本發(fā)明涉及工頻大電流測量領(lǐng)域，尤其涉及一種測量工頻大電流用羅氏線圈比例系數(shù)的準確度和線性度的校準方法。

背景技術(shù)：

伴隨著高壓輸電工程的快速發(fā)展，大容量實驗室、輸配電網(wǎng)的測量及保護、工礦企業(yè)等對工頻大電流的準確測量要求愈來愈高，羅氏線圈作為測量工頻大電流的一個主要工具，它的測量準確度和線性度的校準就變得非常必要。現(xiàn)有的羅氏線圈比例系數(shù)的準確度通常是在較小電流下和標準分流器進行比對試驗來進行的，這種方法的主要缺點是由于標準分流器的額定電流有限，其校準電流較小一般在1kA以下，測量準確度低，一般能達到0.5級，無法進行羅氏線圈的線性度校準，難以滿足試驗的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種羅氏線圈比例系數(shù)的準確度和線性度的校準方法，解決了現(xiàn)有校準方法校準羅氏線圈比例系數(shù)的校準電流小及測量準確度低、且無法校準大電流羅氏線圈線性度的技術(shù)問題，提高了校準羅氏線圈比例系數(shù)的測量準確度、擴大了校準電流，并能校準其線性度。

本發(fā)明所述校準方法包括以下步驟：

一種羅氏線圈比例系數(shù)的準確度和線性度的校準方法(方法1)，包括以下步驟:

步驟1:校準羅氏線圈比例系數(shù)的準確度：

使需被校準準確度的第一羅氏線圈和標準電流互感器的一次端流過相同的工頻大電流I₁，同時采集第一羅氏線圈的輸出電壓u₂和連接到標準電流互感器二次輸出端的標準電阻上的輸出電壓u₁，比例系數(shù)K₁已知，根據(jù)I₁＝K₁×u₁得到一次電流I₁；再根據(jù)I₁＝K₂×u₂，可得到較大電流下第一羅氏線圈的比例系數(shù)K₂，根據(jù)第一羅氏線圈的產(chǎn)品信息和比例系數(shù)K₂得到第一羅氏線圈的準確度校準結(jié)果并繪制I₁和u₂的關(guān)系曲線，同時得到I₁和K₂的關(guān)系曲線；

步驟2:校準羅氏線圈比例系數(shù)的線性度：

采用經(jīng)步驟1在電流I₁時校準過比例系數(shù)的N個帶有相同第一羅氏線圈的電流支路并聯(lián)后構(gòu)成一個大的電流回路，使大電流流過將需被校準線性度的第二羅氏線圈，同時采樣N個電流支路的第一羅氏線圈的輸出電壓和第二羅氏線圈的輸出電壓u_x，通過N個電流支路的第一羅氏線圈的輸出電壓得到各個電路支路的一次電流，流過第二羅氏線圈的一次電流值I_x等于流過N個電流支路的第一羅氏線圈一次電流總和，再根據(jù)I_x＝K_x×u_x得到此時電流下第二羅氏線圈的比例系數(shù)，改變N個第一羅氏線圈的不同的一次電流，可得到不同電流下第二羅氏線圈的比例系數(shù)，直到第二羅氏線圈在最大測量電流下的比例系數(shù)，根據(jù)第二羅氏線圈的產(chǎn)品信息和比例系數(shù)K_x得到被校準羅氏線圈的線性度校準結(jié)果并繪制I_x和u_x的關(guān)系曲線，同時得到被測電流I_x與比例系數(shù)K_x的關(guān)系曲線，完成被校羅氏線圈的線性度校準。

一種羅氏線圈比例系數(shù)的準確度和線性度的校準方法(方法2)，包括以下步驟:

