CN110208593B - 一种用于电气防火限流式保护器的检测电流的方法 - Google Patents

一种用于电气防火限流式保护器的检测电流的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于电气防火限流式保护器的检测电流的方法，包括将检测到的交流电流的瞬时值感应输出对应的瞬时电流信号，将瞬时电流信号经静止坐标系下的傅里叶展开后，通过正交信号发生器，得到正交电流信号，将正交电流信号通过同步旋转坐标变换、低通滤波器及同步旋转坐标反变换后，所得到的基波分量信号，滤除掉了大量的高次谐波分量信号，可提高被测电流信号的准确度，避免后续处理所造成控制***的不稳定，引发电气防火限流式保护器的错误动作。

Description

一种用于电气防火限流式保护器的检测电流的方法
技术领域
本发明涉及电气电子类紧急保护电路领域，尤其涉及一种用于电气防火限流式保护器的检测电流的方法。
背景技术
当前在自动化检测***、计算机数据采集***、工业控制***等诸多工业测量中，经常会将测量现场的各类信号采集到DSP单元中。在采集的过程中，各种干扰信号均会随着被测量的电流信号进入DSP控制***，这些信号迭加在有用的被测电流信号上会使测量的准确度降低，避免后续处理造成控制***的不稳定，引发电气防火限流式保护器的错误动作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于电气防火限流式保护器的检测电流的方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于电气防火限流式保护器的检测电流的方法，包括：
S1、通过电气防火限流式保护器中的电流传感器实时检测主回路的交流电流的瞬时值I，并感应输出相对应的瞬时电流信号Isignal；
将所述瞬时电流信号Isignal进行傅里叶展开后，得到所述Isignal的傅里叶展开式，基于所述Isignal的傅里叶展开式，通过正交信号发生器，得到正交电流信号Isignal_α和Isignal_β，其中所述Isignal_α和Isignal_β分别为所述瞬时电流信号Isignal在垂直坐标系(α，β)中α轴和β轴的电流信号；
S2、将所述Isignal_α和所述Isignal_β经同步旋转坐标变换后，分离出瞬时有功电流分量信号Isignal_p和瞬时无功电流分量信号Isignal_q；
S3、将所述Isignal_p和所述Isignal_q经低通滤波器过滤，得到基波有功电流分量信号
Figure BDA0002088914100000021
和基波无功电流分量信号
Figure BDA0002088914100000022
S4、将所述
Figure BDA0002088914100000023
和所述
Figure BDA0002088914100000024
经同步旋转坐标反变换后，得到α轴基波有功电流信号
Figure BDA0002088914100000025
和α轴基波无功电流信号
Figure BDA0002088914100000026
进而得到基波分量信号If，并将所述If发送至处理器进行故障特征的判断和处理。
本发明的有益效果是：将检测到的交流电流的瞬时值I感应输出对应的瞬时电流信号Isignal，将瞬时电流信号Isignal经静止坐标系下的傅里叶展开后，通过正交信号发生器，得到正交电流信号Isignal_α和Isignal_β，将正交电流信号通过同步旋转坐标变换、低通滤波器及同步旋转坐标反变换后，所得到基波分量信号If，滤除掉了大量的高次谐波分量信号，可提高被测电流信号的准确度，避免后续处理所造成控制***的不稳定，引发电气防火限流式保护器的错误动作。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步地，所述S1的具体步骤包括：
将所述瞬时电流信号Isignal通过静止坐标系下的傅里叶展开后，得到：
Figure BDA0002088914100000027
其中，ω为输入电源电压的角频率、
Figure BDA0002088914100000028
为输入电源电压的初相角、I2n-1为第2n-1次输入电流谐波分量信号的幅值和
Figure BDA0002088914100000029
为第2n-1次输入电流谐波分量信号的初相角，n为大于1的整数；
将所述Isignal的傅里叶展开式通过正交信号发生器，
Figure BDA0002088914100000031
得到正交电流信号Isignal_α和Isignal_β。
进一步地，所述S2的具体步骤包括：
将所述Isignal_α和所述Isignal_β经同步旋转坐标变换，
Figure BDA0002088914100000032
分离出所述Isignal_p和所述Isignal_q。
进一步地，所述S3的具体步骤包括：
所述Isignal_p和所述Isignal_q经一阶低通滤波器的过滤后，得到：
Figure BDA0002088914100000033
其中，所述
Figure BDA0002088914100000034
为所述α轴的基波有功电流分量信号，所述
Figure BDA0002088914100000035
为所述β轴的基波无功电流分量信号。
进一步地，所述S4的具体步骤包括：
所述
Figure BDA0002088914100000036
和所述
Figure BDA0002088914100000037
经所述旋转坐标反变换得到α轴基波有功电流信号
Figure BDA0002088914100000038
和α轴基波无功电流信号
Figure BDA0002088914100000039
