CN111965413A - 电流测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电流测量方法，包括：利用罗氏线圈获取待测电网导线的第一电流值模拟信号；通过A/D转换电路接收所述第一电流值模拟信号，并将所述第一电流值模拟信号转化为第一电流值数字信号，并输出。可以理解，由于罗氏线圈不使用油浸式进行绝缘，无易燃易爆问题，绝缘骨架内无铁芯，无铁损，功耗小，绝缘性能好，体积小重量轻，测量频带宽，无磁饱和，线性度好，环保性强，无噪音，造价低，二次侧可开路，可直接将信号提供给测量系统并可与二次设备直接连接进行系统集成，简化二次侧设备，适用当前电力系统大电容量、高电压等级需要。
Description
技术领域
本发明涉及电力仪器测试技术领域，尤其涉及一种电流测量方法。
背景技术
目前，伴随着电力系统的输送容量的增加，电压等级的提升，加上近几年智能电网概念的提出及其不断地成熟，故对电网信号的采集和检测的设备都提出了更高的要求，尤其在对采集电网信号的准确度，稳定性和快速性等方面都有了更新的期许。所以，互感器作为电网信号和计算机控制系统的中间纽带更是重中之重。互感器采集信号的准确性和实时性都将影响着计算机系统对故障的准确分析，和迅速地反应措施。目前传统的电磁式电流互感器上网运行已经有了将近几十年的发展，其机构与材料的不断完善，使其测量精度可达千分之几，但由于受到铁芯的影响，传统测量的限制使得其暴露出了很多的缺陷，表现如下：1)易燃易爆，且功耗和体积都比较大，测量高电压等级时，一般会采用油浸式绝缘，当出现过电压过电流故障时极易发生火灾或者爆炸情况，甚至会造成非常可怕的后果，由于电磁式互感器是按机电式继电器设计的，功耗较大，众所周知，设备电压等级越高，相应的体积就会越来越大；2)动态变化范围小，会产生磁饱和，在测量的应用场合对于信号有其特殊的要求，一般要求足够的精度，而在保护的应用场合又有其特殊的要求，其一般要求要有足够宽的动态范围，由于受到铁芯磁饱和影响，所以一般情况下会把两种类型的电流传感器分开处理；3)输出接口不兼容，一般情况下输出的电流信号要经过适当地处理后才能传至上位机，然而电磁式电流互感器由于二次侧不存在相应的接口，无法与控制设备相连，故其不能适应现阶段电力系统智能化、数字化的发展；4)二次侧不能够开路，否则会造成很大的安全隐患。
发明内容
基于上述问题，本发明提供了一种电流测量方法，以解决传统的电磁式电流互感器功耗和体积比较大、易磁饱和、输出接口不兼容以及二次侧不能够开路的问题。
本发明实施例提供了一种电流测量方法，包括：
利用罗氏线圈获取待测电网导线的第一电流值模拟信号；
通过A/D转换电路接收所述第一电流值模拟信号，并将所述第一电流值模拟信号转化为第一电流值数字信号，并输出。
在其中一个实施例中，所述电流测量方法还包括：
在将所述第一电流值模拟信号转化为第一电流值数字信号之前，对所述第一电流值模拟信号进行滤波处理，滤除所述第一电流值模拟信号中的谐波，并将经过滤波处理后的所述第一电流值模拟信号通过电压跟随电路稳定输出给所述A/D转换电路。
在其中一个实施例中，所述A/D转换电路在初次读取所述第一电流值模拟信号的有效值后，根据所述有效值计算初次采集的电动势信号的大小，并根据所述电动势信号的大小确定所述A/D转换电路的增益和最大输入量程，并并根据调整后的所述增益对所述第一电流值模拟信号进行放大处理。
在其中一个实施例中，所述A/D转换电路包括A/DE7753芯片。
在其中一个实施例中，所述电流测量方法还包括：
利用标准互感器获取所述待测量电网导线的第二电流值模拟信号，并通过所述A/D转换电路将所述第二电流值模拟信号转换为第二电流值数字信号；
根据所述第一电流值模拟信号和所述第二电流值模拟信号，计算所述第一电流值模拟信号和所述第二电流值模拟信号之间的比差值和角差值；
根据所述比差值对所述第一电流值数字信号进行比差补偿，以及根据所述角差值对所述第一电流值数字信号进行角差补偿。
在其中一个实施例中，计算所述比差值和所述角差值的步骤包括：
对所述第一电流值模拟信号和所述第二电流值模拟信号进行离散化处理，分别得到对所述罗氏线圈进行采样得到的电流采样值和对所述标准互感器进行采样得到的电流采样值；
利用预设的角差计算公式和比差计算公式，根据所述罗氏线圈的电流采样值以及所述标准互感器的电流采样值计算所述比差值和所述角差值。
在其中一个实施例中，所述角差计算公式为：
其中，eF为角差值，i1(k)为对所述罗氏线圈进行采样得到的电流采样值，i2(k)为对所述标准互感器进行采样得到的电流采样值，n表示电流采样值的个数，k＝0，1，2…，n-1。
