WO2008083610A1

WO2008083610A1 - Dispositif de mesure du courant et procédé d'étalonnage de ce dernier

Info

Publication number: WO2008083610A1
Application number: PCT/CN2008/000013
Authority: WO
Inventors: Huabin Zhao
Original assignee: Huabin Zhao
Priority date: 2007-01-06
Filing date: 2008-01-02
Publication date: 2008-07-17
Also published as: CN101256204A; CN101256204B; CN101216542A

Description

电流检测装置及其校准方法

技术领域

本发明涉及电能计量领域，特别涉及电流检测及校准技术领域，具体是指一种以

Rogowski线圈为传感器的电流检测装置及其校准方法。

背景技术

目前，公知的以 Rogowski线圈为传感器的电流检测装置（简称 RIS )的校准方法一直不善》有待 ί ~。

当前， RIS装置的量程范围一般覆盖 20A-300KA, 特殊情况下，量值还可以更高。

公知的对 Rogowski线圏的认识，具体请参阅以下文献：

揭秉信《大电测》，北京：工业出版社 1987年 1月

其中，一直是将 Rogowski线圈接积分器即可构成电流检测装置。这种认识已经存在了几十年，它事实上已成为经典理论，不容质疑。即使在这种认识指导下构建的 RIS装置的校准陷入了困境，人们也从来没有怀疑过这种认识本身有问题，却始终将问题归结为 Rogowski 线團的测量原理不完善、有缺陷。

公知的 RIS装置校准方法有以下两种：

( 1 )一种是直接方法，其通过标准电流源输入电流 II , RIS装置测得电流 12，从而可以测出 RIS的校准系数 K = 11/12。

此方法实际上是行不通的，原因很简单：

'首先，若有上百 K安培的高量值的标准电流源，则设备庞大，无法移动，而 RIS也同样设备庞大，无法移动，不具备整体送检条件；若拆开 RIS, 部分送检，则破坏了 RIS工作的基本状^。

这种方法量值传递和溯源的最高量值会受到标准电流源最高量值和负荷能力限制， RIS 的最高量值不能超过标准电流源最高量值。目前，国家法定计量机构所能够提供的标准电流源量值和负荷均较小，约为 100A-1000A, 按此方法，不能对量值高达几百 K安培的 RIS进行量值的传埠和溯源。

( 2 )另一种是间接方法，具体也请参阅以下文献：

揭秉信《大电流检测》，北京：工业出版社 1987年 1月

该方法需要送检 Rogowski线圏，建立实验电路，配置标准互感器，通过将 Rogowski的互感 M和标准互感器 Ms相比较，确定互感系数。然后，将互感系数及整个电路中所有器件的参数，代入整体电路计算公式，从而完成 RIS的校准。按此方法校准 RIS装置，需要将整个 RIS电全部拆开，并测量所有器件的参数。

由于在不拆开 RIS电路的情况下，无法进行校准。因而此方法破坏了 RIS装置的完整性，实际上无实际操作性可言。发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够不限制最高量值、不需要大信号的标准电流源、不需要测定 Rogowski线圈的互感系数、不需要拆开 RIS装置、易实现自动校准、易被人们所共同接受和使用的电流检测装置及其校准方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

该电流检测装置， ^括以 Rogowski线圈所构成的传感模块和积分放大模块，其主要特点是，所述的装置中 ^包括标准可变电压恒压源和具有数个量程波段的分压变换模块，所述的分压变换模块的输入端选择性地与所述的传感模块或者标准可变电压恒压源相连接，且该分压变换模块的输出端连摔于所述的积分放大模块。

该电流检测装置的分压变换模块包括取样电阻单元和波段开关单元，所述的取样电阻单元的输入端选性连接于所述的传感模块的输出端或者标准变电压恒压源的输出端，且该取样电阻单元具有数个可变分压输出端，所述的波段开关单元的输入端选择性地与该数个可变分压输出端中的一个输出端相连接，且该波段开关单元的输出端与所述的积分放大模块的输入端相连接。

该电流检测装置的取样电 P且单元包括依次串联的数个分压电阻，该数个分压电阻选择性摔于所述的传感權块的,出端两端或考所述的标准可变电压恒压源的输出端两端，且相邻的分庄电^^间的引出线连接于对应的寸变分压输出端。

该电检测装置中还包括有切椽开关模块，所述的切换开关模块的固定端连接于所述的分压变换模块的端，且该切换开关模块的切换端选择性 ^与所述的传感模块的输出端或者标准可变电压怛压源的输出端相连接。

该电流检 ¾ 罩的切升关模块的切换端还选择性地使得所述的传感模块与所述的标准可变 ^惮^ 俸专并与谭切换模块的切^端相连接。

该电流检测装皇中还 &括有电跟随模块, 所述的电压跟随模块接入所述的分压变换模块的输出端与所述的积分放大模块的输入端之间。

该对上述的电流检测装置进行枝准的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

( 1 )将所述的分压变换模块与所述的传感模块相连接；

( 2 )将一标准电流源的电流加载至传感模块,检测所述的电流检测装置在分压变换模块处于小量程波段条件下的校准系数;

( 3 )将所述的标准可变电压恒压源接入所述的分压变换模块；

( 4 )检测该电流检测装置在分压变换模块处于不同量程波段条件下的输入输出电压比； ( 5 )根据检测结果得到该电流检测装置在分压变换模块处于不同量程波段条件下的校准系数。

