CN106443120A - 差分式的直流电流互感器控制方法和直流电流互感器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种差分式的直流电流互感器控制方法和差分式的直流电流互感器，该差分式的直流电流互感器配置有四通道模拟开关，该方法包括：输出方波并进行电平转换；利用电平转换后的方波驱动所述四通道模拟开关；获取通入激励电流的检测线圈的耦合波形；按照预设测定指标，对待测直流导线进行测定，得到测定结果。本发明实施例一种差分式的直流电流互感器控制方法和差分式的直流电流互感器，相比于传统的磁调制互感器，在波形变换上，传统的磁调制互感器所使用的波形变换只是单一的增加或单一的减少，差分式磁感应互感器的波形变换既有增加也有减少，更好的提高了小电流时的测量响应和测量精度。

Description

差分式的直流电流互感器控制方法和直流电流互感器

技术领域

本发明涉及风电场风速预测技术领域，更具体地说，涉及一种基于组合预测理论的差分式的直流电流互感器控制方法和差分式的直流电流互感器。

背景技术

电力***的安全可靠运行具有重要意义。其中，漏电流的准确测量是重要环节。传统的漏电流互感器对于线圈波形采用单向测量，由于环境与设备的干扰这种测量方法存在着较大的误差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种差分式的直流电流互感器控制方法和差分式的直流电流互感器，以提高漏电测量的准确性。

本发明披露了：

一种差分式的直流电流互感器控制方法，用于差分式的直流电流互感器，该差分式的直流电流互感器配置有四通道模拟开关，该方法包括：

输出方波并进行电平转换；

利用电平转换后的方波驱动所述四通道模拟开关；

获取通入激励电流的检测线圈的耦合波形；

按照预设测定指标，对待测直流导线进行测定，得到测定结果。

优选地，利用电平转换后的方波驱动所述四通道模拟开关包括：

利用电平转换后的两路方波，分别控制第一串联开关组和第二串联开关组，使得在相邻的时刻流经线圈的电流大小相同，方向相反。

优选地，获取通入激励电流的检测线圈的耦合波形包括：

控制所述激励电流按照预设周期变换方向，在穿过线圈的待测直流导线中如果没有直流电流通过时，以获得在相邻脉冲上没有变化的耦合线圈波形。

优选地，将线圈的耦合波形进行电平转换，并返回处理器进行运算。

优选地，将返回的方波中的低电平进行计数并存储，得到第一指标；

按照预设测定指标，对待测直流导线进行测定，得到测定结果包括：

将计数结果高于第一指标的记为第二指标，将计数结果低于第一指标的记为第三指标；

将所述第一指标、第二指标及第三指标的值进行待测电流值的计算，并将结果以有效地形式输出。

优选地，所述两路方波为通过两个IO口分别输出周期为20ms的方波及其反相方波。

优选地，所述激励电流间隔20ms的周期变换方向。

本发明还披露了：

一种差分式的直流电流互感器，配置有四通道模拟开关，且包括：

处理器，用于控制：

输出方波并进行电平转换；

利用电平转换后的方波驱动所述四通道模拟开关；

获取通入激励电流的检测线圈的耦合波形；

按照预设测定指标，对待测直流导线进行测定，得到测定结果。

采集单元，用于采集波形，并将测定结果输入至所述处理器。

优选地，所述四通道模拟开关为CD4066型号，其包括：第一串联开关组和第二串联开关组。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例一种差分式的直流电流互感器控制方法和差分式的直流电流互感器，相比于传统的磁调制互感器，在波形变换上，传统的磁调制互感器所使用的波形变换只是单一的增加或单一的减少，差分式磁感应互感器的波形变换既有增加也有减少，更好的提高了小电流时的测量响应和测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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例，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获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种现有技术的方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种差分式的直流电流互感器控制方法流程图；

图3为本发明实施例公开的一种差分式的直流电流互感器部分电路结构图；

图4为本发明实施例公开的一种差分式的直流电流互感器控制方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种差分式的直流电流互感器控制方法和差分式的直流电流互感器，以提高漏电测量的准确性。

