差分式的直流電流互感器控制方法和直流電流互感器與流程

本發(fā)明涉及風(fēng)電場風(fēng)速預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于組合預(yù)測理論的差分式的直流電流互感器控制方法和差分式的直流電流互感器。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)的安全可靠運行具有重要意義。其中，漏電流的準確測量是重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的漏電流互感器對于線圈波形采用單向測量，由于環(huán)境與設(shè)備的干擾這種測量方法存在著較大的誤差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種差分式的直流電流互感器控制方法和差分式的直流電流互感器，以提高漏電測量的準確性。

本發(fā)明披露了：

一種差分式的直流電流互感器控制方法，用于差分式的直流電流互感器，該差分式的直流電流互感器配置有四通道模擬開關(guān)，該方法包括：

輸出方波并進行電平轉(zhuǎn)換；

利用電平轉(zhuǎn)換后的方波驅(qū)動所述四通道模擬開關(guān)；

獲取通入激勵電流的檢測線圈的耦合波形；

按照預(yù)設(shè)測定指標，對待測直流導(dǎo)線進行測定，得到測定結(jié)果。

優(yōu)選地，利用電平轉(zhuǎn)換后的方波驅(qū)動所述四通道模擬開關(guān)包括：

利用電平轉(zhuǎn)換后的兩路方波，分別控制第一串聯(lián)開關(guān)組和第二串聯(lián)開關(guān)組，使得在相鄰的時刻流經(jīng)線圈的電流大小相同，方向相反。

優(yōu)選地，獲取通入激勵電流的檢測線圈的耦合波形包括：

控制所述激勵電流按照預(yù)設(shè)周期變換方向，在穿過線圈的待測直流導(dǎo)線中如果沒有直流電流通過時，以獲得在相鄰脈沖上沒有變化的耦合線圈波形。

優(yōu)選地，將線圈的耦合波形進行電平轉(zhuǎn)換，并返回處理器進行運算。

優(yōu)選地，將返回的方波中的低電平進行計數(shù)并存儲，得到第一指標；

按照預(yù)設(shè)測定指標，對待測直流導(dǎo)線進行測定，得到測定結(jié)果包括：

將計數(shù)結(jié)果高于第一指標的記為第二指標，將計數(shù)結(jié)果低于第一指標的記為第三指標；

將所述第一指標、第二指標及第三指標的值進行待測電流值的計算，并將結(jié)果以有效地形式輸出。

優(yōu)選地，所述兩路方波為通過兩個IO口分別輸出周期為20ms的方波及其反相方波。

優(yōu)選地，所述激勵電流間隔20ms的周期變換方向。

本發(fā)明還披露了：

一種差分式的直流電流互感器，配置有四通道模擬開關(guān)，且包括：

處理器，用于控制：

輸出方波并進行電平轉(zhuǎn)換；

利用電平轉(zhuǎn)換后的方波驅(qū)動所述四通道模擬開關(guān)；

獲取通入激勵電流的檢測線圈的耦合波形；

按照預(yù)設(shè)測定指標，對待測直流導(dǎo)線進行測定，得到測定結(jié)果。

采集單元，用于采集波形，并將測定結(jié)果輸入至所述處理器。

優(yōu)選地，所述四通道模擬開關(guān)為CD4066型號，其包括：第一串聯(lián)開關(guān)組和第二串聯(lián)開關(guān)組。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例一種差分式的直流電流互感器控制方法和差分式的直流電流互感器，相比于傳統(tǒng)的磁調(diào)制互感器，在波形變換上，傳統(tǒng)的磁調(diào)制互感器所使用的波形變換只是單一的增加或單一的減少，差分式磁感應(yīng)互感器的波形變換既有增加也有減少，更好的提高了小電流時的測量響應(yīng)和測量精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例公開的一種現(xiàn)有技術(shù)的方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例公開的一種差分式的直流電流互感器控制方法流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例公開的一種差分式的直流電流互感器部分電路結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明實施例公開的一種差分式的直流電流互感器控制方法流程圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例公開了一種差分式的直流電流互感器控制方法和差分式的直流電流互感器，以提高漏電測量的準確性。