步驟1:校準羅氏線圈比例系數(shù)的準確度：

使需被校準準確度的第一羅氏線圈和標準電流互感器的一次端流過相同的工頻大電流I₁，同時采集第一羅氏線圈的輸出電壓u₂和連接到標準電流互感器二次輸出端的標準電阻上的輸出電壓u₁，比例系數(shù)K₁已知，根據(jù)I₁＝K₁×u₁得到一次電流I₁；再根據(jù)I₁＝K₂×u₂，可得到較大電流下第一羅氏線圈的比例系數(shù)K₂，根據(jù)第一羅氏線圈的產(chǎn)品信息和比例系數(shù)K₂得到第一羅氏線圈的準確度校準結(jié)果并繪制I₁和u₂的關(guān)系曲線，同時得到I₁和K₂的關(guān)系曲線；

步驟2:校準羅氏線圈比例系數(shù)的線性度：

采用經(jīng)步驟1在電流I₁時校準過比例系數(shù)的第一羅氏線圈的一次電流導線以N匝穿過將需校準線性度的第二羅氏線圈的一次回路，則流過第二羅氏線圈的一次電流等于流過第一羅氏線圈一次電流的N倍，即N·I₁，同時采集兩個羅氏線圈的輸出電壓，比較這兩個輸出電壓，通過計算就可得到N·I₁電流下第二羅氏線圈的比例系數(shù)，改變不同的I_i，可得到不同電流下第二羅氏線圈的比例系數(shù)，直到第二羅氏線圈的最大測量電流下的比例系數(shù)，根據(jù)第二羅氏線圈的產(chǎn)品信息和比例系數(shù)K_x得到該試羅氏線圈的線性度校準結(jié)果并繪制I_x和u_x的關(guān)系曲線，同時得到被測電流I_x與比例系數(shù)K_x的關(guān)系曲線，完成被校羅氏線圈的線性度校準。

作為本發(fā)明的進一步改進，一次電流I₁的一次導線連接大電流升流器，并通過電壓調(diào)節(jié)器進行電壓調(diào)節(jié)，進而調(diào)節(jié)電流I₁。

作為本發(fā)明的進一步改進，一次電流可達10kA以上，準確度可達0.01級。

作為本發(fā)明的進一步改進，使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多路同步采集電壓,。

作為本發(fā)明的進一步改進，采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到與上位機連接的人機交互界面進行處理，人機交互界面用于輸入相關(guān)系數(shù)和羅氏線圈的產(chǎn)品信息及輸出校準結(jié)果并繪制關(guān)系曲線。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明可在較大電流下校準工頻大電流用羅氏線圈的比例系數(shù)，提高測量準確度。提供了兩種工頻大電流測量用羅氏線圈的線性度校準方法，第一種采用經(jīng)校準過比例系數(shù)的N個帶有相同羅氏線圈的電流支路，將這N個電流支路并聯(lián)后構(gòu)成一個大的電流支路，讓該大電流支路流過將需校準線性度的被校羅氏線圈的一次導體，根據(jù)流過被校羅氏線圈的一次電流值等于流過N個電流支路的羅氏線圈的一次電流總和，計算得到比例系數(shù)的線性度。第二種采用經(jīng)校準過比例系數(shù)的一個帶有羅氏線圈的電流支路，該一次電流導線以N匝穿過被校羅氏線圈的一次回路，根據(jù)流過被校羅氏線圈的一次電流等于流過被校準羅氏線圈一次電流I₁的N倍，計算得到比例系數(shù)的線性度。兩種方法解決原來無法校準大電流羅氏線圈的線性度的難題，并減少了校準成本，具有較好的經(jīng)濟效益。本發(fā)明可用于工頻大電流測量用羅氏線圈比例系數(shù)準確度和線性度的校準，提高了試驗效率，減小了人為差錯，減少了校準成本，并且可擴展現(xiàn)有的設備的校準能力。校準電流可達10kA以上，準確度可達0.01級。