在其中一个实施例中，所述比差计算公式为：
其中，eJ为比差值。
在其中一个实施例中，根据所述角差值采用样条插值法对所述第一电流值数字信号进行角差补偿。
在其中一个实施例中，利用无线传输方式将经过补偿后的所述第一电流值数值信号输出给外部控制系统。
在其中一个实施例中，所述电流测量方法还包括：利用取能模块从所述待测电网导线中获取电能以生成工作电压，并输出；或者，利用电池提供工作电压。
在其中一个实施例中，当所述工作电压增大至高电压阈值或者当所述工作电压降低至低电压阈值时，利用电池提供工作电压；否则，利用取能模块提供工作电压；
其中所述高电压阈值大于所述低电压阈值。
综上，本发明实施例提供了一种电流测量方法，包括：利用罗氏线圈获取待测电网导线的第一电流值模拟信号；通过A/D转换电路接收所述第一电流值模拟信号，并将所述第一电流值模拟信号转化为第一电流值数字信号，并输出。可以理解，由于罗氏线圈不使用油浸式进行绝缘，无易燃易爆问题，绝缘骨架内无铁芯，无铁损，功耗小，绝缘性能好，体积小重量轻，测量频带宽，无磁饱和，线性度好，环保性强，无噪音，造价低，二次侧可开路，可直接将信号提供给测量系统并可与二次设备直接连接进行系统集成，简化二次侧设备，适用当前电力系统大电容量、高电压等级需要。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种电流测量方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的罗氏线圈的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的信号调理模块和AD转换电路的结构意图；
图4为本发明实施例提供的AD转换电路的工作流程示意图；
图5为本发明实施例提供的进行信号补偿的流程示意图；
图6为本发明实施例提供的供电电路的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
请参见图1，本发明实施例提供了一种电流测量方法，包括：
步骤S110，利用罗氏线圈获取待测电网导线的第一电流值模拟信号；
步骤S120，通过A/D转换电路接收所述第一电流值模拟信号，并将所述第一电流值模拟信号转化为第一电流值数字信号，并输出。
可以理解，本实施例中，电流测量装置包括罗氏线圈和A/D转换电路。罗氏线圈基本结构就是把漆包线均匀密绕在一个绝缘的非磁性环型骨架上，将待测量的一次侧导线(即所述待测电网导线)放到非磁性环型骨架中心，如图2所示。该非磁性环型骨架的横截面选择矩形以适用屏柜内不同大小的母排。罗氏线圈的工作原理为当一次侧电流发生变化时，会在二次侧(即罗氏线圈)产生感应的电动势，在对该电动势做一定的信号计算和处理就可以得出需要测量的一次侧电流值。
假设本实施例中罗氏线圈圆形截面。a、b分别为罗氏线圈的内、外径，dr为非磁性环型骨架截面直径的单位长度。
在非磁性环型线圈均匀度良好的情况下，对通过线圈中心轴线的被测导线通电(假设电流为I)，则会在环形绕组包围的周围空间内产生相应的变化磁场H，根据安培环路定律：
∮Hdl＝i (1)
若线圈的半径为r，则磁场强度为：
则磁感应强度B为：
通过单匝线圈的磁通为
互感电动势为
线圈的电阻为
本实施例采用高精度的罗氏线圈作为本系统的传感头，其测量变比为1A∶0.2mV。假设A/D转换电路要求稳态电压输入最大值为0.5V，故最大可测电流只为2500A；若A/D转换电路可接受的最大脉冲电压为6V，由于利用罗氏线圈可测量高频信号，得到较大的脉冲电压，故由此推得可测量的脉冲最大电流可达30kA，从而增大了电流的测量量程。
此外，罗氏线圈不使用油浸式进行绝缘，无易燃易爆问题，绝缘骨架内无铁芯，无铁损，功耗小，绝缘性能好，体积小重量轻，测量频带宽，无磁饱和，线性度好，环保性强，无噪音，造价低等特点，还有利于解决传统的电磁式电流互感器功耗和体积比较大、易磁饱和以及二次侧不能够开路的问题。
在其中一个实施例中，所述电流测量方法还包括：
在将所述第一电流值模拟信号转化为第一电流值数字信号之前，对所述第一电流值模拟信号进行滤波处理，滤除所述第一电流值模拟信号中的谐波，并将经过滤波处理后的所述第一电流值模拟信号通过电压跟随电路稳定输出给所述A/D转换电路。