目前，磁感应互感器是测量漏电现象的常用设备，其原理如下：

在理想状态下，有一几何形状环形闭合的铁芯，在这里以矩形为例。在他的左侧边缠绕N 1匝线圈作为输入端，在右侧边缠绕N2匝线圈作为输出端，同时在它的底边缠绕匝数为1的线圈，它的作用是通入的是待检测的直流电流。这样一个基本的磁感应互感器的采集部分就完成了，如图1所示。

当左侧线圈两端输入大小为E1的电动势时，由法拉第电磁感应定律

φ＝BS

(B)

得，铁芯内部的磁感应强度由于激励一侧输入的电压而产生了变化，在理想条件下不考虑在铁芯转弯处的漏磁现象。那么此时由毕奥萨伐尔定律

得铁芯内部的磁通量使得感应端感应出了电流，从而使右端N2匝线圈两侧产生了电压差。当待检测的直流电流导线通入直流量之后，使得铁芯内部的磁通量整体的上升或下降，与原来未通入直流量的情况相比，在波形上产生了时间差Δt，通过检测Δt的大小和方向就可以知道通入电流的大小和方向。

由此可见，传统的磁调制互感器所使用的波形变换只是单一的增加或单一的减少，以此为依据测量和评判测量精度。但是这种方法受温度等外界环境影响比较严重，当外界场作用的时候互感器很容易产生脉冲长度的变化，导致测量结果不准确。

为解决以上技术问题，图2示出了一种差分式的直流电流互感器控制方法，包括：

用于差分式的直流电流互感器，该差分式的直流电流互感器配置有四通道模拟开关，该方法包括：

S11：输出方波并进行电平转换；

根据实际的处理器型号进行设计，需用到两个IO口分别输出周期为20ms的方波以及它的反相方波。以FPGA为例，FPGA所输出的两路方波为3.3V的方波，并不局限。

由于后续电路所需要的驱动方波为5V方波。而FPGA直接输出的3.3V方波不满足要求，所以需要波形变化。将处理器输出的方波进行电平转换。转换之后的方波相位不变，幅度由3.3V变为了5V。满足了后续电路的需要。

S12：利用电平转换后的方波驱动所述四通道模拟开关；

如图3所示，所使用的CD4066为一个四通道的模拟开关，通过经过电平转换处理的方波来驱动它。两路方波，分别控制开关AD和开关BC。使得在相邻的时刻流经线圈的电流大小相同，方向相反。当驱动波1打开CD4066时，开关A与开关D导通，其他截止。电流顺时针流过线圈。当驱动波2打开CD4066时，开关B与开关C导通，其他开关截止。流经线圈的电流与驱动波1的情况相反。

S13：获取通入激励电流的检测线圈的耦合波形；

在检测线圈内通入了激励电流，作为优选，所述激励电流每隔20ms就会变换一次方向，在穿过线圈的待测直流导线中如果没有直流电流通过的话，会得到一个在相邻脉冲上没有变化的耦合线圈波形。

S14：按照预设测定指标，对待测直流导线进行测定，得到测定结果。

在得到线圈的耦合波形之后，由于此时没有待测电流。所以相邻脉冲之间并没有变化。将线圈的耦合波形通过电平转换，当耦合波形通过集成运放时，由于运放没有引入反馈，所以其工作在饱和区。

输出为供电电源，即±12V的方波并且与原波形反相，之后通过三极管之后变成了3.3V方波并且又进行了反相。

此时的波形与原耦合波形同相，并且是可以返回处理器进行运算的3.3V方波。从而该实施例中的波形变换既有增加也有减少，更好的提高了小电流时的测量响应。

如图4所示：

S41：返回的方波中的低电平进行计数并存储；

由于此时没有检测电流通入，所以计数的结果即为0mA时的结果，记为Level，即第一指标。

如图将待测直流导线通入电流，在这里举例为100mA。

S42：对于低电平进行计数并将结果存储，将计数结果高于Level的记为Top，即第二指标；

S43：将计数结果低于Level的记为Bottom，即第三指标。

根据已经得到的Level，Top，Bottom的值来进行待测电流值得计算，并将结果以有效地形式输出。以100mA为例。通过UART发送指令来读写响应变量，并外接两个IO口接LED模块方便观察校准是否成功。其对应权限如表1所示。

