CN117686962A - 一种电流互感器故障电流校准方法 - Google Patents

一种电流互感器故障电流校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电流互感器故障电流校准方法,包括以下步骤:获取电流互感器的故障电流,并进行故障电流分段处理;取任意分段的故障电流,通过模/数转换器采集对应的电流波形信号,并对采集的电流波形信号中各采样点进行每周波正向排序,获取相同数量的最大值和最小值;将最大值与最小值作差,得到分段故障电流的若干峰峰值的差值,并计算分段故障电流的若干峰峰值差值的有效均值;重复上述步骤,依次获取其他分段故障电流的有效均值;根据故障电流各分段的有效均值,对电流互感器各分段对应的故障电流进行校准。本发明解决了现有电流互感器出现饱和时故障电流不准以及故障采样回路基准电压偏差导致的精度偏差的技术问题。

Description

一种电流互感器故障电流校准方法
技术领域
本发明涉及电网故障保护技术领域,尤其涉及一种电流互感器故障电流校准方法。
背景技术
当前,在中低压配电网中广泛使用各种低压电子式智能断路器,智能断路器能准确记录故障时刻电流,为现场运维提供了数据支撑。目前电子式断路器一般采用电流互感器对故障电流进行采集,因电流互感器量程问题,很难实现大量程,也即0In-14In范围内的线性值输出;电流互感器在大电流情况下会出现非线性饱和,采集出的电流信号波形有效值随电流增大的差值越来越小,大电流下有效值变化很小导致故障电流精度分辨率降低,无法准确计算出实际的电流值,且因电压基准偏移,容易导致故障电流偏大。
申请号为CN202010566038.0的专利文献公开了一种配电网故障指示系统及方法,通过电压监测模块获取配电网的零序电压,以检测所述配电网是否发生接地故障,当检测到发生接地故障时,获取相应的故障时刻点,并将生成的接地信号和故障时刻发送至监控后台,并未解决现有电流互感器出现饱和时故障电流不准以及故障采样回路基准电压偏差导致的精度偏差的技术问题。因此,亟待提出一种电流互感器故障电流校准方法,解决现有电流互感器出现饱和时故障电流不准以及故障采样回路基准电压偏差导致的精度偏差的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种电流互感器故障电流校准方法,旨在解决现有电流互感器出现饱和时故障电流不准以及故障采样回路基准电压偏差导致的精度偏差的技术问题。
为实现上述目的,本发明提供一种电流互感器故障电流校准方法,其中,所述电流互感器故障电流校准方法包括以下步骤:
S1、获取电流互感器的故障电流,并进行故障电流分段处理;
S2、取任意分段的故障电流,通过模/数转换器采集对应的电流波形信号,并对采集的电流波形信号中各采样点进行每周波正向排序,获取相同数量的最大值和最小值;
S3、将所述最大值与最小值作差,得到分段故障电流的若干峰峰值的差值,并计算分段故障电流的若干峰峰值差值的有效均值;
S4、重复步骤S2-S3,依次获取其他分段故障电流的有效均值,并进行各分段故障电流的匹配;
S5、根据故障电流各分段的有效均值,对电流互感器各分段对应的故障电流进行校准。
优选方案之一,所述步骤S1获取电流互感器的故障电流,并进行故障电流分段处理,具体为:
根据电流互感器特性进行故障电流0In-xIn分段处理,得到x段故障电流,其中,0In-mIn段电流互感器为纯线性输出,mIn-xIn段电流互感器为非线性输出,x为整数,且1<m<x。
优选方案之一,所述步骤S1之后,还包括:
关闭设备电子控制的电流保护功能。
优选方案之一,所述步骤S2,具体为:
使用校准台体对电流互感器加载任意分段的故障电流mIn,并通过模/数转换器采集对应的电流波形信号;
将模/数转换器采集的电流波形信号中各采样点进行每周波正向排序,Sm[0]、Sm[1]、...、Sm[num-1],每周波采集num个采样点;
获取排序后的前后各j个数据,也即获取采集的电流波形信号中相同数量的最大值和最小值。
优选方案之一,所述步骤S3,具体为:
将相同数量的最大值与最小值对应作差,得到j个最大的峰峰值差值;
计算故障电流的j个峰峰值差值的有效均值;
将j个峰峰值差值进行二次作差,得到二次差值;
判断所述二次差值与第一阈值的大小,若二次差值大于第一阈值,则丢弃所述有效均值,并重新计算故障电流的j个峰峰值差值的有效均值。
优选方案之一,所述重新计算故障电流j个峰峰值差值的有效均值,具体为:
对故障电流mIn重复将相同数量的最大值与最小值对应作差,并计算故障电流点mIn的多个有效均值,对多个所述有效均值求平均,得到最优均值;所述最优均值为:
SmΔ=(SmΔ01+SmΔ02+...+SmΔN)/N
其中,SmΔ为故障电流mIn的最优均值,SmΔN为第N次重复计算的有效均值。
优选方案之一,所述步骤S4,具体为:
重复步骤S2-S3,依次使用校准台体加在电流互感器其他分段故障电流(m+1)In、(m+2)In、...、xIn,分别获取故障电流(m+1)In、(m+2)In、...、xIn的有效均值S(m+1)Δ、S(m+2)Δ、...、SxΔ,并将所述有效均值与各分段故障电流进行匹配记录。
优选方案之一,所述步骤S5,包括:
当SΔ≤SmΔ时,I=mIn*SΔ/SmΔ
其中,SΔ为当前时刻采集的电流峰峰均值,I为故障电流。
优选方案之一,所述步骤S5,包括:
当SmΔ<SΔ≤SxΔ时,I=vIn+In*(SΔ-SvΔ)/(S(v+1)Δ-SvΔ);
其中,SΔ为当前时刻采集的电流峰峰均值,SmΔ为故障电流mIn的最优均值,SxΔ为故障电流为xIn时的有效均值,I为故障电流,vIn为当前时刻所取的分段故障电流,m<v<x,SvΔ<SΔ<S(v+1)Δ,且v为整数,SvΔ为分段故障电流为vIn时的有效均值,S(v+1)Δ分段故障电流为(v+1)In时的有效均值。
优选方案之一,所述步骤S5,包括:
当SΔ≥SxΔ时,I=xIn+In*(SΔ-SxΔ)/(SxΔ-S(x-1)Δ);
其中,S(x-1)Δ为故障电流(x-1)In的有效均值。
本发明的上述技术方案中,该电流互感器故障电流校准方法包括以下步骤:获取电流互感器的故障电流,并进行故障电流分段处理;取任意分段的故障电流,通过模/数转换器采集对应的电流波形信号,并对采集的电流波形信号中各采样点进行每周波正向排序,获取相同数量的最大值和最小值;将所述最大值与最小值作差,得到分段故障电流的若干峰峰值的差值,并计算分段故障电流的若干峰峰值差值的有效均值;重复上述步骤,依次获取其他分段故障电流的有效均值,并进行各分段故障电流的匹配;根据故障电流各分段的有效均值,对电流互感器各分段对应的故障电流进行校准。本发明解决了现有电流互感器出现饱和时故障电流不准以及故障采样回路基准电压偏差导致的精度偏差的技术问题。
在本发明中,使用峰峰值处理采样点,通过获取故障电流的峰峰值的差值以及有效均值实现对各分段故障电流进行校正,从而使其采样零点偏移不受影响,不存在精度偏差,避免因电压基准偏移,导致故障电流偏大。
在本发明中,通过对电流互感器非线性输出段进行故障电流校准,对采集的电流波形信号中各采样点进行每周波正向排序,根据对分段故障电流的峰峰值计算分段故障电流的有效均值,从而实现对故障电流进行校准,避免了电流互感器在大电流情况下出现的非线性饱和时故障电流不准,无法准确计算出实际电流值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种电流互感器故障电流校准方法示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,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方式,都属于本发明保护的范围。
另外,在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
并且,本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
参见图1,根据本发明的一方面,本发明提供一种电流互感器故障电流校准方法,其中,所述电流互感器故障电流校准方法包括以下步骤:
S1、获取电流互感器的故障电流,并进行故障电流分段处理;
S2、取任意分段的故障电流,通过模/数转换器采集对应的电流波形信号,并对采集的电流波形信号中各采样点进行每周波正向排序,获取相同数量的最大值和最小值;
S3、将所述最大值与最小值作差,得到分段故障电流的若干峰峰值的差值,并计算分段故障电流的若干峰峰值差值的有效均值;
S4、重复步骤S2-S3,依次获取其他分段故障电流的有效均值,并进行各分段故障电流的匹配;
S5、根据故障电流各分段的有效均值,对电流互感器各分段对应的故障电流进行校准。
具体地,在本实施例中,所述步骤S1获取电流互感器的故障电流,并进行故障电流分段处理,具体为:根据电流互感器特性进行故障电流0In-xIn分段处理,得到x段故障电流,其中,0In-mIn段电流互感器为纯线性输出,mIn-xIn段电流互感器为非线性输出,x为整数,且1<m<x;在本发明中,根据电流互感器的特性进行故障电流分段处理为:0In-14In,本发明不进行具体限定,具体可根据需要进行分段处理;其中,In为额定电流;在0In-mIn之间电流互感器为纯线性输出,mIn-14In之间电流互感器为非线性输出,其中,1<m<14,且m为整数。