请参见图3，本实施例中罗氏线圈的输出的第一电流值模拟信号首先经过一个滤波电路(包括R1～R4和C1～C4)，滤除所述第一电流值模拟信号中的谐波，使经过滤波处理后的第一电流值模拟信号更加平滑，讲过滤波后第一电流值模拟信号进入一个电压跟随电路(包括电压跟随器OP07)，以减少后面电路对输出的第一电流值模拟信号的影响。其中，电阻R1采用100Ω，R2采用1kΩ，电容均为0.033uF，其它支路上的电阻均采用类似比例进行设置。
经过信号调理后第一电流值模拟信号送入微处理器模块必须进行A/D转换。此时必须考虑两方面的问题：1)、A/D转换的分辨率和模拟输入电压量程相匹配；2)、设计性能优良的积分器。基于此，在其中一个实施例中，所述A/D转换电路在初次读取所述第一电流值模拟信号的有效值后，根据所述有效值计算初次采集的电动势信号的大小，并根据所述电动势信号的大小确定所述A/D转换电路的增益和最大输入量程，并根据调整后的所述增益对所述第一电流值模拟信号进行放大处理。
可以理解，为了使传输数据更加准确，常希望接收的第一电流值模拟信号的幅值非常的接近A/D输入电压量程的上限。基于此，本实施例中采用改变放大器增益的方法对幅值大小不一的信号进行放大。为了满足不同测量范围的电流信号，同时提高A/D的分辨率既提高处理系统的精度，可编程增益放大器可以配合A/D的使用，进行输入信号增益的调节，实现在较大范围内允许输入的模拟信号动态变化，达到扩大A/D输入电压量程的目的。
作为罗氏线圈处理电路至关重要的环节，积分器的设计直接会影响整个系统的测量精准度。设计的性能优良的积分器，不仅在于保证线性度和测量的准确度上，还具有准确快速的反应暂态电流的性能，能准确地反映真实的电流。
根据以上对可编程增益放大器的需要和不同型积分器功能的叙述，本实施例采用A/DI公司生产的A/DE7753芯片，该芯片内部包含了可编程增益放大器，其增益可选择1、2、4、8和16，最重要的是该芯片还包含一个数字积分器，而且含有罗氏线圈外设接口，可以准确的还原由罗氏线圈输出的第一电流值模拟信号。
此外，A/DE7753芯片V1P/V1N端的最大差分输入电压为±0.5V，可编程增益放大器增益可选择1，2，4，8和16，通过设置可编程增益放大器寄存器中的3和4位，可以来设置A/D的最大输入量程范围分别为0.5V、0.25V、0.125V、0.0625V、0.0313V0.0156V、0.00781V，即为通过调整模拟数字转换器(Analog-to-digital converter，ADC)参数实现通道1输入电压范围的自适应调整。请参见图4，具体步骤为：首先罗氏线圈的输出信号，通过通道1(包括V1P和VIN)采集进入A/DE7753芯片以后，就要对增益做出选择，这部分由可编程增益放大器设计，由于不知道初次接收的信号大小，为了避免信号超出可编程增益放大器所设置的量程范围，对A/DE7753芯片造成影响，初次进行采样时均将增益设置为1，ADC的最大输入量程设置为0.5V。这样就避免了因为外界信号过大，超出量程范围，对芯片造成影响。其次，初次放大以后，经过ADC转换为数字信号，再进行有效值计算，根据初次计算出的有效值，再根据有效值计算公式反推出通道1初次采集的电动势信号的大小。然后，根据初次采集的电动势信号的大小选出ADC相对应的输入量程范围，完成输入量程的选择(又名选档)。最后，根据这次选择，再重新初始化可编程增益放大器寄存器，为信号选择合适的增益和ADC最大量程，然后再进行有效值计算，并将此次的计算结果输出显示。
此外，为了进一步提高测量精确度，还需要通过对A/D芯片的偏移校正寄存器进行写操作来完成通道的偏移量的调整。这个偏移校正寄存器可以校正±20mV～±50mV的偏移量，偏移量的调整可以通过增益进行设置。
在其中一个实施例中，所述电流测量方法还包括：
利用标准互感器获取所述待测量电网导线的第二电流值模拟信号，并通过所述A/D转换电路将所述第二电流值模拟信号转换为第二电流值数字信号；
根据所述第一电流值模拟信号和所述第二电流值模拟信号，计算所述第一电流值模拟信号和所述第二电流值模拟信号之间的比差值和角差值；
根据所述比差值对所述第一电流值数字信号进行比差补偿，以及根据所述角差值对所述第一电流值数字信号进行角差补偿。
计算所述比差值和所述角差值的步骤包括：
对所述第一电流值模拟信号和所述第二电流值模拟信号进行离散化处理，分别得到对所述罗氏线圈进行采样得到的电流采样值和对所述标准互感器进行采样得到的电流采样值；
利用预设的角差计算公式和比差计算公式，根据所述罗氏线圈的电流采样值以及所述标准互感器的电流采样值计算所述比差值和所述角差值。
本实施例中，在经过A/D转换后，生成的第一电流值数值信号传输给微处理器，由微处理器控制蓝牙通信模块输出所述第一电流值数值信号。微处理器采用NordicSemiconductor的nRF52840TM低功耗蓝牙系统级芯片，该nRF52840TM低功耗蓝牙系统级芯片采用一个64MHz、32位
