[发明专利]GIS内电子式互感器积分方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种GIS内电子式互感器积分方法，属于电力系统运检技术领域。

背景技术：

目前国内现场应用GIS内的电子式互感器大多是基于罗氏线圈原理电学电子式互感器，由于罗氏线圈原理电子式互感器输出为正比例于一次电流对时间的微分信号，所以其积分环节的好坏将直接影响电子式互感器的暂稳态性能。目前采用比较多的是以下两种方案：一是采用硬件积分，由运算放大器、电阻和电容电子元器件搭建模拟积分回路来实现信号的还原；二是由合并单元软件积分来实现信号还原，采集器仅负责信号低通滤波采集。这两种方案都存在一定的技术缺点，硬件积分由于其精度及可靠性均受到来自电子元器件电气参数的限制，所以其精度及可靠性均存在风险，合并单元实现的软件积分受制于采集器的采样带宽以及传输速率限制，其信号尤其是高频信号的失真性导致积分环节异常。

发明内容：

本发明要提供一种GIS内电子式互感器积分方法，以提高GIS内基于罗氏线圈原理电子式互感器的运行可靠性。

本发明所提供的GIS内电子式互感器积分方法，其特征是，包括如下步骤：

(1)通过4阶贝塞尔滤波器对电子式互感器传感元件输出的信号低通滤波后，由高精度模数转换器件定时进行高速率采样；

(2)积分算法由FPGA完成，FPGA置于电子式互感器的远端模块内。

所述的步骤(1)中贝塞尔滤波器运算放大器选用MAX275，其由两个2阶滤波节；一块 MAX275芯片以及8个外接电阻即构成4阶贝塞尔滤波器，选择低通类型。

所述的4阶贝塞尔滤波器选择低通类型，低通滤波回路的截止频率为2kHz、过渡带频率范围、增益系数为1。

所述的步骤(1)中高速率采样频率为100KHZ。

所述的步骤(2)中积分算法由FPGA完成，具体的远端模块内置处理器FPGA利用z匹配变换对读取的离散值采取值序列进行运算，从而还原取得被测信号，并根据合并单元4kHz 或者12.8kHz采样速率等应用需求，远端模块内置FPGA启用定时中断，对还原后的被测信号进行插值重采样。

以GIS内基于罗氏线圈原理的电子式互感器作为基础，对电容电流的产生及影响进行分析，并分析现阶段硬件积分、软件积分技术及存在的问题。针对频率混叠造成软件积分存在信号还原失真的问题，提出在信号调理回路中采用滤波特性优良的四阶贝塞尔滤波器和远远高于系统带宽的高速采样硬软件相结合的改进措施。为解决高速采样带来传输影响，将软件积分前移至远端模块并由FPGA实现。最后验证了本方案的可行性，以提高GIS内基于罗氏线圈原理电子式互感器的运行可靠性。

本发明的有益效果是：

本发明首先结合事故录波对GIS内电容电流的产生及影响进行分析，其次分析现阶段常用的电子式互感器软硬件积分实现技术；针对现阶段电子式互感器低通滤波回路采用二阶RC、采样速率不高于10kHz，电容电流进入采样回路造成频率混叠最终导致软件还原信号失真问题，提出采用4阶贝塞尔滤波器和提高A/D采样速率至100kHz硬软结合抑制高频信号通过、由远端模块中的FPGA完成软件积分等改进措施；试验证明本发明所提方案是可行的，有助于提高GIS应用Rogowski线圈原理电子式互感器的运行可靠性。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为应用于GIS的罗氏线圈原理的电子式互感器原理图；

图2为微分二阶RC低通比测试结果示意图。

图3为微分4阶贝塞尔低通比测试结果示意图；

图4为FPGA软件积分流程图。

图5为试验用变电站主接线图；

图6为故障时的录波图。

图7为变压器空充录波图；

图8为隔离开关分开时的录波图。

具体实施例：

结合图1-图8所示对本发明的具体实施方式做详细说明：

(1)方案整体架构设计

为了解决上述软件积分中存在的诸多问题，本发明有针对性的提出了一套改进的采样积分解决方案，系统的架构设计如附图1所示。