具体地,在本实施例中,所述步骤S1之后,还包括:关闭设备电子控制的电流保护功能,保证在对电流互感器在校准测试时不应故障而跳闸。
具体地,在本实施例中,所述步骤S2,具体为:
使用校准台体对电流互感器加载任意分段的故障电流mIn,并通过模/数转换器采集对应的电流波形信号;其中,采样频率Freq=3.2k,则一个周波采样点数为num=64,本发明不进行具体限定,具体可根据需要进行设定;
将模/数转换器采集的电流波形信号中各采样点进行每周波正向排序,Sm[0]、Sm[1]、...、Sm[num-1],每周波采集num个采样点;
获取排序后的前后各j个数据,也即获取采集的电流波形信号中相同数量的最大值和最小值;在本发明中,另j=3,本发明不进行具体限定,具体可根据需要进行设定,以下步骤也将另j=3进行展开;也即获取排序后的前后各三个数据,即:Sm[0]、Sm[1]、Sm[2]和Sm[num-3]、Sm[num-2]、Sm[num-1]。
具体地,在本实施例中,所述步骤S3,具体为:
将相同数量的最大值与最小值对应作差,得到j个最大的峰峰值差值;具体为:
SmΔ1'=Sm[num-1]-Sm[0];
SmΔ2'=Sm[num-2]-Sm[1];
SmΔ3'=Sm[num-3]-Sm[2];
其中,SmΔ1'、SmΔ2'、SmΔ3'分别为三个最大的峰峰值差值;
计算故障电流的j个峰峰值差值的有效均值;具体为:
SmΔ01=(SmΔ1'+SmΔ2'+SmΔ3')/3
其中,SmΔ01为故障电流mIn的三个峰峰值差值的有效均值;
将j个峰峰值差值进行二次作差,得到二次差值;
判断所述二次差值与第一阈值的大小,若二次差值大于第一阈值,则丢弃所述有效均值,并重新计算故障电流的j个峰峰值差值的有效均值;
也即若SmΔ1'、SmΔ2'、SmΔ3'之间的差值超过第一阈值,则丢弃该有效均值,重新计算故障电流的3个峰峰值差值的有效均值;其中,第一阈值为0.2SmΔ1',本发明不进行具体限定,具体可根据需要进行设定。
具体地,在本实施例中,所述重新计算故障电流j个峰峰值差值的有效均值,具体为:对故障电流mIn重复将相同数量的最大值与最小值对应作差,并计算故障电流点mIn的多个有效均值,对多个所述有效均值求平均,得到最优均值;所述最优均值为:
SmΔ=(SmΔ01+SmΔ02+...+SmΔN)/N
其中,SmΔ为故障电流mIn的最优均值,SmΔN为第N次重复计算的有效均值;在本发明中,N为10,本发明不进行具体限定,具体可根据需要进行设定。
具体地,在本实施例中,所述步骤S4,具体为:
重复步骤S2-S3,依次使用校准台体加在电流互感器其他分段故障电流(m+1)In、(m+2)In、...、xIn,分别获取故障电流(m+1)In、(m+2)In、...、xIn的有效均值S(m+1)Δ、S(m+2)Δ、...、SxΔ,并将所述有效均值与各分段故障电流进行匹配记录;当x=14时,依次使用校准台体加在电流互感器其他分段故障电流(m+1)In、(m+2)In、...、14In,分别获取故障电流(m+1)In、(m+2)In、...、14In的有效均值S(m+1)Δ、S(m+2)Δ、...、S14Δ
具体地,在本实施例中,所述步骤S5,包括:
当SΔ≤SmΔ时,I=mIn*SΔ/SmΔ
其中,SΔ为当前时刻采集的电流峰峰均值,I为故障电流。
具体地,在本实施例中,所述步骤S5,包括:
当SmΔ<SΔ≤SxΔ时,I=vIn+In*(SΔ-SvΔ)/(S(v+1)Δ-SvΔ);
其中,SΔ为当前时刻采集的电流峰峰均值,SmΔ为故障电流mIn的最优均值,SxΔ为故障电流为xIn时的有效均值,I为故障电流,vIn为当前时刻所取的分段故障电流,m<v<x,SvΔ<SΔ<S(v+1)Δ,且v为整数,SvΔ为分段故障电流为vIn时的有效均值,S(v+1)Δ分段故障电流为(v+1)In时的有效均值。
具体地,在本实施例中,所述步骤S5,包括:
当SΔ≥SxΔ时,I=xIn+In*(SΔ-SxΔ)/(SxΔ-S(x-1)Δ);
其中,S(x-1)Δ为故障电流(x-1)In的有效均值。