该电流检测装置在分压变换模块处于小量程波段条件下的校准系数，包括以下步骤： ( 21 ) 分压变换模块设置于该标准电流源输出的电流 II大小所能够适合的小量程波段； ( 22 )将分压变换模块设置于小量程波段条件下，测量积分放大模块输出端两端的电压

U1;

( 23 ) 以下公式计算该电流检测装置在分压变换模块处于小量程波段条件下的校准系数 K1:

K1 = 11肌

该对电流检测装置迸行校准的方法中的步骤（22 )为：

将命压变换模设置于维够适合^加载该标准电流源输出电流大小的量程波段。

该对电流检测装置进行校准的方法中的步骤（.3 )为：

将所述的分压变换模块断开与传感模块的连接，并将所述的标准可变电压恒压源与所述的分压变换模块相连接。

该对电疼^:测装置进舞校准方, *中的检测电流检测装置在分压变换模块处于不同量程波段条件下的输入输出电比, 包括以下步骤：

( 41 )将所述的分压变换模块设置于共中一个量程涑段;

( 42 ) 所迷的輛准变电^恒压源输出的电压 U2 的大小设置为该电流检测装置的当前量程波段^的数镇;、

( 43 ) 所述的分放大模块的输出端端的电压 U3;

( 44 )根捧以下公计算该电¾ ^测装置在当前量程蟓的输入输出电压比 3:

K3 = U2/U3; . ( 45 )如果当前量程波段与检测该传感模块的输入电流输出电压比 K1 时的量程波段相同，则第二输入输出电压比 K2 = K3;

( 46 )如果所述的电流检测装置还存在其它量程波段尚未进行检测，则将所述的分压变换模块切换设置于相应的量程波段，并重复上述步骤（42 )。

该对电流检测装置进行准的方法中的得到电流检测装置在分压变换模块处于不同量程波段条件下的校准系数，具体为:

根据以下公式计算该电流检测装置在分压变换模块处于不同量程波段条件下的校准系数

Κ:

Κ = Klx对应量程波段下的 Κ3/Κ2。

该对电流检测装置进行楝准的方法中的步骤（1 )之前还包括以下步驟：

( A1 )将所述的变换模块断开与传感模块的连接；

( Α2 )将一标准电流源的电流加载至传感模块，检测该传感模块的独立输入电流输出电压比、传感模 ^：中 Rogowski线圈的内阻以及分压变换模块输入端的电阻。

该对电¾¾^装置进特枝准的方法中的检测传感模块的独立输入电流输出电压比、传感模块中 Rogowski线圏的内阻以及分压变换模块输入端的电阻，包括以下步骤：

( A21 )将该标准电流濂输出的电流 Is的大 '』殳置为该电流检测装置的最小量程波段内的数值；

( A2 ) 蚩传 φ模块输出端两端的.电压 L¾;

( A23 ) _:根据以下公计算该传感模块的输入电流输出电压比 Ks:

Ks = Is/Us;

( A24 )测该感块中 Rogo^ki线围的输'出鴣两端的电阻 Rs;

( A25 ): 章模块输^ V端端的电阻 Rf- 对电流 ^置进行准的方法的得到电 ¾^检测装置在分压变换模块处于不同量程波段 H ,下的校准系，具体为: - 根据以下式计算^ 测装置在命压换模块处于不同量程波段^ ft下的校准系数

.,. K ^Ksx不同量程波段下的 K3x ( Rf+Rs ) / ( RfX

该对电 ¾ ^ 巷置行校准的方法中的电检测装翠中还包括有切换开关模块，所述的切换并关模^的定端连接所述的分压变换模块的输入端 , 且该切换升关模块的切换端选择性地使得所述的传感模块与所述的标准可变电压恒压源依次串联并与该切换开关模块的切换端相连接，所迷的步骤（ 3 )为：

将所述的传權块与所述的标准可吏电压恒压源依次串联并与该切换开关模块的切换端相连接。

该对电流检测装置进行校准的方法中的检测电流检测装置在分压变换模块处于不同量程波段 ^下的输入输出电压比，包括以下步骤：

( 41 )将所述的分压变换模块设置于其中一个量程波段；

( 42 )将所述的标准可变电压恒压源输出的电压 U2 的大小设置为该电流检测装置的当前量程波段内的数值；

( 43 )测量所述的积分放大模块的输出端两端的电压 U3;

( 44 )根据以下分式计算该电¾ ^测装置在当前量程波段的输入输出电压比 K3:

K3 = U2AJ3;

( 45 )如果当前量程波段与检测该传感模块的输入电流输出电压比 K1 时.的量程波段相同，则第输入输出 ¾压比^2 = {：3；

( 46 )如果所述的电流检测装置还存在其它量程波段尚未进行检测，则将所述的分压变换模块切换置于相应量程波段, 并重复上述步骤 ( 42 )。.

