基于罗科夫斯基线圈的电子式电流互感器信号还原方法.pdf

本发明公开了一种基于罗科夫斯基线圈的电子式电流互感器信号还原方法，其特征在于包括以下步骤：1)对电子式电流互感器二次侧信号进行数字积分，得出积分输出值；2)采用过零点算法，根据积分后数据y计算出系统频率f；3)采用累加求和算法，根据计算的系统频率f计算积分后数据y(i)的直流分量z1；4)根据积分前直流分量z1的变化率，得到积分前数据x(i)的直流分量z2；5)在积分算法中滤除直流分量z2，在数字积分过程中采用逐点衰减的方法滤除积分后直流分量z1，得出最终的积分输出值。本发明的电子式电流互感器信号还原方法，可以滤除积分前及积分后的直流分量，从而提高了积分精度，避免了有损积分算法中的角度偏移问题，提升了器件的稳态指标和暂态指标。

1.  一种基于罗科夫斯基线圈的电子式电流互感器信号还原方法，其特征在于包括以下步骤：
1)利用公式(1)将电子式电流互感器二次侧信号进行数字积分，得出积分输出值；
y(i)＝y(i-1)+x(i)-z₂-α*z₁                    (1)
2)采用过零点算法，根据积分后数据y计算出系统频率f；
3)采用累加求和算法，根据计算的系统频率f计算积分后数据(y(i))的直流分量z₁；
4)根据计算得出的z₁与原来的z₁备份z′₁之间的变化率，得到积分前数据(x_(i))的直流分量z₂；
5)在积分算法中滤除直流分量z₂，在数字积分过程中采用逐点衰减的方法滤除积分后直流分量z₁，得出最终的积分输出值。

2.  根据权利要求1所述的基于罗科夫斯基线圈的电子式电流互感器信号还原方法，其特征在于：在所述步骤2)中，利用公式(3)计算系统频率f，f＝1/(N-M+|y(N)|/(y(N+1)+|y(N)|)-|y(M)|/(y(M+1)+|y(M)|))公式(3)。

3.  根据权利要求1或2所述的基于罗科夫斯基线圈的电子式电流互感器信号还原方法，其特征在于：在所述步骤3)中，利用公式(4)计算积分后数据(y(i))直流分量z₁，
z1=0.5*y(M)*|y(M)|/(y(M+1)+|y(M)|)+Σi=NM-1y(i)+0.5*y(N)*|y(N)|/(y(N+1)+|y(N)|)]]>
公式(4)。

4.  根据权利要求1或2所述的基于罗科夫斯基线圈的电子式电流互感器信号还原方法，其特征在于：在所述步骤4)中，利用公式(5)计算积分前数据(y(i))的直流分量z₂，
z₂＝f*(z₁-z′₁)            公式(5)。

5.  根据权利要求3所述的基于罗科夫斯基线圈的电子式电流互感器信号还原方法，其特征在于：在所述步骤4)中，利用公式(5)计算积分前数据(y(i))直流分量z₂，
z₂＝f*(z₁-z′₁)                公式(5)。

