專利名稱：壓流互感器及其測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力電子行業(yè)檢測(cè)用互感器及其測(cè)量系統(tǒng)，具體涉及一種將電壓和電流測(cè)量集成于一體的 壓流互感器及其測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在電力電子行業(yè)中，電壓、電流互感器作為常用的電子器件應(yīng)用于各種相應(yīng)的檢測(cè)系統(tǒng)中，傳統(tǒng)上電壓、電流互感器是兩個(gè)獨(dú)立的實(shí)體，即要在線測(cè)量電流需用電流互感器，而要在線測(cè)量電壓得用電壓互感器，這樣在測(cè)量三相電壓、電流時(shí)得用三套電壓、電流互感器，不僅設(shè)備成本高、維護(hù)量大，而且，由于要保證絕緣距離，避免互相干擾，還導(dǎo)致多個(gè)系統(tǒng)占用大量的空間。此外，現(xiàn)有的各自獨(dú)立的電壓、電流互感器對(duì)后續(xù)的測(cè)量回路與測(cè)量系統(tǒng)來說，還一定程度地影響測(cè)量效果。例如，測(cè)量電流時(shí)需要把互感器輸出電流先轉(zhuǎn)換為電壓再進(jìn)行后續(xù)處理，采樣電阻大小的選取須兼顧到互感器及其系統(tǒng)測(cè)量的靈敏度和系統(tǒng)測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍，因此兩方面都難以達(dá)到最佳。還例如，當(dāng)在線電壓、電流頻譜較寬且相應(yīng)中心頻率超過千赫茲時(shí)，采樣轉(zhuǎn)換電阻及互感器漏感還會(huì)造成互感器變比的微小變動(dòng)。現(xiàn)有技術(shù)下也存在同時(shí)包含電壓互感器和電流互感器的組合式電壓電流互感器，但通常在這種組合式電壓電流互感器的內(nèi)部，電壓感應(yīng)和電流感應(yīng)兩部分在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上仍然是分開的，僅僅是一種機(jī)械上的集成，一定程度上節(jié)省了安裝空間，但成本仍然很高，其測(cè)量回路與測(cè)量系統(tǒng)仍然存在前述的一系列影響測(cè)量效果的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)下的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種壓流互感器及其測(cè)量系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)上把電壓、電流感應(yīng)部分真正地集成于一體，有效地?cái)U(kuò)大了測(cè)量范圍。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種壓流互感器，包括一個(gè)閉環(huán)磁芯、電壓互感原邊、電流互感原邊和壓流互感副邊，所述電壓互感原邊纏繞在所述閉環(huán)磁芯的一側(cè)，所述壓流互感副邊纏繞在所述閉環(huán)磁芯的與所述電壓互感原邊位置相對(duì)應(yīng)的另一側(cè)，所述電流互感原邊設(shè)在所述閉環(huán)磁芯的中心且與所述閉環(huán)磁芯的中心線重合。一種采用所述壓流互感器的壓流互感器測(cè)量系統(tǒng)，包括所述壓流互感器以及順序聯(lián)接的采樣單元、可控增益放大器、抗混低通濾波器、A/D模塊和DSP數(shù)字信號(hào)處理器，所述壓流互感器的副邊聯(lián)接在所述采樣單元的輸入端，所述壓流互感器的電壓互感原邊和電流互感原邊分別聯(lián)接在被測(cè)電路上。所述壓流互感器測(cè)量系統(tǒng)還可以包括供電單元，所述供電單元的輸出端可以分別聯(lián)接所述可控增益放大器、抗混低通濾波器、A/D模塊和DSP數(shù)字信號(hào)處理器的電源輸入端。優(yōu)選地，所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器自動(dòng)地對(duì)采樣并經(jīng)過后續(xù)FFT處理后的電參數(shù)進(jìn)行信號(hào)補(bǔ)償。
進(jìn)行信號(hào)補(bǔ)償?shù)牟襟E優(yōu)選包括(1)預(yù)先對(duì)比設(shè)定模型參數(shù)；(2)將檢測(cè)參數(shù)與模型參數(shù)帶入求解方程計(jì)算出在線電壓與電流值；(3)對(duì)計(jì)算出的被檢測(cè)電參數(shù)進(jìn)行相譜與頻譜綜合補(bǔ)償計(jì)算。所述步驟(I)優(yōu)選包括為一致性好的互感器設(shè)定模型參數(shù)和為一致性不好的互感器設(shè)定模型參數(shù)。為一致性好的互感器設(shè)定模型參數(shù)的方法優(yōu)選為在LCR測(cè)試儀允許使用的條件下，用LCR測(cè)試儀測(cè)出任意一個(gè)互感器在相應(yīng)頻點(diǎn)下的漏感、變比、耦合參數(shù)后錄入系統(tǒng)，作為模型參數(shù)。