，基于电力物联网的可实现剩余电流高精度测量方法解决了这些问题，通过数字化曲线拟合方法实现小体积剩余电流互感器测量全域系数校准，实现高精度测量，通过预判机制提高系统的运行安全性和用电连续性。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种可实现剩余电流高精度测量的方法，其包括以下步骤：
步骤一、获取互感器检测的二次感应电压值与单片机的AD采样值之间的关系；
步骤二、利用历史上互感器检测的二次感应电压值以及对应二次感应电压值的一次剩余电流值，通过三次多项式曲线拟合的方式获取二次感应电压值与一次剩余电流值之间的关系式；
步骤三、将步骤二中建立的关系式的二次感应电压值通过AD采样值进行替换，获取AD采样值与一次剩余电流值之间的关系式；
步骤四、单片机根据获取的AD采样值，通过步骤三中获取的关系式得到实时的一次剩余电流值；
步骤五，得到一次剩余电流值后，若检测到一次剩余电流值大于设定的保护整定值，输出分闸信号，启动开关分闸动作，若检测到的一次剩余电流值小于设定的保护整定值时，则判断一次剩余电流值是否大于静态剩余电流预警值，若大于整定值则上报云端。
步骤四中获取的关系式为y = 1E-08x3 - 2E-05x2 + 0.0535x + 3.7111，其中y为一次剩余电流值，x为AD采样值，并通过通过乘法和移位实现多项式的计算，获得
Y=(22*x3-42*x2+440*x1+121605)>>15。
本发明的有益效果：该剩余电流高精度的测量方法通过数字化曲线拟合方法解决了小型智能开关系统中采用小体积剩余电流互感器测量无法实现全域系数校准导致测量精度低的问题。
附图说明
图1为本发明的判定示意图。
图2为本发明的剩余电流互感器一二次关系图。
图3为漏电流感应关系图。
具体实施方式
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的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
小型智能开关系统的设备尺寸较塑壳断路器、框架断路器要小很多，可见小型智能开关系统的剩余电流互感器使用智能小型化减小互感器的体积，由于互感器体积减小势必只能用小体积的磁芯，一般小磁芯的选用其导致互感器的一二次电气可见图2。从图2的剩余电流互感器一二次关系图来看，完全不成线性关系，对于全域的系数校准的方法是无法实现高精度测量的，只能对其中的一小段进行校验，就整个一二次关系图的弧线来讲，假设对中间段进行校准，那么曲线下端的检测值相较与实际值偏大，反之曲线上端的检测值相较与实际值会偏小。
本发明提过了一种可实现剩余电流高精度测量的方法，一种可实现剩余电流高精度测量的方法，其包括以下步骤：
步骤一、获取互感器检测的二次感应电压值与单片机的AD采样值之间的关系；其中二次感应电压值与单片机的AD采样值之间的关系通过实际单片机自身决定，根据两者之间的对应关系进行归纳；
步骤二、利用历史上互感器检测的二次感应电压值以及对应二次感应电压值的一次剩余电流值，通过三次曲线拟合的方式获取二次感应电压值与一次剩余电流值之间的关系式；
步骤三、将步骤二中建立的关系式的二次感应电压值通过AD采样值进行替换，获取AD采样值与一次剩余电流值之间的关系式；
步骤四、单片机根据获取的AD采样值，通过步骤三中获取的关系式得到实时的一次剩余电流值；
步骤五，得到一次剩余电流值后，若检测到一次剩余电流值大于设定的保护整定值，输出分闸信号，启动开关分闸动作，若检测到的一次剩余电流值小于设定的保护整定值时，则判断一次剩余电流值是否大于静态剩余电流预警值，若大于整定值则上报云端。
步骤四中获取的关系式为y = 1E-08x3 - 2E-05x2 + 0.0535x + 3.7111，其中y为一次剩余电流值，x为AD采样值，并通过通过乘法和移位实现多项式的计算，获得
Y=(22*x3-42*x2+440*x1+121605)>>15。
为了解决数字化系统需要对浮点数处理占用大量系统资源的问题，通过乘法和移位实现多项式的计算，所述的计算具体采用如下的处理方法：
1）、读取的AD采样值放大4倍得到AD*4,其相当于x1=k1*x，k1=4；
2）、再则通过将（AD*4）*（AD*4）得到（AD*4）*（AD*4）>>11,其相当于x2=k2*x2,k2=0.0078125；
3）、3次多项式最终通过得到（AD*4）*（AD*4）*（AD*4）>>22，其相当于x3=k3*x3,k3=0.0000152587890625;
4）、基于上述的计算单元转换为权多项式曲线函数y = 1E-08x3 - 2E-05x2 +0.0535x + 3.7111，将方程的右边乘以4096，那么可得x的系数转换计算得到，
K11x=0.0535*32768* x1>>2
即有k11=0.0535*32768/4=440
同理K21=((2E-05)/k2)*32768 =((2E-05)/ 0.0078125)*32768=42
K31=(1E-08)/k3*32768=22
5)、即可得
Y=(22*x3-42*x2+440*x1+121605)>>15。
实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种可实现剩余电流高精度测量的方法，其特征在于：其包括以下步骤：
步骤一、获取互感器检测的二次感应电压值与单片机的AD采样值之间的关系；
步骤二、利用历史上互感器检测的二次感应电压值以及对应二次感应电压值的一次剩余电流值，通过三次多项式曲线拟合的方式获取二次感应电压值与一次剩余电流值之间的关系式；
步骤三、将步骤二中建立的关系式的二次感应电压值通过AD采样值进行替换，获取AD采样值与一次剩余电流值之间的关系式；
步骤四、单片机根据获取的AD采样值，通过步骤三中获取的关系式得到实时的一次剩余电流值；
步骤五，得到一次剩余电流值后，若检测到一次剩余电流值大于设定的保护整定值，输出分闸信号，启动开关分闸动作，若检测到的一次剩余电流值小于设定的保护整定值时，则判断一次剩余电流值是否大于静态剩余电流预警值，若大于整定值则上报，
步骤四中获取的关系式为y = 1E-08x3 - 2E-05x2 + 0.0535x + 3.7111，其中y为一次剩余电流值，x为AD采样值，并通过通过乘法和移位实现多项式的计算，获得
Y=(22*x3-42*x2+440*x1+121605)>>15。
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