表1校准方式及对应权限

本发明实施例还公开了一种差分式的直流电流互感器：配置有四通道模拟开关，且包括：

处理器，用于控制：

输出方波并进行电平转换；

利用电平转换后的方波驱动所述四通道模拟开关；

获取通入激励电流的检测线圈的耦合波形；

按照预设测定指标，对待测直流导线进行测定，得到测定结果；

以及，采集单元，用于采集波形，并将测定结果输入至所述处理器。

如图3所示：所述四通道模拟开关为CD4066型号，其包括：第一串联开关组和第二串联开关组。

对于差分式的直流电流互感器的实施例而言，由于其基本相应于控制方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

综上所述：

本发明实施例一种差分式的直流电流互感器控制方法和差分式的直流电流互感器，克服传统预测策略由于在多变的短期风速场景下，均使用固定预测方法而存在的准确性低下的局限，通过对当前风速的混沌时间序列进行分解、分量参数补偿跟新，方案集与属性集针对每个分量的预测，并在计算最优多属性决策预测值后，对各分量进行重新组合和反向变换，达到直接预测模型对预测结果进行误差修正补偿，结合多种智能预测模型，为提高短期风速的预测精度提供可靠方法，实现了应对复杂多变的风电场短期风速变化情况，提高预测准确性的技术目的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本领域技术人员可以理解，可以使用许多不同的工艺和技术中的任意一种来表示信息、消息和信号。例如，上述说明中提到过的消息、信息都可以表示为电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或以上任意组合。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种差分式的直流电流互感器控制方法，其特征在于，用于差分式的直流电流互感器，该差分式的直流电流互感器配置有四通道模拟开关，该方法包括：

输出方波并进行电平转换；

利用电平转换后的方波驱动所述四通道模拟开关；

获取通入激励电流的检测线圈的耦合波形；

按照预设测定指标，对待测直流导线进行测定，得到测定结果。

2.如权利要求1所述差分式的直流电流互感器控制方法，其特征在于，利用电平转换后的方波驱动所述四通道模拟开关包括：

利用电平转换后的两路方波，分别控制第一串联开关组和第二串联开关组，使得在相邻的时刻流经线圈的电流大小相同，方向相反。

3.如权利要求1所述差分式的直流电流互感器控制方法，其特征在于，获取通入激励电流的检测线圈的耦合波形包括：

控制所述激励电流按照预设周期变换方向，在穿过线圈的待测直流导线中如果没有直流电流通过时，以获得在相邻脉冲上没有变化的耦合线圈波形。

4.如权利要求1-3所述差分式的直流电流互感器控制方法，其特征在于，还包括：

将线圈的耦合波形进行电平转换，并返回处理器进行运算。

5.如权利要求4所述差分式的直流电流互感器控制方法，其特征在于，还包括：

将返回的方波中的低电平进行计数并存储，得到第一指标；

按照预设测定指标，对待测直流导线进行测定，得到测定结果包括：

将计数结果高于第一指标的记为第二指标，将计数结果低于第一指标的记为第三指标；将所述第一指标、第二指标及第三指标的值进行待测电流值的计算，并将结果以有效地形式输出。

6.如权利要求2所述差分式的直流电流互感器控制方法，其特征在于，

所述两路方波为通过两个IO口分别输出周期为20ms的方波及其反相方波。

7.如权利要求2所述差分式的直流电流互感器控制方法，其特征在于，所述激励电流间隔20ms的周期变换方向。

8.一种差分式的直流电流互感器，其特征在于，配置有四通道模拟开关，且包括：

处理器，用于控制：

输出方波并进行电平转换；

利用电平转换后的方波驱动所述四通道模拟开关；

获取通入激励电流的检测线圈的耦合波形；

按照预设测定指标，对待测直流导线进行测定，得到测定结果；

采集单元，用于采集波形，并将测定结果输入至所述处理器。

9.如权利要求8所述的差分式的直流电流互感器，其特征在于，所述四通道模拟开关为CD4066型号，其包括：第一串联开关组和第二串联开关组。