為一致性不好的互感器設(shè)定模型參數(shù)的方法優(yōu)選為驅(qū)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)入測(cè)試狀態(tài)，將實(shí)驗(yàn)信號(hào)源接入互感器，對(duì)各頻點(diǎn)進(jìn)行壓流信號(hào)在各插值點(diǎn)上掃描輸出，采用相應(yīng)軟件或程序自動(dòng)計(jì)算并自動(dòng)錄入模型參數(shù)。所述步驟(2)的方法為對(duì)比錄入的模型參數(shù)，對(duì)各個(gè)頻點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行三點(diǎn) 插值曲線擬合，求出整個(gè)測(cè)試頻段內(nèi)頻響特性。所述步驟(3)的方法優(yōu)選為對(duì)各個(gè)頻點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換處理，并針對(duì)相位進(jìn)行補(bǔ)償，再進(jìn)行反FFT處理，得到正確的采集數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有益效果為
1.在結(jié)構(gòu)上把電壓和電流的測(cè)量集于一身，克服了電壓或電流互感器是兩個(gè)獨(dú)立的實(shí)體，測(cè)量電流或電壓需要分別采用多個(gè)互感器的不足，擴(kuò)大了儀器的測(cè)量范圍，節(jié)約了硬件開銷；
2.在結(jié)構(gòu)上把電壓和電流的測(cè)量集于一身，克服了多個(gè)系統(tǒng)占用大量空間的不足；
3.對(duì)采樣電阻和互感器漏感造成的互感器變比的微小變動(dòng)進(jìn)行信號(hào)補(bǔ)償，保證了檢測(cè)數(shù)據(jù)的正確；
4.本發(fā)明還附加了更多有益效果節(jié)約磁芯、測(cè)量電路簡(jiǎn)單、混合測(cè)量方便，以及在測(cè)量的同等靈敏度上有了較大的測(cè)量范圍等。


圖I是本發(fā)明的一種實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1，本發(fā)明提供了一種壓流互感器1，包括一個(gè)閉環(huán)磁芯I. 3、電壓互感原邊I. I、電流互感原邊I. 2和壓流互感副邊I. 4，所述電壓互感原邊I. I纏繞在所述閉環(huán)磁芯I. 3的一側(cè)，所述壓流互感副邊I. 4纏繞在所述閉環(huán)磁芯I. 3的與所述電壓互感原邊位置相對(duì)應(yīng)的另一側(cè)，所述電流互感原邊I. 2設(shè)在所述磁芯I. 3的中心且與所述閉環(huán)磁鐵芯的中心線重合，進(jìn)行測(cè)量時(shí)，所述電壓互感原邊I. I和所述電流互感原邊I. 2可以分別聯(lián)接在被測(cè)電路上。本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上把電壓和電流的測(cè)量集于一身，克服了電壓或電流互感器是兩個(gè)獨(dú)立的實(shí)體、測(cè)量電流或電壓得分別用多個(gè)互感器的不足，克服了多個(gè)系統(tǒng)占用大量空間的不足。本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用所述壓流互感器的壓流互感器測(cè)量系統(tǒng)2，包括所述壓流互感器以及順序聯(lián)接的采樣單元3、可控增益放大器4、抗混低通濾波器5、A/D模塊7和DSP數(shù)字信號(hào)處理器8，所述壓流互感器的副邊I. 4聯(lián)接在所述采樣單元3的輸入端，所述壓流互感器的電壓互感原邊和電流互感原邊分別聯(lián)接在被測(cè)電路上。所述測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量電路簡(jiǎn)單，減少了硬件開銷。優(yōu)選地，所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器8對(duì)采樣并經(jīng)過后續(xù)FFT處理后的電參數(shù)進(jìn)行信號(hào)補(bǔ)償。進(jìn)行信號(hào)補(bǔ)償?shù)牟襟E優(yōu)選包括(1)預(yù)先對(duì)比設(shè)定模型參數(shù)；(2)將檢測(cè)參數(shù)與模 型參數(shù)帶入求解方程計(jì)算出在線電壓與電流值；(3)對(duì)計(jì)算出的被檢測(cè)電參數(shù)進(jìn)行相譜與頻譜綜合補(bǔ)償計(jì)算。對(duì)采樣電阻和互感器漏感造成的互感器變比的微小變動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，保證了檢測(cè)數(shù)據(jù)的正確。所述步驟(I)可以包括為一致性好的互感器設(shè)定模型參數(shù)和為一致性不好的互感器設(shè)定模型參數(shù)。為一致性好的互感器設(shè)定模型參數(shù)的方法優(yōu)選為在LCR測(cè)試儀允許使用的條件下，用LCR測(cè)試儀測(cè)出任意一個(gè)互感器在相應(yīng)頻點(diǎn)下的漏感、變比、耦合參數(shù)后錄入系統(tǒng)，作為模型參數(shù)。