该对电流检测装置进行校准的方法中的得到电流检测装置在分压变换模块处于不同量程波段下的校准系数，具体为：

根据下公式计算该电流检测装置在分压变换模块处于不同量程波段条件下的校准系数

K:

)■:: K = K1 对应量下的 Κ3/Κ2。

该对^ ^ ^? ^行校准的方法中的步骤（ 1 )之前包括以下步骤：

( A1 )将所迷的分变换模块斯开与传感模块的连接;

( Α2 ) 一标电^ 的电流加至传感模块，检测该传感模块的独立输入电流输出电压比。 ■' ' ： ·

该对电流^^ ^^ 行准 ^方法中的锋测传感模块的独立输入电流输出电压比，包括以下步骤:

( A21 ) 该, 准电流^犄出^电流的大小设置为该电测装置的最小量程波段内的数值； ( A22 )测量该传感模块输出端两端的电压 Us;

( A23 )根据以下 ^式计算该传感模块的输入电流输出电压比 s:

Ks = Is/Us„

该对电流检测装直进行校准的方法中的得到电流检测装置在分压变换模块处于不同量程波段条件下的校准系数，具体为：

根据以下公式计算该电 ¾^测装置在分压变换模块处于不同量程波段条件下的校准系数

K:

K = Ksx不同量程波段下的 K3。

该对电流检测装置在不包括电压跟随模块的条件下进行校准的方法中的步骤（3 )为：将所述的分压变换模块断开与传感模块的连接，并将所述的标准可变电压恒压源与所述的分压变换模块相连接。

该对电流检测装置进行校准的方法中的检测流检测装置在分压变换模块处于不同量程波段糸下的输入输出电压比，包括 1¾下步骤:

( 41 )将所迷的分压变换模块设置于其中一个量程波段;

( 42 ) .将所述的标可变电压恒源输 iii的电压 U2 的大小设置为该电流检测装置的当前量程波段内的数值;

. ( 43 )测量所述的积分放大模块的输出端两端的电压 U3;

( 44 )根择以下公算该电测装置在当前量程波段的输入输出电压比 K3：

K3 = U2/U3;

( 45 )如果^前章程波段与检测该传感模的入电流输出电压比 K1 时的量程波段相同，则第二输入输出电^比 K2 = K3;_:

( 46 ) '如果所述的电流检测装翠还存在其它量程波段尚未进行检测，则将所述的分压变换^ t切换谀盍于相应的章程波段, 并重复上迷步骤（42 )。

该对电流检测装置 ¾行校准的^法中的步 W ( 1 )之前还包括以下步骤：

( A1 )将的换模块并与传感模的:连接;

A2 检爾 ^ t中 Rogo ^ci^线困的内阻、该分压变换模块处于不同量程波段条件下的输 Λ端电! ^f且、.该传感模块的独立输入电流输出电压比。

该对电 ^雾 ^亍枚准的方法的检测传感模块中 Rogowski线圏的内阻、分压变换模块处†不同 *程段条 4下的输入端电阻、传感模块的独立输入电流输出电压比，包括以下步骤：

( A21 )该标准电 φ溽输出电^ Is;

测童该传^^：输出端两端的电庄^;

( A23 )根据以下公式计算该传感模块的输入电流输出电压比 Ks:

Ks = Is/Us;

( A24 )将该标准电流源输出电流关闭；

( A25 )测量该传感模块中 Rogowski线圈的输出端两端的电阻 Rs;

( A26 )测量该分压变换模块处于不同量程波段条件下的输入端电阻 R3;

( A27 )如果当前量程波段与检测该传感模块的输入电流输出电压比 K1时的量程波段相同，则第二输入端电 |?a R2 = R3;

( A28 如果所述^电检测裴直还存在其它量程波段尚未进行检测，则将所述的分压变换模块切换设：置于相禽量程波段, 并重复上迷步骤（ A26 )。

该对流检置进行准的方法中的得到电流检测装置在分压变换模块处于不同量程波段条件下的校^系数， ^;;真体为：

根据以: 公计^ 电测蓼置在分压换模块处子不同量程波段条件下的校准系数

K:

K Ksx对^量裎下 Κ3χ (对应章程下 R3 + Rs ) / (对应量程下 R3 )。该对％流检测装置进行徠准的方法中的得到电¾¾脸测装置在分压变换模块处于不同量程波段条件下的校准系 t，具体为：

根据以下公式计算该电流检测装翠在分压变换模块处于不同量程波段条件下的校准系数

附图说明. ·

, 1表本发明的电: 测装置的电^^理^。 ―

图 2a、 2b、 2c和 2d分别是图 1中⑤-切换开关的四种连接状态图。其中：

① -标准可变交流电压恒压源，模拟 Rogowski线團提供电压信号

② -标准可变交流电流源

③ -垂直穿过 Rogowski线圈的金属导体

④ -Rogowski线圈

(|)-切换开关'

掷接状夸一触点 g、 a，： ^¾触点 h、 b):

串联 ¾)- ogowski:线圏, 断开①-标准可变 ¾流电压恒^源；掷连接状^ - (连接触点 g、 j, 连摔接解 h、 k ):

断开④ -Rogowski线圈，夸联①-标准可变交流电压恒压源；掷连接状态三 (连接接触点 a、 j，连接接触点 h、 b,连接接触点 g、 k): 串联 Φ-Rogowski 團，串联 ( -标准可变交流电压恒压源；

⑥ -取样^阻

⑦ ：：

掷接^ 程；

掷接点 d接通^大量程；

掷接触接 i¾较小童程;

掷接触点 f接 ifi最小量程。 Φ - 鋒 :