基于罗科夫斯基线圈的电子式电流互感器信号还原方法
技术领域
本发明涉及一种将电子式互感器系统中罗科夫斯基线圈输出的电流微分信号还原的方法，属于电力系统技术领域。
背景技术
随着电网规模的扩大，地区传统电磁式互感器固有的CT饱和、铁磁谐振等现象越发严重，需要采用新型的互感器来解决这些问题。与此同时，随着半导体技术、计算机技术、通信技术的发展，有源式电子式互感器的研究和应用取得长足进步，在中国电力系统已处于试点应用向全面推广过渡的阶段。有源式电子式电流互感器系统中，采用罗科夫斯基线圈作为电流传感器件，具有无磁饱和、暂态特性好、精度高的特点。但是罗科夫斯基线圈二次侧输出的是电流的微分信号，需要在后续环节中通过积分器将其还原。采用硬件积分技术，会由于器件的离散性问题给积分结果带来很大的误差。现有的模拟硬件方案的软件积分方法，也会由于连续数字积分将输出较大的直流分量甚至积分过程不收敛。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种精度高、离散度小、硬件投资少的基于罗科夫斯基线圈的电子式电流互感器信号还原方法。
在基于罗科夫斯基线圈的电子式电流互感器信号还原过程中，积分算法最大的难题就是如何消除直流分量的影响，传统方法采用有损积分的方式来消除直流分量的影响，本发明中首先实时检测积分后数据的频率，然后根据测得的频率，计算积分后的直流分量z₁，进而通过z₁的变化率推算出积分环节前的直流分量z₂，在积分算法予以滤除；对于z₁，在数字积分过程中采用逐点衰减的方法加以滤除。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于罗科夫斯基线圈的电子式电流互感器信号还原方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)利用式(1)将电子式电流互感器二次侧电流信号进行数字积分，得出积分输出值；
y(i)＝y(i-1)+x(i)-z₂-α*z₁    式(1)
式中x(i)为积分算法的输入，y(i)为输出，f为系统频率，f_s为采样频率，z₁为积分后直流分量，z₂为积分前直流分量，α为衰减系数。
公式中，z₁、z₂的初始值设为0。α则是根据电力系统电压等级或容量的实际情况而定，一般设为0.5秒到2秒的衰减周期，假设为t(单位为秒)，则衰减系数为
α＝1/(t*f_s)    式(2)
2)采用过均值算法，根据积分后数据y计算出系统频率f；
采用积分后数据计算频率是由于：一次电流信号经过罗科夫斯基线圈之后，高频分量被放大，会对频率计算的精度产生影响。
3)计算过程采用累加求和算法，根据计算的系统频率f，计算积分后数据(y(i))的直流分量z₁；
4)根据计算得出的z₁与原来的z₁备份z′₁之间的变化率，得到积分前数据(x_(i))的直流分量z₂；
5)在积分算法中滤除直流分量z₂，在数字积分过程中采用逐点衰减的方法滤除积分后直流分量z₁，得出最终的积分输出值。
本发明中，软件积分的计算周期与采样周期相同，即f_s的倒数。
本发明所达到的有益效果：
本发明的基于罗科夫斯基线圈电子式电流互感器信号还原方法，可以滤除积分前及积分后的直流分量，从而提高了积分精度，避免了有损积分算法中的角度偏移问题，实现了完全的无损积分，提升了器件的稳态指标和暂态指标。
另外，本方法不需额外增加电子回路，直接在电子式互感器的合并单元的数据处理模件中完成，从而降低了系统的成本。硬件积分算法包含电阻、电容，积分的精度受到器件离散度的影响，本方法完全由软件实现，避免了器件离散度的影响。
附图说明
图1为本方法中计算直流分量过程的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种基于罗科夫斯基线圈的电子式电流互感器信号还原方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)利用公式(1)将电子式电流互感器二次侧信号进行数字积分，得出积分输出值；
y(i)＝y(i-1)+x(i)-z₂-α*z₁    公式(1)
公式中，z₁、z₂的初始值设为0。α则是根据电力系统电压等级或容量的实际情况而定，一般设为0.5秒到2秒的衰减周期，假设为t(单位为秒)，则衰减系数为
α＝1/(t*f_s)    公式(2)
2)采用过零点算法，根据积分后数据y计算出系统频率f。假设第一个正过零点发生在M和M+1时刻，即y(M)＜0，y(M+1)＞0，下一正过零点发生在N和N+1时刻，即y(N)＜0，y(N+1)＞0，则频率计算公式为：
f＝1/(N-M+|y(N)|/(y(N+1)+|y(N)|)-|y(M)|/(y(M+1)+|y(M)|))
公式(3)
采用积分后数据计算频率是由于一次电流信号经过罗科夫斯基线圈之后，高频分量被放大，会对频率计算的精度产生影响。
3)计算过程采用累加求和算法，根据计算的系统频率f，计算积分后数据(y(i))的直流分量z₁：
z1=0.5*y(M)*|y(M)|/(y(M+1)+|y(M)|)+Σi=NM-1y(i)+0.5*y(N)*|y(N)|/(y(N+1)+|y(N)|)]]>
                                    公式(4)
z₁更新，原来的z₁备份为z′₁。
4)根据z₁的变化率，得到积分前数据(x_(i))的直流分量z₂：
z₂＝f*(z₁-z′₁)    公式(5)
5)在积分算法中滤除直流分量z₂，在数字积分过程中采用逐点衰减的方法滤除积分后直流分量z₁，体现为公式(1)中的“α*z₁”项，得出最终的积分输出值。
以上各式中x(i)为积分算法的输入，y(i)为输出，f为系统频率，f_s为采样频率，z₁为积分后直流分量，z₂为积分前直流分量，α为衰减系数。
本方案中，软件积分的计算周期与采样周期一样，即f_s的倒数。
另外，本方法可以通过配置字来进行灵活的投切。合并单元的配置菜单有“是否采用软件积分”一项配置，如果设置为投入，输出的是积分数据，如果设置为退出，输出的是原始数据。
本发明按照优选实施例进行了说明，应当理解，上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。