Figure BDA00020889141000000310
所述基波分量信号If是所述
Figure BDA00020889141000000311
和所述
Figure BDA00020889141000000312
之和，
Figure BDA00020889141000000313
将得到的所述基波分量信号If发送至处理器进行故障特征的判断和处理。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过采用傅里叶级数的正弦函数展开式，得到收敛的正交电流信号，通过将正交电流信号进行同步旋转坐标变换，得到瞬时有功电流分量信号和瞬时无功电流分量信号，将得到的瞬时有功电流分量信号和瞬时无功电流分量信号经低通滤波器过滤，得到基波有功电流分量信号和基波无功电流分量信号，将基波有功电流分量信号和基波无功电流分量信号经同步旋转坐标反变化，得到α轴基波有功电流信号和α轴基波无功电流信号，通过α轴基波有功电流信号和α轴基波无功电流信号之和，得到基波分量信号，所得到的基本分量信号从瞬时电流信号中滤除大量的高次谐波分量信号，提高了被测电流信号的准确度，避免后续处理所造成控制***的不稳定，引发电气防火限流式保护器的错误动作。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明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，下面所描述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为本发明的实施例一种用于电气防火限流式保护器的检测电流的方法的流程示意图。
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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示一种用于电气防火限流式保护器的检测电流的方法的流程示意图，包括：
S1：通过电气防火限流式保护器中的电流传感器实时检测主回路的交流电流的瞬时值I，并感应输出相对应的瞬时电流信号Isignal；
将瞬时电流信号Isignal进行傅里叶展开后，得到Isignal的傅里叶展开式，基于Isignal的傅里叶展开式，通过正交信号发生器，得到正交电流信号Isignal_α和Isignal_β，其中Isignal_α和Isignal_β分别为瞬时电流信号Isignal在垂直坐标系(α，β)中α轴和β轴的电流信号。
S2、将Isignal_α和Isignal_β经同步旋转坐标变换后，分离出瞬时有功电流分量信号Isignal_p和瞬时无功电流分量信号Isignal_q。
S3、将Isignal_p和Isignal_q经低通滤波器过滤，得到基波有功电流分量信号
Figure BDA0002088914100000051
和基波无功电流分量信号
Figure BDA0002088914100000052
S4、将
Figure BDA0002088914100000053
和
Figure BDA0002088914100000054
经同步旋转坐标反变换后，得到α轴基波有功电流信号
Figure BDA0002088914100000055
和α轴基波无功电流信号
Figure BDA0002088914100000056
进而得到基波分量信号If，并将If发送至处理器进行故障特征的判断和处理。
应理解，本实施例中，不限定电气防火限流式保护器的具体型号，也不对电流传感器的具体型号做限制。
另外，本实施例中的正交信号发生器的作用是通过正交信号发生器，得到基于瞬时电流信号的正交电流信号，可以是硬件或是软件的形式，当是硬件形式时，不限定具体的硬件结构。本实施例中的低通滤波器完成对电流信号的过滤，不限定具体的硬件结构。
通过本实施例，将检测到的交流电流的瞬时值I感应输出对应的瞬时电流信号Isignal，将瞬时电流信号Isignal经静止坐标系下的傅里叶展开后，通过正交信号发生器，得到正交电流信号Isignal_α和Isignal_β，将正交电流信号通过同步旋转坐标变换、低通滤波器及同步旋转坐标反变换后，所得到基波分量信号If，滤除掉了大量的高次谐波分量信号，可提高被测电流信号的准确度，避免后续处理所造成控制***的不稳定，引发电气防火限流式保护器的错误动作。
进一步地，S1的具体步骤包括：
将瞬时电流信号Isignal通过静止坐标系下的傅里叶展开后，得到：
Figure BDA0002088914100000061
其中，ω为输入电源电压的角频率、
Figure BDA0002088914100000062
为输入电源电压的初相角、I2n-1为第2n-1次输入电流谐波分量信号的幅值和
Figure BDA0002088914100000063
为第2n-1次输入电流谐波分量信号的初相角，n为大于1的整数；
将Isignal的傅里叶展开式通过正交信号发生器，
Figure BDA0002088914100000064
得到正交电流信号Isignal_α和Isignal_β。
进一步地，S2的具体步骤包括：
将Isignal_α和Isignal_β经同步旋转坐标变换，
Figure BDA0002088914100000065
分离出Isignal_p和Isignal_q。
进一步地，S3的具体步骤包括：
Isignal_p和Isignal_q经一阶低通滤波器的过滤后，得到：
Figure BDA0002088914100000066
其中，
Figure BDA0002088914100000067
为α轴的基波有功电流分量信号，
Figure BDA0002088914100000068
为β轴的基波无功电流分量信号。