-积放^器具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

该电流检测装置，包括以 Rogowski线圏所构成的传感模块和积分放大模块，其中，所述的装置中还包括标准可变电压恒压源和具有数个量程波段的分压变换模块，所述的分压变换模块的输入端选择性地与所述的传感模块或者标准可变电压恒压源相连接，且该分压变换模块的输出端连接于所述的积分放大模块。

其中，所述的分压变換模块包括取样电阻单元和波段开关单元，所述的取样电阻单元的输入端选^性地连接于所述的传感模块的输出端或者标准可变电压恒压源的输出端，且该取

而且，本发明的电流检测装置中还包括有切换开关模块, 所述的切换开关模块的固定端连接于所述的分压变换模块的输入端, 且该切换开关模块的切换端选择性地实现以下功能：掷连摔状态,一串 ④ -Rogowski线圏，断开① -标准可变交流电压恒压源；

掷连择 ^ 断 Φ-RogQwski线團, .串联①标准可交流电压恒压源；

梆棒接雜联④ rRogowSki线圏, 串联①-标准可变交流电压恒压源；

掷连槔状态^断开④ilogowski,线圏，：渐开① -标准可变交流电压恒压源。

即, :选择性与所的传^模的出端或者标准可变电压恒压源的输出端相连接，或者使得所^的模 : , 的标准可变电压燒压源依次串联并与该切换开关模块的切换端相 ' .■:: · .

该电流装置中 ^以抟有电^ 随模块，所迷的电跟随模块接入所述的分压变换模块的输端 ^迷„分放大模块的输入端间，在下的具体实施方案中，第一种方案 Ψ是' 抟的方聿中是的，第三种 ^案申是不包括的。该对 ^述的^流检直进行准的法，包括以下步骤：

. ( 1 ) ^^^^分 ^变换模块与所的传感 ^相连接；

( 2 )将一准电流源的电流加载至传感模块，检测该电流检测装置在分压变换模块处于小量程波段条件下的枝准系数，包括以下步骤：

( a )将分压变换模块设置于该标准电¾源输出的电流 II大小所能够适合的小量程波段；

( b )测量该传感模块输出端两端的电压 U1 ;

( c )根据以下公式许算该电流检测装置在分压变换模块处于小量程波段条件下的校准系数 K1 :

Kl = I1/U1;

,( 3 )将所迷的标准可变^ <压恒压源接入所述的分压变换模块，具体为：

接入^ r式一，将所的分压变换模块断开与传感模块的连接，并将所述的标准可变电压恒压源与 j斤述的分压变换^块相连接; 或者：

接入方 ·^，：将所^^传感模与所述的标准可¾电压恒压源依次串联并与该切换开关模块的切相连接

接入方式被方案^ ~、方案三采用，接入方式被方案二采用。

( 4 ) '检 ¾电¾ ^测裴覃在分厚换模块处于不同量程波段^ 下的输入输出电压比，包括以下步骤：

( 5 )在采用方案: ^、方案二条件下，根据检测结果得该电 »测装置在分压变换模块处于芊同量校准系数，体为:

(A1)将所述的分压变换模块断开与传感模块的连接；

(Α2 )将一标准电流源的电流加载至传感模块，检测该传感模块的独立输入电流输出电压比、传感模块中 Rogowski线困的内阻以及分压变换模块输入端的电阻，包括以下步骤：

( a )该标准电流源输出电流 Is;

( b ) ,测量该传感模块输出端两端的电压 Us;

(c)根据下公式耳该传感模块的榆入电流输出电压比 Ks:

Ks = Is/Us;

( d 测量 ¾ 感模块中 Rogowski ^围的输出端两端的电阻 Rs;

(e) ¾量¾分压变找模块输入端端的电阻 Rf;

此时〖得到电 ¾ ^测装置在分变换模块处于不同 *程波徒条件下的校准系数，具体为： - . ■

根据以下公 ^计算该电测装置在分压变换模块处于不同量程波段 ^下的校准系数 : . ，·+ '

K = Ksx不同量程波段下的 K3x (Rf+Rs) / (Rf);

或者，釆方案条件下，该方法中的步骤 ( 1 )之前还包括以下步骤：

( A1)将的夯在变换模开传感模块的连锋;

准 ΐ¾濂电裁^ 感模，检测该传感模块的独立输入电流输出电压比，. '包持 '以步'骤: '： .■ '

i ) _t该标准电; 电流 is;

(b)测 *该传棱块输出端两端的电压 us; -

( ^ ^算该传感^ 的输；电流输出电压比 Ks:

： Ks = Is/Us„

此时，「得到测置在分变採模块^于不同量程波段条件下的校准系数，具体为： .

根据以公 ¾算电流检测装置在分压变换模块处于不同量程波段下的校准系数 κ:

K = Ksx不同量程波段下的 K3。

或者，在耒用方案三奈件下，该方法中的步骤（ 1 )之前还包括以下步骤：

(A1)将所述的分压变採模块断开与传感模块的连接；

( Α2 )将一标准电流源的电流加载至传感模块，检测该传感模块的独立输入电流输出电压比、传感模块中 Rogowski线圈的内阻以及分压变换模块处于不同量程波段条件下的输入端的电阻，包括以下步骤：

(a)该标准电流源输出电流 Is;

( b )测量该传感模块输出端两端的电压 Us;

( c )根挺！ ¾下公式计算该传感模块的输入电流输出电压比 Ks:

s = Is/Us;

(d)将标准电流源输出电流关闭；

(e)测章该传感模中 Rogowski线團的输出端两端的电阻 Rs;

(f: 「测量该夯庄变换構块处于不同量程波段下的输入端电阻 R3;

( g WP果当前量程波段与检测该传感模块的输入电流输出电压比 K1时的量程波段相同，则第二输入端电阻 R2 ；

(h)如果所述的电流检测置还存在其它量程波段尚未进行检测，则将所述的分压变换模块切换设置于相应的量程波段，并重复上述步骤（f)。

此时,,得到该电 ¼測装置在分压变椽模块处于不同量程波段条件下的校准系数，具体为： . ' ·

测装翼在分压变换模块处于不同量程波段下的校准系数

Κ: ..