CortexTM M4F处理器，具有充足的通用处理能力、浮点运算和DSP性能，具有内置PA，发射功率可达+8dBm，内置1MB Flash存储器和256kB RAM存储器，全面支持蓝牙5、802.15.4(包括ThreA/D)、ANT和私有2.4GHz无线技术，并带有一个全速USB2.0控制器和一系列外围设备(可通过EasyDMA支援许多设备)，包括一个四通道SPI接口，满足于A/D转换电路的采样值数据读取、校正和增益放大调整等需求。此外，利用微处理器的ANT技术实现蓝牙通信。
在A/DE7753芯片中具有两路通道，A/DE7753芯片还包括通道2(即V2P和V2N)，因此利用通道2获取利用标准互感器测得的第二电流值模拟信号，并据此对通道1进行系统补偿，对通道1进行系统的补偿主要从比差和角差两方面进行。
其中，对所述第一电流值模拟信号和所述第二电流值模拟信号进行离散化处理，分别得到对所述罗氏线圈进行采样得到的电流采样值和对所述标准互感器进行采样得到的电流采样值；
利用通道2对通道1进行比差计算，比差公式为
其中，eF为角差值，i1(k)为对所述罗氏线圈进行采样得到的电流采样值，i2(k)为对所述标准互感器进行采样得到的电流采样值，n表示电流采样值的个数，k＝0，1，2…，n-1。
角差即相位差，是针对相关函数的，其原理为两个相同频率的正弦信号，其互相关函数在零时刻的值，和它们相位差的余弦值成正比。角差公式的推导过程如下，先假设通道1和通道2均含有噪声的同频信号i1(t)和i2(t)，其具体表达式为
对同频信号i1(t)和i2(t)的互相关运算，有：
通过对表达式(9)进行分析可知，表达式(9)的后三项均不相关，因此它们在周期[0，T]内积分为零，只剩下第一项。然后当τ＝0时，表达式(9)可变为
从表达式(10)可以看出：两个相同频率的正弦信号，其互相关函数在零时刻的值，和它们相位差的余弦值成正比。
对同频信号i1(t)和i2(t)进行自相关运算，得到
将表达式(12)代入表达式(11)，并其进行离散化，利用得到角差
由于比差补偿较容易，只要将换算得出有效值然后进行相应比例计算，就可以实现补偿。对于角差补偿，由于经过数据采集上来的信号都是离散的波形，且采样频率和采样点都会有差异，而为了计算系统的角差值，需要对两个信号在同一时刻进行采样，才能通过角差计算函数计算出角差大小。
在其中一个实施例中，根据所述角差值采用样条插值法对所述第一电流值数字信号进行角差补偿。
可以理解，当前在补偿角差时，多采用经典牛顿插值、FIR数字滤波器等。但由于电力系统中的电压电流波形均是正弦波，且一般情况下波形比较光滑，因此，本实施例中采用样条插值方法完成角差补偿。相对于其他代数插值方法，样条插值具有光滑性好、逼近性强、计算容易的特点，更宜于在本实施例中采用。
请参见图5，利用通道2对通道1进行补偿的主要过程包括：在首先将原始信号(即AD转换后形成的所述第一电流值数字信号)的离散波形通过样条插值法还原出相应的模拟信号，然后对此模拟信号根据被测信号采样点进行同一时刻点的采样，将同一时刻点的电流值及电流差值，先后进行表达式(7)、表达式(13)计算，得出比差和角差的大小，然后将测量信号乘以比差值、减去角差值，就可以实现比差、角差部分的补偿。
此外，A/D转换电路中的A/DE7753芯片内设置有与罗氏线圈传感器直接相连的接口，从而省去了很多外部模拟电路，降低了外界的干扰，对于增益放大器自身的比差和角差，该A/DE7753芯片内还专门含有角差和比差的补偿寄存器，同时设置有电流有效值计算电路，可以所述A/D转换电路直接获得电流有效值，不需要在微处理器里进行数据计算，有利于提高微处理器的处理速度。
在其中一个实施例中，所述电流测量方法还包括：利用取能模块从所述待测电网导线中获取电能以生成工作电压，并输出；或者，利用电池提供工作电压。
可以理解，由于整个电流测量装置体积较小，因此使用的电池的电量有限，为避免反复更换电池，本实施例中还利用取能模块从所述待测电网导线中获取电能以生成工作电压进行供电。因此，本实施例中电流测量装置还包括取能模块、倍压整流模块和电源管理模块，如图6所示。
本实施例中取能模块采用在弱磁场下有较高的导磁率的坡莫合金作为磁芯，绕线约为2000匝，设计初始启动电流为2A，经倍压整流和电源管理后输出电压为3V。倍压整流模块利用电容对电荷的存储作用，使输出电压为输入电压的两倍，即为二倍压整流方案，本实施例中的整流二极管采用IN4148WS，电容采用680uF。此外，可根据实际需要调整倍压整流模块的系数，以使调整后输出的电压满足其他模块/电路的工作需要。