為一致性不好的互感器設(shè)定模型參數(shù)的方法優(yōu)選為驅(qū)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)入測(cè)試狀態(tài)，將實(shí)驗(yàn)信號(hào)源接入互感器，對(duì)各頻點(diǎn)進(jìn)行壓流信號(hào)在各插值點(diǎn)上掃描輸出，采用相應(yīng)軟件或程序自動(dòng)計(jì)算并自動(dòng)錄入模型參數(shù)。所述步驟(2)的方法優(yōu)選為對(duì)比錄入的模型參數(shù)對(duì)各個(gè)頻點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行三點(diǎn)插值曲線擬合，計(jì)算出在線電壓與電流值，求出整個(gè)測(cè)試頻段內(nèi)頻響特性。所述步驟(3)的方法優(yōu)選為對(duì)各個(gè)頻點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換處理，并針對(duì)相位進(jìn)行補(bǔ)償，再進(jìn)行反FFT處理，得到正確的采集數(shù)據(jù)。為了使所得數(shù)據(jù)更加符合需要，還可以對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次處理。所述可控增益放大器4由所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器8輸出增益控制字對(duì)其進(jìn)行數(shù)字增益控制。所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器8對(duì)經(jīng)過所述采樣單元3、所述可控增益放大器4、所述抗混低通濾波器5和所述A/D模塊7傳遞過來的采樣信號(hào)進(jìn)行信號(hào)補(bǔ)償后，將信號(hào)輸出至控制信號(hào)輸出端口，控制所述可控增益放大器4。通過對(duì)所述可控增益放大器4進(jìn)行數(shù)字增益控制，調(diào)整其放大比，使得所述采樣單元3的采樣信號(hào)動(dòng)態(tài)接近理想精度，同時(shí)在測(cè)量的同等靈敏度上有了較大的測(cè)量范圍。所述測(cè)量系統(tǒng)2還設(shè)有將采樣信號(hào)輸出的輸出設(shè)備9，所述輸出設(shè)備9聯(lián)接在所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器8的數(shù)據(jù)輸出線上。所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器8將信號(hào)補(bǔ)償后得到的正確的采集數(shù)據(jù)傳遞給所述輸出設(shè)備9，供技術(shù)人員使用。在于所述測(cè)量系統(tǒng)2還設(shè)有供電單元6，所述供電單元6分別聯(lián)接所述可控增益放大器4、所述抗混低通濾波器5、所述A/D模塊7、所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器8和所述輸出設(shè)備9的電源端口。所述供電單元6為所述測(cè)量系統(tǒng)2提供保證其正常工作的穩(wěn)壓直流電倉泛。本發(fā)明可以在壓流同時(shí)測(cè)的場(chǎng)合上直接運(yùn)用，也可作為單一的電壓或電流測(cè)試用，節(jié)省整個(gè)系統(tǒng)成本，同時(shí)擴(kuò)大了相對(duì)的測(cè)量范圍；在軟件上設(shè)計(jì)具體的數(shù)據(jù)處理手段，保證實(shí)際的測(cè)量的準(zhǔn)確。
權(quán)利要求
1.一種壓流互感器，其特征在于包括一個(gè)閉環(huán)磁芯、電壓互感原邊、電流互感原邊和壓流互感副邊，所述電壓互感原邊纏繞在所述閉環(huán)磁芯的一側(cè)，所述壓流互感副邊纏繞在所述閉環(huán)磁芯的與所述電壓互感原邊位置相對(duì)應(yīng)的另一側(cè)，所述電流互感原邊設(shè)在所述閉環(huán)磁芯的中心且與所述閉環(huán)磁鐵芯心的中心線重合。
2.一種采用權(quán)利要求I的所述壓流互感器的壓流互感器測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于包括所述壓流互感器以及順序聯(lián)接的采樣單元、可控增益放大器、抗混低通濾波器、A/D模塊和DSP數(shù)字信號(hào)處理器，所述壓流互感器的壓流副邊聯(lián)接所述采樣單元的輸入端，所述壓流互感器的電壓互感原邊和電流互感原邊分別聯(lián)接在被測(cè)電路上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓流互感器測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于還包括供電單元，所述供電單元的輸出端分別聯(lián)接所述可控增益放大器、抗混低通濾波器、A/D模塊和DSP數(shù)字信號(hào) 處理器的電源輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的壓流互感器測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)采樣并經(jīng)過后續(xù)FFT處理后的電參數(shù)進(jìn)行信號(hào)補(bǔ)償。