对^ ¾桎F Κ3χ ('对应量程" P 3 + Rs ) / (砷应量程下 R3 )。

或者？ ':. : :'■ '::： · -：：： . '■' : - '.' '

得到该电测捧置在分压換模^：处 f不同量程波段条件下的校准系数，具体为：据下公该电 , 测笨置分压变换模块于不同量程波段下的校准系数

在实^庳用垂中， :雄明的棊 4路线如下: 方案

Ks, Rogowski线圏的内阻 Rs，分压器

给 Rogowski线圏通过标准电流源的电流 Is (如 100A ), 测量 Rogowski两侧的电压 Us (如 IOIHV ), 计算电电压比 Ks = Is/Us (如 lOA/mV )。因测量过程电流为零，无内阻损耗，因而 Ks是一个常量，可以应用到其他几百 KA的高量值量程。

测量 Rogowski线圏的内 Rs和分压器输入端电阻 Rf。

第二步，求 RIS系统小量程下的校准系数，即输入电流输出电压比 Kl。

切换分压器到小量程（如 200Α ),给 Rogowski线圈通过标准电流源的电流 II (如 100A ), 读取 RIS测章的电流 U (用电压表示，如 10V ), 计算电电压比 Kl = I1/U (如 10 )。

第三步，求信号处 ¾路的不同量程的输入输出电压比 K3。

断开 Rogowski ¾取样阻连接， '切分压器到不同量程，给分压器原连接 Rogowski线囷的两端^ 电压 U2 (如 10mV-100mV-lV-10V-100V )，电压大小与 RIS当前量程范.围内电流在 Rogowski线圈上感应 ^电压相当，读取 RIS测量的电流 U3(用电压表示)，计算不同 ¾程 J 输输电压比 K3 U2/U3。

若 K3的量程与 -K1的章程相 !¾ , 则 K2 = K3。

第? 5步，求 RIS装置的不同量程校准系数 ^

将 KDK3/K2即^ 到不同量程（如 100A-lkA-10kA-100kA-1000kA )下的校准系数 K。将 χ χ (i f+ Rs ) / ( Rf)即可得到不同量程（如 100A-lkA-10kA-100kA-1000kA ) 下的校准系数。：

请参所示，„是方案的校准方法的具体实施过的进一步说明：

第步,. R^o^yski'线圈的输电流输出电压比 Ks， Rogowski线圈的内阻 Rs，分压器输入端电阻 Rf„K

„开呆⑤ ,.掷摔#态四, 断开 Rogowski线圈④，并开标准可变交流电压恒压源

①; （如 10mV );

测量^ ¾oWski线歸的,：内 P且 Rs, 即为图 1中为 M、 N两点间电阻（如 ΙΟΟηιΩ);

测量分压器输入端电 f且 Rf, 即为图.1中的 T、 Υ两点间电阻（如 50Ω )。

笫二步，求 RIS系统 '〗、,量程下的校准数，即输入电流输出电压比 Kl„

将双掷开关⑤，掷连接状态一，即串联 Rogowski线團④；

将波段开关⑦，掷接触点 f接通最小量程；

使标准可变交流电流^②输出 RIS最小量程内的电流 11(电流要在此量程内，电流太大，易烧坏设备；电流太小，不便测量。例如最小量程为 20A~200A, 电流取 ΙΟΟΑο );

测量 RIS输出的电压 Ul，即为图 1中的 P、 Q两点间电压（如 10V);

计算电 ; 电压比 K1 ,= I1U1 (如 10A/V); K1即为小量程下的校准系数。

注意：'.该第二步不表定要选择最小量程。只要标准可变交流电流源②输出电流大小能满足的都寸以。

第三^，求 ^的术同量轾的输 Λ ^出电压比 K3。

将双开 ©_? ^连接状态二，即串联标准可变交流电压恒压源①；

选择量程， .将波段开关⑦，掷到某接触点。 ,

使标准"^ £交¾^电#悸压源①提供电压 U2，电压大小不超出 RIS装置检测当前量程电流时 Rbgowski线 ¾端电 ¾围。

测量 RIS'输: 端的 ¾压 1^ 图为、 Q两点;间电压；

计算 ¾前量^的输 ^输出电压比 K3 = U2/U3;

切採^段开 ⑦到其他量程，照上面的方法，计算出其他量程的输入输出电压比 K3.