在其中一个实施例中，当所述工作电压增大至高电压阈值或者当所述工作电压降低至低电压阈值时，利用电池提供工作电压；否则，利用取能模块提供工作电压；其中所述高电压阈值大于所述低电压阈值。
可以理解，为了避免在某一电压处频繁的切换供电方式，当所述工作电压增大至高电压阈值或者当所述工作电压降低至低电压阈值时，利用电源管理模块控制电池提供工作电压。否组，在其他情况下则利用取能模块提供工作电压，避免因电流过大或过小而烧坏电路，同时延长电池的使用时间，避免频繁更换电池。
本实施例中，电源管理模块内使用带参考电位的比较器芯片MIC833设计电压阈值，高电压阈值VHth为
低电压阈值VLth为
本实施例中的VHth和VLth分别为3.56V和2.49V。例如，当前取电模块输出的电压为3.5V，且一直处于升压状态；在取电模块输出的电压上升为3.56V时，为了避免取电模块被烧坏，此时通过电源管理模块关断取电模块的输出，启动电池进行供电。同理，当前取电模块输出的电压为2.5V，且一直处于降压状态；在取电模块输出的电压上升为3.56V时，为了避免取电模块被烧坏，此时通过电源管理模块关断取电模块的输出，启动电池进行供电。
本实施例中，利用比较器芯片MIC833根据高电压阈值和低电压阈值判断产生使能信号进而控制模拟开关TPS2105选择是电池供电还是CT取能供电，接着利用稳压芯片AMS1117使输出的工作电压稳定在3V，并提供给微处理器、信号调理模块、A/D转换电路等使用。
综上，本发明实施例提供了一种电流测量方法，包括：利用罗氏线圈获取待测电网导线的第一电流值模拟信号；通过A/D转换电路接收所述第一电流值模拟信号，并将所述第一电流值模拟信号转化为第一电流值数字信号，并输出。可以理解，由于罗氏线圈不使用油浸式进行绝缘，无易燃易爆问题，绝缘骨架内无铁芯，无铁损，功耗小，绝缘性能好，体积小重量轻，测量频带宽，无磁饱和，线性度好，环保性强，无噪音，造价低，二次侧可开路，可直接将信号提供给测量系统并可与二次设备直接连接进行系统集成，简化二次侧设备，适用当前电力系统大电容量、高电压等级需要。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种电流测量方法，其特征在于，包括：
利用罗氏线圈获取待测电网导线的第一电流值模拟信号；
通过A/D转换电路接收所述第一电流值模拟信号，并将所述第一电流值模拟信号转化为第一电流值数字信号，并输出。
2.如权利要求1所述的电流测量方法，其特征在于，还包括：
在将所述第一电流值模拟信号转化为第一电流值数字信号之前，对所述第一电流值模拟信号进行滤波处理，滤除所述第一电流值模拟信号中的谐波，并将经过滤波处理后的所述第一电流值模拟信号通过电压跟随电路稳定输出给所述A/D转换电路。
3.如权利要求1所述的电流测量方法，其特征在于，所述A/D转换电路在初次读取所述第一电流值模拟信号的有效值后，根据所述有效值计算初次采集的电动势信号的大小，并根据所述电动势信号的大小确定所述A/D转换电路的增益和最大输入量程，并并根据调整后的所述增益对所述第一电流值模拟信号进行放大处理。
4.如权利要求1～3任一项所述的电流测量方法，其特征在于，所述A/D转换电路包括A/DE7753芯片。
5.如权利要求1所述的电流测量方法，其特征在于，还包括：
利用标准互感器获取所述待测量电网导线的第二电流值模拟信号，并通过所述A/D转换电路将所述第二电流值模拟信号转换为第二电流值数字信号；
根据所述第一电流值模拟信号和所述第二电流值模拟信号，计算所述第一电流值模拟信号和所述第二电流值模拟信号之间的比差值和角差值；
根据所述比差值对所述第一电流值数字信号进行比差补偿，以及根据所述角差值对所述第一电流值数字信号进行角差补偿。
6.如权利要求5所述的电流测量方法，其特征在于，计算所述比差值和所述角差值的步骤包括：
对所述第一电流值模拟信号和所述第二电流值模拟信号进行离散化处理，分别得到对所述罗氏线圈进行采样得到的电流采样值和对所述标准互感器进行采样得到的电流采样值；
利用预设的角差计算公式和比差计算公式，根据所述罗氏线圈的电流采样值以及所述标准互感器的电流采样值计算所述比差值和所述角差值。
7.如权利要求6所述的电流测量方法，其特征在于，所述角差计算公式为：
其中，eF为角差值，i1(k)为对所述罗氏线圈进行采样得到的电流采样值，i2(k)为对所述标准互感器进行采样得到的电流采样值，n表示电流采样值的个数，k＝0，1，2…，n-1。
