CN114167120A - 提高低压配电网监测终端测量电流动态范围和精度的方法 - Google Patents
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Abstract
提高低压配电网监测终端测量电流动态范围和精度的方法，属于配电自动化技术领域。其特征在于：包括如下步骤：步骤a，接入可控电流信号发生器，开启低压配电网监测终端；步骤b~e，确定总区段测量电流最小值和测量电流最大值以及测量测量电流中间值，并分别计算各种相对应的校正系数；步骤f，低压配电网监测终端判断总区段是否满足结束条件，如果满足结束条件，执行步骤h，如果不满足结束条件，执行步骤g；步骤g，对分支区段执行分支区段校正流程；步骤h，总区段校正流程结束。在提高低压配电网监测终端测量电流动态范围和精度的方法中，采用多点校正方法，保证了整个动态范围内各个区段的测量精度。
Description
技术领域
提高低压配电网监测终端测量电流动态范围和精度的方法，属于配电自动化技术领域。
背景技术
低压配电网监测终端应用于低压配电网，除监测电压、电流、功率等基本电气量外，还用于短路故障、漏电故障、电弧故障等各类故障检测与处理。目前低压配电网监测终端普遍采用电磁型电流互感器，一次电流的动态范围常见有0～400A、0～600A、0～800A几种，低压配电网中正常负荷电流从几个安培到几十安培，此种互感器动态范围较小，在动态范围内采用线性度较好，采用单点校正能够满足要求。
但发生短路故障时，短路电流可达几千甚至达到上万安培，需要检测的电流变化范围很大，此时互感器趋于饱和，继续采用单点的校正系数不但不会提高精度，还会引入更大误差，此类互感器及校正方法不能满足低压配电网故障检测应用需求；另一方面，目前低压开关采用了罗氏线圈作为电流互感器，虽然能够解决故障电流测量问题，但是正常负荷电流无法精确测量，也不能满足低压配电网运行监视和故障检测的需求。巨大的电流动态范围给低压配电网监测终端设备的设计带来了很大的困难。同时，因为低压配电网监测终端量大面广，数量众多，受成本限制，不可能全部采用测量回路和保护回路分别设置的设计方案。因此设计一种能够兼顾小电流和大电流的情况，既满足小电流时的测量精度，又满足大电流不饱和要求的技术方案，成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种采用多点校正方法，保证整个动态范围内各个区段的测量精度，同时考虑低压配电网监测终端存储空间和运算能力的限制，尽可能压缩校正系数数组的长度，成本低、简单易实现的提高低压配电网监测终端测量电流动态范围和精度的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该提高低压配电网监测终端测量电流动态范围和精度的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤a，将可控电流信号发生器电流回路接入低压配电网监测终端电流采集端子，开启低压配电网监测终端；
步骤b，根据测量电流范围，确定总区段测量电流最小值和测量电流最大值，通过可控电流信号发生器分别向低压配电网监测终端电流采集端子输出测量电流最小值和测量电流最大值，低压配电网监测终端自动测量到两个相对应的电流值；
步骤c，分别计算总区段在测量电流最小值和测量电流最大值下的校正系数；
步骤d，通过可控电流信号发生器分别向低压配电网监测终端电流采集端子输出测量电流最小值和测量电流最大值的测量电流中间值，低压配电网监测终端自动测量到相对应的电流值；
通过测量电流中间值将测量电流最小值和测量电流最大值间隔为两个分支区段：测量电流最小值与测量电流中间值之间的分支区段，以及测量电流中间值与测量电流最大值之间的分支区段；
步骤e，计算总区段在测量电流中间值对应的校正系数；
步骤f，低压配电网监测终端判断总区段是否满足结束条件，如果满足结束条件，执行步骤h，如果不满足结束条件，执行步骤g；
步骤g，对分支区段执行分支区段校正流程；
步骤h，总区段校正流程结束。
优选的，步骤g中所述的分支区段校正流程，包括如下步骤：
步骤g-1，任意选定其中一个所述的分支区段；
步骤g-2，确定当前分支区段测量电流最大值、测量电流最小值以及其各自对应的校正系数；
步骤g-3，通过可控电流信号发生器向低压配电网监测终端电流采集端子输出当前分支区段测量电流中间值，低压配电网监测终端自动测量到相应的电流值；
步骤g-4，低压配电网监测终端自动计算在当前分支区段中测量电流中间值对应的校正系数；
步骤g-5，低压配电网监测终端判断当前分支区段是否满足结束条件，如果满足结束条件，执行步骤g-7，如果不满足结束条件，执行步骤g-6；