步，求 o owski线圈的输入电输出电压比 s。给 Rogowski线圏通过标准电流源的电流 Is :fc* )θλ), :^^Rp^>wski ^侧^电& Us (如 10mV )，计算电^电压比 Ks = Is/Us (如 10A^mV)C t程电流为零，无内阻损耗，因而 Ks是一个常量，可以应用到其他几百: iA^¾¾ f程）：，

第步，求 RIS系！^、量程下的校准系数，即输入电流输出电压比 Kl。

交流恒压源输出电压 U2 (如 10mV-100mV-lV-10V-100V ), 电压大小与 RIS当前量程范围内电流在 Rogowski线圏上感应的电压相当，读取 RIS测量的电流 U3(用电压表示)，计算不同量程下输入输出电压比 K3 == U2 U3。

若 K3的量程与 K1的量程相同，则 K2 = K3。

第四步，. 求 RIS装置的不同量程校准系数。

标准 ¾來流源②输出；最小量程内的电流 II (电流要在此量程内，电流太大，

①；：： „

: f^,¾« A@, 掷到某接触点。.

使标准可变交流电惲压源①提供电压 U3，电压大小不超出 RIS装置检测当前量程电流时 Rogowski线圏两端的电压范围。

测量 RIS输出端的电压 U2，图中为 P、 Q两点间电压；

计算当前量程的输入输 it电压比 K3 = U3/U2;

切换波段开关 (¾到其他量程，按照上面的方法，计算出其他量程的输入输出电压比 K3。若 Κ3量程与 K1量程相同，则 K2 = K3;

第四步，求 RIS装置的不同量程校准系数。

Κ = Κ1 χ对应量程下 K3/K2; 或者：

K = Ksx对应量程下 Κ3。

方案三：： · "

第，求系¾ '、量程下的校准系数，即输入电^ 出电压比 Ki。

¾换压器到^ ^k200A ),给 Rdgo sfci线團通过标准电流源的电流 II (如 100A )，读取 RIS 章的电流 '(用电压表示，如 10V ), 计算电电压比 K1 = I1/U (如 10 )。

第二步，'求: ₀^^^ 團 ^输入电' 输出电压比 Ks, Rogowski线圈的内阻 Rs，分压器不同量程¾输入端阻 ί _:。

给 Rogowski ^ 通过标准电^源的电流 Is (如 100A ), 测量 Rogowski两侧的电压 Us

程范围：读取 RIS测暈的电流 U3(用电压表示)，

计算不同量释 ^裨^输出电比 K3 = U2 U3。

若的 ϊ¾与量程相同, 则 Κ2 = 3„ ：第四步，求 RIS 置的不同量程校准系数。

K = 对应程卞 3X ' (对应量程下 R3 + Rs )〃对应量程下 R3 )。

或者 =：:■: -

K = Κΐχ对应量程下 K3/K2X (对应量程下 R3 + Rs ) / (对应量程下 R2+Rs );

即可得到不同量程（如 lOOA-lkA-lOkA-lOOkA-lOOOkA )下的校准系数 K。

请参阅图 1所示，下面是方案三的校准方法的具体实施过程的进一步说明：

第一步，求 RIS系统小量程下的校准系数，即输入电流输出电压比 Kl。

将双掷开关⑤，掷连接状态一，即串联 Rogowski线圈④；

将波段开关⑦，掷接触点. f接通最小量程；

不同量程的输入端电具 R3。

将双掷开关⑤，连接状态四，断开 Rogowski. 圈④，并断开标准可变交流电压恒压源

①； ■ 间电 (如 10mV );

"]量 ^ogowsl^ 内:阻 Rs, 为图 1中:为 M、 N两点间电阻（如 ΙΟΟπιΩ );

测糞食 1 同的 ^"入端电阻 3, 即为图 1中的 T、 Υ两点间电阻（如 50Ω )。若的量禪与 K1 ; 章禪相同，则 R2 = R3。

第 4歩，^ 处赛电路 ^同章程的输出电库比 3。

将双掷开关⑤，掷连爭态二，即串联标准可变交流电压恒压源①；

选择 ¾裎,：：波段 ^:⑦，掷到某接触点。 ' 装置检测当前量程电流

切换波段开关⑦到其他量程，按照上面的方法，计算出其他量程的输入输出电压比 K3. 若 K3的量程与 K1的量程相同, 则 K2 = K3;

第四步，求 RIS装置的不同量程校准系数。

K = Ksx对应量程下 Κ3χ (对应量程下 R3 + Rs ) / (对应量程下 R3 )。

或者：

K = Kl x对应量程卞' K /K2x (对应量程下 R3 + Rs ) / (对应量程下 R2+Rs );

采用 T本明的电^：测装置;和校准方法，：由于其所需的仪器均比较常见，电压表、电流表^准比: ¾US ¾标定的准确度高一个或两数量级，标准电流源只要 100A左右，标准电源^ 几毫到伏，逸 *全部都是国家法定计量机构中常见的小型移动仪器，从而公众从导的技^声堍中解脱出来，并找出了公知的 RIS蓼置不可高量值传递和溯源的根源；到.^易祐 .、厂商、用户、第三方国家法定计量机构所共同接受和使用的新的简便可杼^ IS:装覃^ ^ 方法，从 ft有力推动了 RIS装置的实用化和行业推广应用。

在此^明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改变换而 -不背 ^ 的精神和范围。 gj jtt，说明书和附 ¾应被认为是说明性的而非限制性的。，；： ' '

Claims

权利要求

1、 ¾流 ¾ ^：,^包括以； Rogriwski线團所构成的传感模块和积分放大模块，其特征在于，所述的装直中还包括标准可变电压恒压源和具有数个量程波段的分压变换模块，所述的分压变换模块的输入端选择性地与所述的传感模块或者标准可变电压恒压源相连接，且该分压变换模块的输出端连接于所述的积分放夫模块。