目前，磁感應(yīng)互感器是測量漏電現(xiàn)象的常用設(shè)備，其原理如下：

在理想狀態(tài)下，有一幾何形狀環(huán)形閉合的鐵芯，在這里以矩形為例。在他的左側(cè)邊纏繞N 1匝線圈作為輸入端，在右側(cè)邊纏繞N2匝線圈作為輸出端，同時在它的底邊纏繞匝數(shù)為1的線圈，它的作用是通入的是待檢測的直流電流。這樣一個基本的磁感應(yīng)互感器的采集部分就完成了，如圖1所示。

當(dāng)左側(cè)線圈兩端輸入大小為E1的電動勢時，由法拉第電磁感應(yīng)定律

φ＝BS

(B)

得，鐵芯內(nèi)部的磁感應(yīng)強度由于激勵一側(cè)輸入的電壓而產(chǎn)生了變化，在理想條件下不考慮在鐵芯轉(zhuǎn)彎處的漏磁現(xiàn)象。那么此時由畢奧薩伐爾定律

得鐵芯內(nèi)部的磁通量使得感應(yīng)端感應(yīng)出了電流，從而使右端N2匝線圈兩側(cè)產(chǎn)生了電壓差。當(dāng)待檢測的直流電流導(dǎo)線通入直流量之后，使得鐵芯內(nèi)部的磁通量整體的上升或下降，與原來未通入直流量的情況相比，在波形上產(chǎn)生了時間差Δt，通過檢測Δt的大小和方向就可以知道通入電流的大小和方向。

由此可見，傳統(tǒng)的磁調(diào)制互感器所使用的波形變換只是單一的增加或單一的減少，以此為依據(jù)測量和評判測量精度。但是這種方法受溫度等外界環(huán)境影響比較嚴重，當(dāng)外界場作用的時候互感器很容易產(chǎn)生脈沖長度的變化，導(dǎo)致測量結(jié)果不準確。

為解決以上技術(shù)問題，圖2示出了一種差分式的直流電流互感器控制方法，包括：

用于差分式的直流電流互感器，該差分式的直流電流互感器配置有四通道模擬開關(guān)，該方法包括：

S11：輸出方波并進行電平轉(zhuǎn)換；

根據(jù)實際的處理器型號進行設(shè)計，需用到兩個IO口分別輸出周期為20ms的方波以及它的反相方波。以FPGA為例，F(xiàn)PGA所輸出的兩路方波為3.3V的方波，并不局限。

由于后續(xù)電路所需要的驅(qū)動方波為5V方波。而FPGA直接輸出的3.3V方波不滿足要求，所以需要波形變化。將處理器輸出的方波進行電平轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換之后的方波相位不變，幅度由3.3V變?yōu)榱?V。滿足了后續(xù)電路的需要。

S12：利用電平轉(zhuǎn)換后的方波驅(qū)動所述四通道模擬開關(guān)；

如圖3所示，所使用的CD4066為一個四通道的模擬開關(guān)，通過經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換處理的方波來驅(qū)動它。兩路方波，分別控制開關(guān)AD和開關(guān)BC。使得在相鄰的時刻流經(jīng)線圈的電流大小相同，方向相反。當(dāng)驅(qū)動波1打開CD4066時，開關(guān)A與開關(guān)D導(dǎo)通，其他截止。電流順時針流過線圈。當(dāng)驅(qū)動波2打開CD4066時，開關(guān)B與開關(guān)C導(dǎo)通，其他開關(guān)截止。流經(jīng)線圈的電流與驅(qū)動波1的情況相反。

S13：獲取通入激勵電流的檢測線圈的耦合波形；

在檢測線圈內(nèi)通入了激勵電流，作為優(yōu)選，所述激勵電流每隔20ms就會變換一次方向，在穿過線圈的待測直流導(dǎo)線中如果沒有直流電流通過的話，會得到一個在相鄰脈沖上沒有變化的耦合線圈波形。