步骤g-6，低压配电网监测终端根据步骤g-3中的当前分支区段测量电流中间值，对当前分支区段进行进一步分段，进一步分为两个分支区段；
步骤g-7，低压配电网监测终端判断所有分支区段是否均完成校正，如果均完成校正，执行步骤g-8，如果所有分支区段未完成校正，返回步骤g-2，选定尚未进行校正的另一个分支区段，对被选定的分支区段进行校正；
步骤g-8，结束，所有分支区段校正完成。
优选的，所述的结束条件为：
条件1：当前区段测量电流最大值和测量电流最小值的差值小于最小检测步长；
条件2：当前区段测量电流中间值的校正系数满足如下关系：
m*（Kn-1+ Kn+1）/2＜Kn ＜n*（Kn-1+ Kn+1）/2
其中，Kn为当前区段测量电流中间值的校正系数，Kn-1为当前区段测量电流最小值的校正系数，Kn+1为当前区段测量电流最大值的校正系数，m为当前区段测量电流最小值处的系数，n为当前区段测量电流最大值处的系数，m＜n，
当前区段满足以上条件1、条件2其中任意一个时，即表示是当前区段满足结束条件。
优选的，所述的最小检测步长为10A，所述的当前区段测量电流最小值处的系数m为0.9，所述当前区段测量电流最大值处的系数n为1.1。
优选的，所述的校正系数为可控电流信号发生器的输出值与低压配电网监测终端对应测量值的比值。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
在本提高低压配电网监测终端测量电流动态范围和精度的方法中，采用多点校正方法，保证整个动态范围内各个区段的测量精度，同时考虑低压配电网监测终端存储空间和运算能力的限制，尽可能压缩校正系数数组的长度，具有成本低、简单易实现的优点。
低压配电网监测终端需要检测的电流动态范围大，在整个电流动态范围内采集到的曲线并不是线性分布的，而且低压配电网监测终端之间也存在较大差异，因而在校正点选取上也不相同，采用分段检测、灵活选取校正点的方法，通过计算两个测量点中值与两个测量点的平均值的差异度大小是否超过预选设定值自动跳过线性度较好的区段，有别于固定校正点的方法，可以有效加快校正速度，在保证测量效果的前提下，减少校正系数数量。
附图说明
图1为提高低压配电网监测终端测量电流动态范围和精度的方法总区段流程图。
图2为提高低压配电网监测终端测量电流动态范围和精度的方法分支区段校正流程图。
具体实施方式
图1~2是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~2对本发明做进一步说明。
如图1所示，提高低压配电网监测终端测量电流动态范围和精度的方法，包括如下步骤：
步骤1001，开始；
将可控电流信号发生器电流回路接入低压配电网监测终端电流采集端子，开启低压配电网监测终端。
步骤1002，输入区段电流最小值；
根据测量电流范围，确定总区段测量电流最小值（记作A1），通过可控电流信号发生器向低压配电网监测终端电流采集端子输出电流值A1，低压配电网监测终端自动测量到相应的电流值（记作a1）。
步骤1003，计算总区段电流最小值对应的校正系数；
低压配电网监测终端自动计算在总区段中电流最小值对应的校正系数：K1= A1/a1，并将计算得到的校正系数进行存储。
步骤1004，输入区段电流最大值；
根据测量电流范围，确定总区段测量电流最大值（记作A2），通过可控电流信号发生器向低压配电网监测终端电流采集端子输出电流值A2，低压配电网监测终端自动测量到相应的电流值（记作a2）。
步骤1005，计算总区段测量电流最大值对应的校正系数；
低压配电网监测终端自动计算在总区段中测量电流最大值对应的校正系数：K2=A2/ a2，并将计算得到的校正系数进行存储。
步骤1006，输入测量电流中间值；
通过可控电流信号发生器向低压配电网监测终端电流采集端子输出总区段测量电流中间值：A3=（A1+A2）/2，低压配电网监测终端自动测量到相应的电流值（记作a3）。
通过在总区段测量电流最大值A2和测量电流最小值A1之间取测量电流中间值A3，通过中间值A3将总区段分为两个第一级的分支区段，其中第一个分支区段为测量电流最小值A1与测量电流中间值A3之间的区段，另一个分支区段为测量电流最大值A2与测量电流中间值A3之间的区段。
步骤1007，计算总区段电流中间值对应的校正系数；
低压配电网监测终端自动计算在总区段中测量电流中间值对应的校正系数：K3=A3/ a3，并将计算得到的校正系数进行存储。
步骤1008，总区段是否满足结束条件；
低压配电网监测终端判断总区段是否满足结束条件，如果满足结束条件，执行步骤1010，如果不满足结束条件，执行步骤1009。