2、根据权利要求 1所述的电流检测装置，其特征在于，所述的分压变换模块包括取样电阻单元和波段开关单元，所述的取样电阻单元的输入端选择性地连接于所述的传感模块的输出端或者标准可变电压恒压源的输出端，且该取样电阻单元具有数个可变分压输出端，所述的波段开关单元的榆端选择性地与该数个可变分压输出端中的一个输出端相连接，且该波段开关单元的输出端与所述的积分放大模块的输入端相连接。

³、舞求斩 ^电流检测装置，其特征在于所述的取样电阻单元包括依次串联的数个分压电阻, 该个分压电阻选择性地跨接于所述的传感模块的输出端两端或者所述的标可变压恒压愈 Φ端两端，且相邻分压电阻之间的引出线连接于对应的可变分压输出端。' .

4、根据权利要求 1至 3中任一项所述的电测装置，其特征在于，所述的装置中还包括有切换开关模块, 所述的切换开关模的固定端连接于所述的分压变换模块的输入端，且该切换开块的 "t刀换择性地与所^的传感模块的输出端或者标准可变电压恒压源的输出端相连接。

_5、根据权利要求 4所述的电流检测装置，其特征在于，所述的切换开关模块的切换端还选择性地 ^jf^i^l传舞裤块与所述的标准可康电厍恒压源依串联并与该切换开关模块的切换端相^ "。： ' .

6、根据权利要求 1至. '3中任一项:所逸的电 ϋ测装置，其特征在于，所述的装置中还包

系数。

8、根据权利要求 7:所述的对电流检测装置进行校准的方法，其特征在于，所述的电流检测装置在分压变换模块处于小量程波段条件下的校准系数，包括以下步骤：

( 21 分厍变换模块设置于该标准电流源输出的电流 II大小所能够适合的小量程波段； ( 22 )将务压变换模块设置于小量程波段条件下，测量积分放大模块输出端两端的电压

U1;

.( 23 )根据以下公 ^计算该电流检测装置在分压变换模块处于小量程波段条件下的校准系数 K1: ：

: K1 =丽 1。

9、根杈利要求, 8;：所蜂的对电流检测装置进行校准的方法，其特征在于，所述的步骤 ( 22 ) 为： . ■· ... ·- . ,

将分压換模块设置 f能够适合所加栽该标准电流源输出电流大小的量程波段。

10、捧据利要求 :8所的对电检测装置进校准的方法，其特征在于，所述的装置中还包括有电压^:随模块 ., '所述的电压跟随模块接入所述的分¾变换模块的输出端与所述的

电流检覃存分 ^ 模块处于不同量程波段条件下^输入输出电压比，包括以下步骤：

( 4i 换模块设置其中个量程波威;

, .( 42 ¾ 所 ^的准可电压惮压源输 ^电压的大小设置为该电流检测装置的当前量程段内数值； , ：

( 43 ¾章所大模块的输 Φ端两端的电压 U3;

. ( 44J)根据以下今式计算该电»测装覃在当前量程波段的输入输出电压比 3:

K3 = U2/U3; .

( ⁴⁵ 量稱段与检测该传感模块的输入电流输出电压比 K1 时的量程波段相同，则第二输入输出电压比 K2 = K3;

(46)如果所述的电流检测装置还存在其它量程波段尚未进行检测，则将所述的分压变换模块切 i i i相程波段, J:童复上述步骤（ 42 )。

12、禪据权利要求 11所述的对电流检测装置进行校准的方法，其特征在于，所述的得到电流检测装直在分压变换模块处于不同量程波段 ^下的校准系数，具体为：

根据以下公式计算该电流检测装置在分压变换模块处于不同量程波段 ^下的校准系数

K:

K = Κΐχ对应量程波段下的 K3/K2。

13、根据权利要求 11所述的对电流检测装置进行校准的方法，其特征在于，所述的步骤 ( 1 )之前还包括以下步骤：

( A1 )将的分庄变换模块断开与传感模块的连接；

( Α2 )将一标准^充源的电流加载暴传感模块，检测该传感模块的独立输入电流输出电压比传感模块中 RogQ>ysid线圏的'内阻以及分压变换模块输入端的电阻。

14、 ,根据权舞： ^ "迷的对电流检测装置进行校准的方法，其特征在于，所述的检测传感模块的独立输入电流输:出电压比、传感模块中. Rogowski线圏的内阻以及分压变换模块输入端:的电阻，包括以下步骤:

(A21) ΐ拿标准电流源输出电流 Is;

(A2 )测量该传模块输出端两端的电压 Us;

( ) 下^ ¾( 算该传 ^模块的输入电流输出电压比 Ks_:

'' ';···,·.. . Ks = Is/Us; .