S14：按照預(yù)設(shè)測定指標，對待測直流導(dǎo)線進行測定，得到測定結(jié)果。

在得到線圈的耦合波形之后，由于此時沒有待測電流。所以相鄰脈沖之間并沒有變化。將線圈的耦合波形通過電平轉(zhuǎn)換，當(dāng)耦合波形通過集成運放時，由于運放沒有引入反饋，所以其工作在飽和區(qū)。

輸出為供電電源，即±12V的方波并且與原波形反相，之后通過三極管之后變成了3.3V方波并且又進行了反相。

此時的波形與原耦合波形同相，并且是可以返回處理器進行運算的3.3V方波。從而該實施例中的波形變換既有增加也有減少，更好的提高了小電流時的測量響應(yīng)。

如圖4所示：

S41：返回的方波中的低電平進行計數(shù)并存儲；

由于此時沒有檢測電流通入，所以計數(shù)的結(jié)果即為0mA時的結(jié)果，記為Level，即第一指標。

如圖將待測直流導(dǎo)線通入電流，在這里舉例為100mA。

S42：對于低電平進行計數(shù)并將結(jié)果存儲，將計數(shù)結(jié)果高于Level的記為Top，即第二指標；

S43：將計數(shù)結(jié)果低于Level的記為Bottom，即第三指標。

根據(jù)已經(jīng)得到的Level，Top，Bottom的值來進行待測電流值得計算，并將結(jié)果以有效地形式輸出。以100mA為例。通過UART發(fā)送指令來讀寫響應(yīng)變量，并外接兩個IO口接LED模塊方便觀察校準是否成功。其對應(yīng)權(quán)限如表1所示。

表1校準方式及對應(yīng)權(quán)限

本發(fā)明實施例還公開了一種差分式的直流電流互感器：配置有四通道模擬開關(guān)，且包括：

處理器，用于控制：

輸出方波并進行電平轉(zhuǎn)換；

利用電平轉(zhuǎn)換后的方波驅(qū)動所述四通道模擬開關(guān)；

獲取通入激勵電流的檢測線圈的耦合波形；

按照預(yù)設(shè)測定指標，對待測直流導(dǎo)線進行測定，得到測定結(jié)果；

以及，采集單元，用于采集波形，并將測定結(jié)果輸入至所述處理器。

如圖3所示：所述四通道模擬開關(guān)為CD4066型號，其包括：第一串聯(lián)開關(guān)組和第二串聯(lián)開關(guān)組。

對于差分式的直流電流互感器的實施例而言，由于其基本相應(yīng)于控制方法實施例，所以描述得比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根據(jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可以理解并實施。

需要說明的是，在本說明書中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

綜上所述：

本發(fā)明實施例一種差分式的直流電流互感器控制方法和差分式的直流電流互感器，克服傳統(tǒng)預(yù)測策略由于在多變的短期風(fēng)速場景下，均使用固定預(yù)測方法而存在的準確性低下的局限，通過對當(dāng)前風(fēng)速的混沌時間序列進行分解、分量參數(shù)補償跟新，方案集與屬性集針對每個分量的預(yù)測，并在計算最優(yōu)多屬性決策預(yù)測值后，對各分量進行重新組合和反向變換，達到直接預(yù)測模型對預(yù)測結(jié)果進行誤差修正補償，結(jié)合多種智能預(yù)測模型，為提高短期風(fēng)速的預(yù)測精度提供可靠方法，實現(xiàn)了應(yīng)對復(fù)雜多變的風(fēng)電場短期風(fēng)速變化情況，提高預(yù)測準確性的技術(shù)目的。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的系統(tǒng)而言，由于其與實施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以使用許多不同的工藝和技術(shù)中的任意一種來表示信息、消息和信號。例如，上述說明中提到過的消息、信息都可以表示為電壓、電流、電磁波、磁場或磁性粒子、光場或以上任意組合。

結(jié)合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實施。軟件模塊可以置于隨機存儲器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明實施例的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明實施例將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。