结束条件为：条件1：当前区段测量电流最大值和测量电流最小值的差值小于最小检测步长，检测步长可根据测量精度要求自行设置，如10A。
条件2：当前区段测量电流中间值的校正系数满足如下关系：
m*（Kn-1+ Kn+1）/2＜Kn ＜n*（Kn-1+ Kn+1）/2
其中，Kn为当前区段测量电流中间值的校正系数，Kn-1为当前区段测量电流最小值的校正系数，Kn+1为当前区段测量电流最大值的校正系数，m为当前区段测量电流最小值处的系数，一般取值为0.9，n为当前区段测量电流最小值处的系数，一般取值为1.1。
当前区段满足以上条件1、条件2其中任意一个时，即可认定当前区段满足结束条件。
步骤1009，执行分支区段校正流程。
步骤1010，结束，总区段校正流程结束，且无需进一步对分支区段进行校正。
如图2所示，分支区段流程包括如下步骤：
步骤2001，开始；
当总区段不满足结束条件时，开始最总区段中由测量电流中间值间隔形成的两个分支区段进行进一步校正。
步骤2002，确定当前分支区段电流最大值及校正系数；
低压配电网监测终端确定当前分支区段中测量电流最大值以及其对应的校正系数；
步骤2003，确定当前分支区段电流最大值及校正系数；
低压配电网监测终端确定当前分支区段中测量电流最小值以及其对应的校正系数；
结合上述步骤1001~步骤1010对步骤2002~步骤2003进行进一步说明：
有上述步骤1006可知，当在总区段中计算得到测测量电流中间值A3之后，同时将总区段分为两个第一级的分支区段，测量电流最小值A1与测量电流中间值A3之间的区段（记为分支区段B1），测量电流最大值A2与测量电流中间值A3之间的区段（记为分支区段B1’）。
当测量电流中间值A3不满足结束条件时，执行区段校正流程，即分别对分支区段B1和分支区段B1’分别进行校正。
以对分支区段B1校正为例：在分支区段B1中，其测量电流最小值即为上述总区段中的测量电流最小值A1，其测量电流最大值即为上述总区段中的测量电流中间值A3；同理，对于分支区段B’而言，其测量电流最小值即为上述总区段中的测量电流中间值A3，其测量电流最大值即为上述总区段中的测量电流最大值A2；由于在执行先前步骤中，已经对总区段中测量电流最小值A1、测量电流中间值A3、测量电流最大值A2进行设定，并同时对其各自对应的校正系数进行计算，因此在执行分支区段校正流程时，可进行直接调用。
步骤2004，输入当前分支区段测量电流中间值；
以分支区段B1为例，通过可控电流信号发生器向低压配电网监测终端电流采集端子输出当前分支区段B1测量电流中间值：A4=（A1+A3）/2，低压配电网监测终端自动测量到相应的电流值（记作a4）。
同理，分支区段B1’对应的测量中间值为：A5=（A3+A2）/2，低压配电网监测终端自动测量到相应的电流值（记作a5）。
步骤2005，确定当前分支区段电流中间值相应的校正系数；
低压配电网监测终端自动计算在当前分支区段中测量电流中间值对应的校正系数。
对于分支区段B1而言，校正系数为：K4= A4/ a4；对于分支区段B1’而言，校正系数为：K5= A5/ a5。
步骤2006，当前分支区段是否满足结束条件；
低压配电网监测终端判断当前分支区段是否满足结束条件，如果满足结束条件，执行步骤2008，如果不满足结束条件，执行步骤2007。
对于分支区段而言，其结束条件与总区段的结束条件相同，当满足上述两个结束条件之一时，即可结束对当前分支区段的校正。
步骤2007，将当前分支区段进行进一步分段；
当前分支区段不满足结束条件时，低压配电网监测终端对当前分支区段进行进一步分段。
以分支区段B1为例，当得到测测量电流中间值A4之后，同时将总区段分为两个第二级的分支区段：测量电流最小值A1与测量电流中间值A4之间的区段（记为分支区段C1），测量电流最大值A3与测量电流中间值A4之间的区段（记为分支区段C2）。
同理，对于分支区段B1’而言，当得到测测量电流中间值A5之后，同时将总区段分为两个第二级的分支区段：测量电流最小值A3与测量电流中间值A5之间的区段（记为分支区段C1’），测量电流最大值A2与测量电流中间值A5之间的区段（记为分支区段C2’）。
在对当前分支区段进行进一步分段得到第二级分支区段时，返回步骤2002，对第二级的分支区段进行进一步校正。
步骤2008，所有分支区段是否均完成校正；
低压配电网监测终端判断所有分支区段是否均完成校正，如果均完成校正，执行步骤2009，如果所有分支区段未完成校正，返回步骤2002，选定尚未进行校正的另一个分支区段，对被选定的分支区段进行校正。
步骤2009，结束，所有分支区段校正完成。
下面通过一个实例对上述流程进行进一步说明：