進一步，本發(fā)明采用計算機采集系統(tǒng)可自動計算羅氏線圈的比例系數(shù)，減少人為讀數(shù)和計算誤差。

進一步，采用數(shù)字采集系統(tǒng)同時采樣多個羅氏線圈的輸出電壓和標準電流互感器的二次輸出電壓，提高測量準確度。

【附圖說明】

圖1為較大工頻電流下校準羅氏線圈的比例系數(shù)的校準線路連接示意圖；

圖2為羅氏線圈線性度校準方法1的校準線路連接示意圖；

圖3為羅氏線圈線性度校準方法2的校準線路連接示意圖。

其中，1、電壓調(diào)節(jié)器，2、大電流升流器，3、標準電流互感器，4、羅氏線圈，5、標準電阻，6、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，7、人機交互界面。

【具體實施方式】

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細闡述，但本發(fā)明不限于該實施例。為了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選施例中詳細說明具體的細節(jié)。

本發(fā)明在較大工頻電流下校準羅氏線圈的比例系數(shù)的方法，具體方法如下：

如圖1所示，本發(fā)明一種羅氏線圈比例系數(shù)試驗系統(tǒng)，包括一次導線、電壓調(diào)節(jié)器1、大電流升流器2、標準電流互感器3、羅氏線圈4、標準電阻5、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6和人機交互界面7。電壓調(diào)節(jié)器1和大電流升流器2連接，一次導線依次穿過大電流升流器2、標準電流互感器3的一次側(cè)和被校準羅氏線圈4的一次側(cè)形成測試回路。標準電流互感器的二次側(cè)接有標準電阻5，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6分別采集標準電阻5兩端的電壓和羅氏線圈4二次線圈的感應電壓。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給與上位機連接的人機交互界面7進行分析處理。

電壓調(diào)節(jié)器1和大電流升流器2可產(chǎn)生電流幅值可變的較大工頻電流I₁，該工頻電流穿過標準電流互感器3的一次側(cè)和被校準羅氏線圈4的一次側(cè)；這樣，最大電流可達10kA以上、準確度達0.01級的標準電流互感器3的一次側(cè)和被校準羅氏線圈4的一次側(cè)就流過相同的電流I₁，標準電流互感器3在其二次側(cè)就會產(chǎn)生與一次電流成比例的二次電流，被校準羅氏線圈4的二次線圈就會產(chǎn)生與一次電流成比例的感應電壓u₂，I₁＝K₂×u₂。標準電流互感器的二次側(cè)接有標準電阻5，它將標準電流互感器的二次電流轉(zhuǎn)換成與一次電流成比例的二次電壓u₁，I₁＝K₁×u₁。多路同步采集器6可同時采集電壓信號u₁、u₂，由于是同時采樣，提高了由于一次電流波動引起的測量誤差；經(jīng)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)的軟件計算，由于標準電流互感器的變比是已知的，標準電阻5的參數(shù)也是已知的，因此，比例系數(shù)K₁也是已知的，這樣，由電壓信號u₁可計算出一次電流I₁，I₁＝K₁×u₁；電壓信號u₂由多路同步采集器6得到，進一步就可得到一次電流I₁和被試羅氏線圈比例系數(shù)K₂的關(guān)系，人機交互界面7主要是輸入相關(guān)系數(shù)和被試品的信息及輸出校準結(jié)果并繪制I₁和u₂的關(guān)系曲線，同時得到I₁和K₂的關(guān)系曲線完成在可達10kA以上的較大工頻電流下羅氏線圈的比例系數(shù)的準確校準可達0.01級。

如圖2所示，本發(fā)明一種羅氏線圈比例系數(shù)線性度校準系統(tǒng)，包括N個帶有相同羅氏線圈的電流支路，N個電流支路并聯(lián)后構(gòu)成一個大的電流支路，該大電流支路流過被校準線性度的被校羅氏線圈N_x的一次導體，采用多路同時數(shù)字采集系統(tǒng)6同時采樣N個電流支路的羅氏線圈的輸出電壓u₁、u₂、u₃…u_n和被校羅氏線圈N_x的輸出電壓u_x，并發(fā)送給人機交互界面7進行分析和處理。