( A24)测量'该传感块中 RQgowski线圏的输出端两端的电阻 Rs;

J A25 ；测^ ^ ^块输入两端的 ^电阻 Rfo . '

15、根权利要求;； ^ i ^的对电流检测装置进行校准妁方法，其特征在于，所述的得到电流检 ^分块处于不同量程波段条：件的校准系数，具体为：

: ：：_: -,： - , .一 .： '一'

,. K - Ksx不同量程下的 Κ3χ ( Rf+Rs ) I ( RfX

,16、鐸^利要求 '8 述的对电流检测裴 ^^行校准的方法，其特征在于，所述的电流检测装置还包¾有切换开关模块，所迷的切换开关模块的固定端连接于所述的分压变换模块的输人端 J且切换关模块的切换端选择性地使得所迷的传感模块与所述的标准可变电压' 1^¾源¼ ^串并 ^开关模^ ,换端相连接所迷的:步驟（3 )为：

将所迷 ^传: 模块与所述的标准可变电压恒压源依次串联并与该切换开关模块的切换端相连接。

17、根据权利要求 16所述的对电流检测装置进行校准的方法，其特征在于，所述的检测电流检测装真在分压变换模块处于不同量程波段条件下的输入输出电压比，包括以下步骤：

( 41 )将所述的分压变换模块设置于其中一个量程波段；

( 42 )将所述的标准可变电压恒压源输出的电压 U2的大小设置为该电流检测装置的当前量程波段内的数值;

( 43 )测量所述的积分放大模块的输出端两端的电压 U3;

( ⁴⁴ )根据以卞今计算该电 ¾|装置在当前量程波段的输入输出电压比 Κ3:

' Κ3 = U2/U3;

： ( 45 ) 果前量釋波段与检测该传感模块的输 Λ电沭输出电压比 K1 时的量程波段相同， !)第 ^ ^输 ¾J ;Kii 2 = K3_r; ' .. ：': ：

( 46 _:)如果所 ^的电流检测装置还存在其它量程波段尚未进行检测，则将所述的分压变换模块切换设于相应 ^量程波段，并重复上步骤 ( 42 )。

18、根捧权利要求17所述的对电流检测装置进行校准的方法，其特征在于，所述的得到电流检测置在分压卑换模块处于不同量寿呈波段条件下的校准系数，具体为：

计 ¾电测舉！ ^分厍 ¾ 模块处乎不同量程波段条件下的校准系数

其特征在于，所述的步骤

( A2 )将；^标准流源的电¾ ^栽传感模块，检测该传感模块的独立输入电流输出电压：.：:

20 要求 ί9所迷的对电流检测装置进行校准的方法，其特征在于，所述的检测传感模块的独立输入电專输出电压包括以下步骤：

( AgJ ) :该 ^电流源输出电流 Is; (Λ¾ )：章谭输出端两端的电压: ^Us;

A23 ) 以1¾¾ ^算该传感块的输入电流瘉出电压比 Ks: Ks = IsUs。

21、根据权利要求 20所述的对电流检测装置进行校准的方法，其特征在于，所述的得到电流检测装置在分压变模块处于不同量程波段 ^下的校准系数，具体为：

根据以下公式计算该电测装置在分压变换模块处于不同量程波段条件下的校准系数

K:

K = Ksx不同量程波段下的 K3。

22、根据权利要求 8所述的对电流检测装置进行校准的方法，其特征在于，所述的步骤 (3)为：

将所^的分变换模^:断开与传感模块的连接，并将所述的标准可变电压恒压源与所述的分压变换^:相连铁

23、 ¾ *^<] ^ "述的对电流检测装置进行校准的方法，其特征在于，所述的检测电^ ^ 装畧在压抉模处于不同. ¾程波段务降下的输入 ^出电压比，包括以下步骤：

( 41)将所蜂的分压变换模块设置于其中一个量程波段;

(42)将所 ¾的标准:可变电压恒压源输出的电压 U2的大小设置为该电流检测装置的当前量程波段内的值； .

(43 )测量所 i4的积分放大模块的输出两塢的电压 U3;

(44) 据以下算该电流检测装置在当前量程^:段的输入输出电压比 K3:

. · : ':: R3 = U2U3; . -

(45)如果当前查程；皮段与检测 i亥传感模块的输入电流输出电压比 K1 时的量程波段相同，则第出 4Α Κ2 = Ι ;

,(46 )如果所的流鎿测装置还存在其它量程波段尚未进行检测，则将所述的分压变换模块 ΐ程波段，；:并重复上述骤（ 42),：

?4、: i ;^f e 3所^的对流检测装置 ϋ行校准的方法，其特征在于，所述的步骤

( 1 )之前还包下榦:：

分卑换模块断开与传感模块的连接;

( Α2)检测该传感模块中 Rogowski线圏的内阻、该分压变换模块处于不同量程波段条件下输端该传感块的独立输电输出电压比。：

25、据权^ ] ^ ^所述的对电 ^¾检装草进行校准的方法，其特征在于，所述的传感阻、

( A22 )测量该传感模块输出端两端的电压 Us;

s = Is/Us;

( A24 )将该标准电流源输出电流关闭；

( A25 )测量该传感模块中 Rogowski线圈的输出端两端的电阻 Rs;

K: .. , ·:'■

K =.Ksx对应量程波橾下的 ^3 （对应程波徒下的 R3 + Rs ) / (对应量程波段下的 R3 )。

27、根 ^] 求¾ 迷的对电棒测装进行校准的方法，其特征在于，所述的得到电 ¾^测装置在 ^压^蜂模块处于不同量程波下的校准系数，具体为：

根据以下公式算电,测装置在分压变换模块处于不同量程波段条件下的校准系数

K:

K iii:x ¾^^ :K3^2x( 应量程波段卞 Rs )/(对应量程波段下 R2 + Rs )。