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓流互感器測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)行信號(hào)補(bǔ)償?shù)牟襟E包括(1)預(yù)先對(duì)比設(shè)定模型參數(shù)；(2)將檢測(cè)參數(shù)與模型參數(shù)帶入求解方程計(jì)算出在線電壓與電流值；(3)對(duì)計(jì)算出的被檢測(cè)電參數(shù)進(jìn)行相譜與頻譜綜合補(bǔ)償計(jì)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓流互感器測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述步驟(I)包括為一致性好的壓流互感器設(shè)定模型參數(shù)和為一致性不好的壓流互感器設(shè)定模型參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓流互感器測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于為一致性好的壓流互感器設(shè)定模型參數(shù)的方法為在LCR測(cè)試儀允許使用的條件下，用LCR測(cè)試儀測(cè)出任意一個(gè)互感器在相應(yīng)頻點(diǎn)下的漏感、變比、耦合參數(shù)后錄入系統(tǒng)，作為模型參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓流互感器測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于為一致性不好的互感器設(shè)定模型參數(shù)的方法為驅(qū)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)入測(cè)試狀態(tài)，將實(shí)驗(yàn)信號(hào)源接入互感器，對(duì)各頻點(diǎn)進(jìn)行壓流信號(hào)在各插值點(diǎn)上掃描輸出，采用相應(yīng)軟件或程序自動(dòng)計(jì)算并自動(dòng)錄入模型參數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓流互感器測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述步驟(2)的方法為對(duì)比錄入的模型參數(shù)，對(duì)各個(gè)頻點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行三點(diǎn)插值曲線擬合，求出整個(gè)測(cè)試頻段內(nèi)頻響特性。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓流互感器測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述步驟(3)的方法為對(duì)各個(gè)頻點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換處理，并針對(duì)相位進(jìn)行補(bǔ)償，再進(jìn)行反FFT處理，得到正確的采集數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓流互感器，包括一個(gè)閉環(huán)磁芯、電壓互感原邊、電流互感原邊和壓流互感副邊，所述電壓互感原邊纏繞在所述閉環(huán)磁芯的一側(cè)，所述壓流互感副邊纏繞在所述閉環(huán)磁芯的與所述電壓互感原邊位置相對(duì)應(yīng)的另一側(cè)，所述電流互感原邊設(shè)在所述閉環(huán)磁芯的中心且與所述閉環(huán)鐵芯心的中心線重合。本發(fā)明還涉及一種壓流互感器測(cè)量系統(tǒng)，包括所述壓流互感器以及順序聯(lián)接的采樣單元、可控增益放大器、抗混低通濾波器、A/D模塊和DSP數(shù)字信號(hào)處理器，本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上把電壓和電流的測(cè)量集成于一體,有效地?cái)U(kuò)大了測(cè)量范圍，同時(shí)對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，保證了檢測(cè)數(shù)據(jù)的正確。
文檔編號(hào)G01R15/18GK102707118SQ20121019625
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者李躍武, 陳未遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:北京恒源利通電力技術(shù)有限公司