羅氏線圈線性度校準方法1采用經(jīng)步驟1在電流I_i時校準過比例系數(shù)的N個帶有相同羅氏線圈的電流支路，電流支路N₁、N₂、N₃…N_n的電流基本相等，其支路電流分別為I₁、I₂、I₃…I_n，將這N個電流支路并聯(lián)后構(gòu)成一個大的電流支路，該大的電流支路電流I_x為I₁+I₂+I₃+…+I_n，讓該大電流支路流過被校準線性度的被校羅氏線圈N_x的一次導體，采用多路同時數(shù)字采集系統(tǒng)6同時采樣N個電流支路的羅氏線圈的輸出電壓u₁、u₂、u₃…u_n和被校羅氏線圈N_x的輸出電壓u_x。流過被校羅氏線圈N_x的一次電流值等于流過N個電流支路的羅氏線圈的一次電流總和，這樣就可得到(I₁、I₂、I₃…I_N)電流下被校羅氏線圈N_x的比例系數(shù)，由于N₁、N₂、N₃…N_n支路的羅氏線圈的比例系數(shù)已經(jīng)通過步驟1校準得到，因此，通過測量到的羅氏線圈的輸出電壓u₁、u₂、u₃…u_n，可計算出流過被試羅氏線圈一次電流值Ix＝I₁+I₂+I₃+…+I_n，被校羅氏線圈N_x的輸出電壓u_x由采集系統(tǒng)得到，就可以得到I_x＝K_x×u_x的關(guān)系曲線，改變不同的I₁、I₂、I₃…I_N，就可得到不同電流下被校羅氏線圈N_x的比例系數(shù)，直到被校羅氏線圈N_x的最大測量電流下的比例系數(shù)，人機交互界面7主要是輸入相關(guān)系數(shù)和被試品的信息及輸出校準結(jié)果并繪制I_x和u_x的關(guān)系曲線，同時得到被測電流I_x與比例系數(shù)K_x的關(guān)系曲線，完成被校羅氏線圈N_x的線性度校準。

如圖3所示，本發(fā)明一種羅氏線圈比例系數(shù)線性度校準系統(tǒng)，包括一個帶有羅氏線圈的電流支路I₁，該一次電流導線以N匝穿過被校羅氏線圈N_x的一次回路，多路同步數(shù)字采集系統(tǒng)6同時采樣兩個羅氏線圈的輸出電壓，并發(fā)送給人機交互界面7進行分析和處理。

羅氏線圈線性度校準方法2采用經(jīng)步驟1在電流I_i時校準過比例系數(shù)的一個帶有羅氏線圈的電流支路I₁，該一次電流導線以N匝穿過被校羅氏線圈N_x的一次回路，這樣流過被校羅氏線圈N_x的一次電流I_x等于流過被校準羅氏線圈一次電流I₁的N倍，即N·I₁，采用多路同步數(shù)字采集系統(tǒng)6同時采樣兩個羅氏線圈的輸出電壓，比較這兩個輸出電壓，通過計算就可得到N·I₁電流下被校羅氏線圈N_x的比例系數(shù)，改變不同的I_i，就可得到不同電流下被校羅氏線圈N_x的比例系數(shù)，直到被校羅氏線圈N_x的最大測量電流下的比例系數(shù)，人機交互界面7主要是輸入相關(guān)系數(shù)和被試品的信息及輸出校準結(jié)果并繪制被測電流I_x和u_x的關(guān)系曲線，同時得到被測電流I_x與比例系數(shù)K_x的關(guān)系曲線，完成被校羅氏線圈N_x的線性度校準。

以上，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非僅限于本發(fā)明的實施范圍，凡依本發(fā)明范圍的內(nèi)容所做的等效變化和修飾，都應為本發(fā)明的技術(shù)范疇。