8.如权利要求7所述的电流测量方法，其特征在于，所述比差计算公式为：
其中，eJ为比差值。
9.如权利要求7所述的电流测量方法，其特征在于，根据所述角差值采用样条插值法对所述第一电流值数字信号进行角差补偿。
10.如权利要求6所述的电流测量方法，其特征在于，利用无线传输方式将经过补偿后的所述第一电流值数值信号输出给外部控制系统。
11.如权利要求1所述的电流测量方法，其特征在于，还包括：利用取能模块从所述待测电网导线中获取电能以生成工作电压，并输出；或者，利用电池提供工作电压。
12.如权利要求11所述的电流测量方法，其特征在于，当所述工作电压增大至高电压阈值或者当所述工作电压降低至低电压阈值时，利用电池提供工作电压；否则，利用取能模块提供工作电压；
其中所述高电压阈值大于所述低电压阈值。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113406416A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-09-17 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种输变电设备用微功率电流取电装置性能检测系统 |
| CN114325048A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-12 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 一种自取能的柔性电流测量装置 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2147831Y (zh) * | 1992-11-24 | 1993-12-01 | 史长青 | 动态血压心电心率综合监测仪 |
| US20050093582A1 (en) * | 2003-10-29 | 2005-05-05 | Andreas Bock | Integrated loss of signal detection with wide threshold range and precise hysteresis |
| CN101413995A (zh) * | 2008-11-28 | 2009-04-22 | 南瑞航天（北京）电气控制技术有限公司 | 一种电子式电流互感器校验装置 |
| EP2128633A1 (en) * | 2008-05-29 | 2009-12-02 | Austriamicrosystems AG | Current-sense amplifier arrangement and method for measuring a voltage signal |
| CN203643502U (zh) * | 2014-01-06 | 2014-06-11 | 上海创远仪器技术股份有限公司 | 全自动微电流检测装置 |
| CN103869141A (zh) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | 柯惠有限合伙公司 | 用于电压和电流感测的系统和方法 |
| CN103926463A (zh) * | 2014-02-16 | 2014-07-16 | 中国人民解放军后勤工程学院 | 一种数据延拓式相关的相位差测量方法 |
| CN104393852A (zh) * | 2014-12-02 | 2015-03-04 | 中国空空导弹研究院 | 一种目标信号的自动增益调节系统及方法 |
| CN105301348A (zh) * | 2014-05-27 | 2016-02-03 | 深圳市方隅光电科技有限公司 | 全光纤电流互感器的温度特性测试系统及方法 |
| CN206020511U (zh) * | 2016-09-13 | 2017-03-15 | 广东石油化工学院 | 一种基于罗氏线圈的电流传感器 |
| CN109298268A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-02-01 | 深圳供电局有限公司 | 一种高压电缆监测装置 |
| CN110579660A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-12-17 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种10kV高压成套设备检测装置及检测方法 |