对于一个普通的低压配电网监测终端而言，在0~600A测量范围内具有良好的线性度，误差一般能够控制在在1%以内，超过600A以后，线圈迅速饱和，测量值将明显小于实际输入值，例如，当实际输入1000A电流时，测量值可能是670A。
在通过上述流程对低压配电网监测终端进行校正后，当输入电流超过600A以后，因为多个校正系数的存在，低压配电网监测终端可以自动选择最合适的校正系数对测量值进行补偿，保证整个测量区域内的精度，同样在实际输入1000A电流时，位校正的测量值是670A，如果本区段的校正系数为1.5，那么通过校正系数校正后的测量值就是670×1.5=1005，测量精度明显提高。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.提高低压配电网监测终端测量电流动态范围和精度的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤a，将可控电流信号发生器电流回路接入低压配电网监测终端电流采集端子，开启低压配电网监测终端；
步骤b，根据测量电流范围，确定总区段测量电流最小值和测量电流最大值，通过可控电流信号发生器分别向低压配电网监测终端电流采集端子输出测量电流最小值和测量电流最大值，低压配电网监测终端自动测量到两个相对应的电流值；
步骤c，分别计算总区段在测量电流最小值和测量电流最大值下的校正系数；
步骤d，通过可控电流信号发生器分别向低压配电网监测终端电流采集端子输出测量电流最小值和测量电流最大值的测量电流中间值，低压配电网监测终端自动测量到相对应的电流值；
通过测量电流中间值将测量电流最小值和测量电流最大值间隔为两个分支区段：测量电流最小值与测量电流中间值之间的分支区段，以及测量电流中间值与测量电流最大值之间的分支区段；
步骤e，计算总区段在测量电流中间值对应的校正系数；
步骤f，低压配电网监测终端判断总区段是否满足结束条件，如果满足结束条件，执行步骤h，如果不满足结束条件，执行步骤g；
步骤g，对分支区段执行分支区段校正流程；
步骤h，总区段校正流程结束。
2.根据权利要求1所述的提高低压配电网监测终端测量电流动态范围和精度的方法，其特征在于：步骤g中所述的分支区段校正流程，包括如下步骤：
步骤g-1，任意选定其中一个所述的分支区段；
步骤g-2，确定当前分支区段测量电流最大值、测量电流最小值以及其各自对应的校正系数；
步骤g-3，通过可控电流信号发生器向低压配电网监测终端电流采集端子输出当前分支区段测量电流中间值，低压配电网监测终端自动测量到相应的电流值；
步骤g-4，低压配电网监测终端自动计算在当前分支区段中测量电流中间值对应的校正系数；
步骤g-5，低压配电网监测终端判断当前分支区段是否满足结束条件，如果满足结束条件，执行步骤g-7，如果不满足结束条件，执行步骤g-6；
步骤g-6，低压配电网监测终端根据步骤g-3中的当前分支区段测量电流中间值，对当前分支区段进行进一步分段，进一步分为两个分支区段；
步骤g-7，低压配电网监测终端判断所有分支区段是否均完成校正，如果均完成校正，执行步骤g-8，如果所有分支区段未完成校正，返回步骤g-2，选定尚未进行校正的另一个分支区段，对被选定的分支区段进行校正；
步骤g-8，结束，所有分支区段校正完成。
3.根据权利要求1或2所述的提高低压配电网监测终端测量电流动态范围和精度的方法，其特征在于：所述的结束条件为：
条件1：当前区段测量电流最大值和测量电流最小值的差值小于最小检测步长；
条件2：当前区段测量电流中间值的校正系数满足如下关系：
m*（Kn-1+ Kn+1）/2＜Kn ＜n*（Kn-1+ Kn+1）/2
其中，Kn为当前区段测量电流中间值的校正系数，Kn-1为当前区段测量电流最小值的校正系数，Kn+1为当前区段测量电流最大值的校正系数，m为当前区段测量电流最小值处的系数，n为当前区段测量电流最大值处的系数，m＜n，
当前区段满足以上条件1、条件2其中任意一个时，即表示是当前区段满足结束条件。
4.根据权利要求3所述的提高低压配电网监测终端测量电流动态范围和精度的方法，其特征在于：所述的最小检测步长为10A，所述的当前区段测量电流最小值处的系数m为0.9，所述当前区段测量电流最大值处的系数n为1.1。
5.根据权利要求1或2所述的提高低压配电网监测终端测量电流动态范围和精度的方法，其特征在于：所述的校正系数为可控电流信号发生器的输出值与低压配电网监测终端对应测量值的比值。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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