具体地,在本实施例中,所述电流互感器故障电流校准方法可适用于电网中各类电力设备,例如,可用于低压电子式断路器故障电流校准,也支持电量计量功能的电力设备,包括量测开关、其他低压智能开关、集中器以及低压监测单元LTU等,本发明不进行具体限定,具体可根据需要进行适用。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种电流互感器故障电流校准方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、获取电流互感器的故障电流,并进行故障电流分段处理;
S2、取任意分段的故障电流,通过模/数转换器采集对应的电流波形信号,并对采集的电流波形信号中各采样点进行每周波正向排序,获取相同数量的最大值和最小值;
S3、将所述最大值与最小值作差,得到分段故障电流的若干峰峰值的差值,并计算分段故障电流的若干峰峰值差值的有效均值;
S4、重复步骤S2-S3,依次获取其他分段故障电流的有效均值,并进行各分段故障电流的匹配;
S5、根据故障电流各分段的有效均值,对电流互感器各分段对应的故障电流进行校准。
2.根据权利要求1所述的一种电流互感器故障电流校准方法,其特征在于,所述步骤S1获取电流互感器的故障电流,并进行故障电流分段处理,具体为:
根据电流互感器特性进行故障电流0In-xIn分段处理,得到x段故障电流,其中,0In-mIn段电流互感器为纯线性输出,mIn-xIn段电流互感器为非线性输出,x为整数,且1<m<x。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种电流互感器故障电流校准方法,其特征在于,所述步骤S1之后,还包括:
关闭设备电子控制的电流保护功能。
4.根据权利要求2所述的一种电流互感器故障电流校准方法,其特征在于,所述步骤S2,具体为:
使用校准台体对电流互感器加载任意分段的故障电流mIn,并通过模/数转换器采集对应的电流波形信号;
将模/数转换器采集的电流波形信号中各采样点进行每周波正向排序,Sm[0]、Sm[1]、...、Sm[num-1],每周波采集num个采样点;
获取排序后的前后各j个数据,也即获取采集的电流波形信号中相同数量的最大值和最小值。
5.根据权利要求4所述的一种电流互感器故障电流校准方法,其特征在于,所述步骤S3,具体为:
将相同数量的最大值与最小值对应作差,得到j个最大的峰峰值差值;
计算故障电流的j个峰峰值差值的有效均值;
将j个峰峰值差值进行二次作差,得到二次差值;
判断所述二次差值与第一阈值的大小,若二次差值大于第一阈值,则丢弃所述有效均值,并重新计算故障电流的j个峰峰值差值的有效均值。
6.根据权利要求5所述的一种电流互感器故障电流校准方法,其特征在于,所述重新计算故障电流j个峰峰值差值的有效均值,具体为:
对故障电流mIn重复将相同数量的最大值与最小值对应作差,并计算故障电流点mIn的多个有效均值,对多个所述有效均值求平均,得到最优均值;所述最优均值为:
SmΔ=(SmΔ01+SmΔ02+...+SmΔN)/N
其中,SmΔ为故障电流mIn的最优均值,SmΔN为第N次重复计算的有效均值。
7.根据权利要求6所述的一种电流互感器故障电流校准方法,其特征在于,所述步骤S4,具体为:
重复步骤S2-S3,依次使用校准台体加在电流互感器其他分段故障电流(m+1)In、(m+2)In、...、xIn,分别获取故障电流(m+1)In、(m+2)In、...、xIn的有效均值S(m+1)Δ、S(m+2)Δ、...、SxΔ,并将所述有效均值与各分段故障电流进行匹配记录。
8.根据权利要求6所述的一种电流互感器故障电流校准方法,其特征在于,所述步骤S5,包括:
当SΔ≤SmΔ时,I=mIn*SΔ/SmΔ
其中,SΔ为当前时刻采集的电流峰峰均值,I为故障电流。
9.根据权利要求7所述的一种电流互感器故障电流校准方法,其特征在于,所述步骤S5,包括:
当SmΔ<SΔ≤SxΔ时,I=vIn+In*(SΔ-SvΔ)/(S(v+1)Δ-SvΔ);
其中,SΔ为当前时刻采集的电流峰峰均值,SmΔ为故障电流mIn的最优均值,SxΔ为故障电流为xIn时的有效均值,I为故障电流,vIn为当前时刻所取的分段故障电流,m<v<x,SvΔ<SΔ<S(v+1)Δ,且v为整数,SvΔ为分段故障电流为vIn时的有效均值,S(v+1)Δ分段故障电流为(v+1)In时的有效均值。
10.根据权利要求8所述的一种电流互感器故障电流校准方法,其特征在于,所述步骤S5,包括:
当SΔ≥SxΔ时,I=xIn+In*(SΔ-SxΔ)/(SxΔ-S(x-1)Δ);
其中,S(x-1)Δ为故障电流(x-1)In的有效均值。
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