-
2020
- 2020-09-03 CN CN202010915685.8A patent/CN111965413B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2147831Y (zh) * | 1992-11-24 | 1993-12-01 | 史长青 | 动态血压心电心率综合监测仪 |
| US20050093582A1 (en) * | 2003-10-29 | 2005-05-05 | Andreas Bock | Integrated loss of signal detection with wide threshold range and precise hysteresis |
| EP2128633A1 (en) * | 2008-05-29 | 2009-12-02 | Austriamicrosystems AG | Current-sense amplifier arrangement and method for measuring a voltage signal |
| CN101413995A (zh) * | 2008-11-28 | 2009-04-22 | 南瑞航天（北京）电气控制技术有限公司 | 一种电子式电流互感器校验装置 |
| CN103869141A (zh) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | 柯惠有限合伙公司 | 用于电压和电流感测的系统和方法 |
| CN203643502U (zh) * | 2014-01-06 | 2014-06-11 | 上海创远仪器技术股份有限公司 | 全自动微电流检测装置 |
| CN103926463A (zh) * | 2014-02-16 | 2014-07-16 | 中国人民解放军后勤工程学院 | 一种数据延拓式相关的相位差测量方法 |
| CN105301348A (zh) * | 2014-05-27 | 2016-02-03 | 深圳市方隅光电科技有限公司 | 全光纤电流互感器的温度特性测试系统及方法 |
| CN104393852A (zh) * | 2014-12-02 | 2015-03-04 | 中国空空导弹研究院 | 一种目标信号的自动增益调节系统及方法 |
| CN206020511U (zh) * | 2016-09-13 | 2017-03-15 | 广东石油化工学院 | 一种基于罗氏线圈的电流传感器 |
| CN109298268A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-02-01 | 深圳供电局有限公司 | 一种高压电缆监测装置 |
| CN110579660A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-12-17 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种10kV高压成套设备检测装置及检测方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张克: "《温度测控技术及应用》", pages: 129 - 149 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113406416A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-09-17 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种输变电设备用微功率电流取电装置性能检测系统 |
| CN114325048A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-12 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 一种自取能的柔性电流测量装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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