进一步地，S4的具体步骤包括：
Figure BDA0002088914100000071
和
Figure BDA0002088914100000072
经旋转坐标反变换得到α轴基波有功电流信号
Figure BDA0002088914100000073
和α轴基波无功电流信号
Figure BDA0002088914100000074
Figure BDA0002088914100000075
基波分量信号If是
Figure BDA0002088914100000076
和
Figure BDA0002088914100000077
之和，
Figure BDA0002088914100000078
将得到的基波分量信号If发送至处理器进行故障特征的判断和处理。
采用上述进一步方案的有益效果是通过采用傅里叶级数的正弦函数展开式，得到收敛的正交电流信号，通过将正交电流信号进行同步旋转坐标变换，得到瞬时有功电流分量信号和瞬时无功电流分量信号，将得到的瞬时有功电流分量信号和瞬时无功电流分量信号经低通滤波器过滤，得到基波有功电流分量信号和基波无功电流分量信号，将基波有功电流分量信号和基波无功电流分量信号经同步旋转坐标反变化，得到α轴基波有功电流信号和α轴基波无功电流信号，通过α轴基波有功电流信号和α轴基波无功电流信号之和，得到基波分量信号，所得到的基本分量信号从瞬时电流信号中滤除大量的高次谐波分量信号，提高了被测电流信号的准确度，避免后续处理所造成控制***的不稳定，引发电气防火限流式保护器的错误动作。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种用于电气防火限流式保护器的检测电流的方法，其特征在于，包括：
S1、通过电气防火限流式保护器中的电流传感器实时检测主回路的交流电流的瞬时值I，并感应输出相对应的瞬时电流信号Isignal；
将所述瞬时电流信号Isignal进行傅里叶展开后，经正交信号发生器得到正交电流信号Isignal_α和Isignal_β，其中，所述Isignal_α和Isignal_β分别为所述瞬时电流信号Isignal在垂直坐标系(α，β)中α轴和β轴的电流信号；
S2、将所述Isignal_α和所述Isignal_β经同步旋转坐标变换后，分离出瞬时有功电流分量信号Isignal_p和瞬时无功电流分量信号Isignal_q；
S3、将所述Isignal_p和所述Isignal_q经低通滤波器过滤，得到基波有功电流分量信号
Figure FDA0003260955020000011
和基波无功电流分量信号
Figure FDA0003260955020000012
S4、将所述
Figure FDA0003260955020000013
和所述
Figure FDA0003260955020000014
经同步旋转坐标反变换后，得到α轴基波有功电流信号
Figure FDA0003260955020000015
和α轴基波无功电流信号
Figure FDA0003260955020000016
进而得到基波分量信号If，并将所述If发送至处理器进行故障特征的判断和处理；
所述S1的具体步骤包括：
将所述瞬时电流信号Isignal通过静止坐标系下的傅里叶展开后，得到：
Figure FDA0003260955020000017
其中，ω为输入电源电压的角频率、
Figure FDA0003260955020000018
为输入电源电压的初相角、I2n-1为第2n-1次输入电流谐波分量信号的幅值和
Figure FDA0003260955020000019
为第2n-1次输入电流谐波分量信号的初相角，n为大于1的整数；
将所述Isignal的傅里叶展开式经正交信号发生器，得到正交电流信号Isignal_α和Isignal_β为：
Figure FDA0003260955020000021
所述S4的具体步骤包括：
所述
Figure FDA0003260955020000022
和所述
Figure FDA0003260955020000023
经所述旋转坐标反变换得到α轴基波有功电流信号
Figure FDA0003260955020000024
和α轴基波无功电流信号
Figure FDA0003260955020000025
Figure FDA0003260955020000026
所述基波分量信号If是所述
Figure FDA0003260955020000027
和所述
Figure FDA0003260955020000028
之和，
Figure FDA0003260955020000029
将得到的所述基波分量信号If发送至处理器进行故障特征的判断和处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2的具体步骤包括：
将所述Isignal_α和所述Isignal_β经同步旋转坐标变换，
Figure FDA00032609550200000210
分离出所述Isignal_p和所述Isignal_q。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S3的具体步骤包括：
所述Isignal_p和所述Isignal_q经一阶低通滤波器的过滤后，得到：
Figure FDA00032609550200000211
其中，所述
Figure FDA00032609550200000212
为所述α轴的基波有功电流分量信号，所述
Figure FDA00032609550200000213
为所述β轴的基波无功电流分量信号。
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