故障指示器電流檢測系統及電流檢測低溫補償方法

2023-04-26 09:47:41 3

故障指示器電流檢測系統及電流檢測低溫補償方法
【專利摘要】本發明公開一種故障指示器電流檢測低溫補償方法和電流檢測系統，該方法包括：確定溫度工作區間，並將溫度工作區間劃分為多個特徵溫度子區間；獲取由每個特徵溫度子區間的端點處溫度較高側的電流值序列和採樣值序列形成的參考映射表、計算每個特徵溫度子區間的採樣值線性變化率以及定義每個特徵溫度子區間的端點處的採樣值序列作為每個特徵溫度子區間的基矩陣；確定當前環境溫度所屬的特徵溫度子區間；計算當前環境溫度所對應的補償矩陣；根據補償矩陣計算校準表矩陣；根據校準表矩陣檢索到當前環境溫度下各個採樣值所對應的電流值。該方案達到了低溫環境下精確檢測到實際的電流值的效果，同時也擴大了低溫環境下小電流的檢測精度。
【專利說明】故障指示器電流檢測系統及電流檢測低溫補償方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及故障電流檢測領域，尤其涉及一種故障指示器電流檢測系統及電流檢測低溫補償方法。
【背景技術】
[0002]眾所周知，故障指示器主要用在配電線路上，用來判斷配電線路的短路故障或者接地故障。一般判斷輸電線路故障的依據就是檢測輸電線路的電流是否發生故障特徵變化，如果符合故障特徵變化，則故障指示器向外發出報警信號，實現故障線路的報警。一般情況下，故障指示器工作的溫度區間為-40°C到+70°C，隨著環境溫度的變化，配電線路上的電流值curr與採樣值adc的函數關係F (curr, adc) =0將發生變化,該變化可以表述為G(t，F) =0。
[0003]現有技術一般採用t=t0為常溫的G(tO，F)校準方案，並將該方案推廣到產品的整個溫度工作區間。該方案在常溫和高溫時通常可以達到很高的電流檢測精度，一般為±2%，但面對低溫環境，電流檢測精度將明顯變差，一般超過±5%。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術低溫環境下電流檢測精度不高的缺陷，提供一種電流檢測精度較高的故障指示器電流檢測系統及電流檢測低溫補償方法。
[0005]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:提供一種故障指示器電流檢測低溫補償方法，所述方法包括以下步驟:
s0.確定所述故障指示器的溫 度工作區間，並將所述溫度工作區間劃分為多個特徵溫度子區間；
51.獲取由每個特徵溫度子區間的端點處溫度較高側的電流值序列和採樣值序列形成的參考映射表、計算每個特徵溫度子區間的採樣值線性變化率以及定義每個特徵溫度子區間的端點處的採樣值序列作為每個特徵溫度子區間的基矩陣；
52.確定所述故障指示器的當前環境溫度所屬的特徵溫度子區間；
53.根據上述特徵溫度子區間的參考映射表、上述特徵溫度子區間的基矩陣以及上述特徵溫度子區間的採樣值線性變化率計算當前環境溫度所對應的補償矩陣；
54.根據上述補償矩陣計算當前環境溫度所對應的校準表矩陣；
55.根據上述校準表矩陣檢索到當前環境溫度下各個採樣值所對應的電流值。
[0006]優選地，在所述步驟SO中，將所述溫度工作區間劃分為多個特徵溫度子區間具體為:
按照預設溫度步長遞增的方式測量所述溫度工作區間中各溫度處的電流值和採樣值，得到在預設電流區間上各個電流值對應的採樣值隨當前環境溫度變化呈線性變化，將所述溫度工作區間中採樣值線性變化率近似相同的溫度作為一個特徵溫度子區間。
[0007]優選地，所述溫度工作區間為【_40°C，25°C】。[0008]優選地，所述預設溫度步長為5°C。
[0009]優選地，所述預設電流區間為【5A，800A】。
[0010]優選地，在所述步驟S3中，計算當前環境溫度所對應的補償矩陣的公式具體為: M = KlxMmi，其中，AT為當前環境溫度所對應的補償矩陣，Kl為上述特徵溫度子
區間的採樣值線性變化率，MB2為上述特徵溫度子區間的基矩陣。
[0011]優選地，，在所述步驟S4中，計算當前環境溫度所對應的校準表矩陣的公式具體為:
，其中，MT為當前環境溫度所對應的校準表矩陣，JHl為上述特徵溫度子區間的參考映射表，M為當前環境溫度所對應的補償矩陣。
[0012]本發明還提供一種故障指示器電流檢測系統，其包括依次連接的採樣單元、整流濾波電路、CPU、溫度檢測電路，所述CPU具有AD 口，其中:
採樣單元，用於通過感應線圈採樣交流採樣電壓；
整流濾波電路，用於將所述交流採樣電壓變換為直流採樣電壓；
溫度檢測電路，用於檢測當前環境溫度，並將所述當前環境溫度上報至CPU ；
CPU，用於接收所述 直流採樣電壓和所述當前環境溫度，並根據所述直流採樣電壓獲取所述當前環境溫度所對應的採樣值，且根據權利要求1-7任一項所述的方法，輸出當前環境溫度下各個採樣值所對應的電流值。
[0013]優選地，，所述整流濾波電路由整流橋組成。
[0014]優選地，所述溫度檢測電路具體包括電阻R1、電阻R2、熱敏電阻RT、電容Cl以及電源VCC，CPU的AD 口，其中，電阻Rl的一端連接電源VCC，電阻Rl的另一端分別連接電阻R2的一端和熱敏電阻RT的一端，電阻R2的另一端分別連接CPU的AD 口和電容Cl的一端，熱敏電阻RT的另一端和電容Cl的另一端接地。
[0015]實施本發明的技術方案，具有以下有益效果:通過將溫度納入到故障指示器電流檢測體系下，以特徵溫度子區間邊界為參考，採用對任意特徵溫度子區間內採用低溫補償的方式，修正任意溫度下實際的電流值，從而解決了低溫條件下故障指示器電流檢測精度誤差偏大的問題，達到了低溫環境下精確檢測到實際的電流值的效果，同時也擴大了低溫環境下小電流的檢測精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
圖1是本發明故障指示器電流檢測低溫補償方法的流程圖；
圖2是本發明故障指示器電流檢測系統的結構示意圖；
圖3是本發明溫度檢測電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0017]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0018]請參閱圖1，圖1是本發明故障指示器電流檢測低溫補償方法的流程圖，如圖1所示，該方法包括以下步驟:
在步驟SO中，確定所述故障指示器的溫度工作區間，並將所述溫度工作區間劃分為多個特徵溫度子區間；應當說明的是，針對故障指示器處於低溫環境下電流檢測時對電流精度的影響較大。在本實施例中，所述溫度工作區間為【-40°C, 250Clo
[0019]在所述步驟SO中，將所述溫度工作區間劃分為多個特徵溫度子區間具體為:
按照預設溫度步長遞增的方式測量所述溫度工作區間中各溫度處的電流值和採樣值，得到在預設電流區間上各個電流值對應的採樣值隨當前環境溫度變化呈線性變化，將所述溫度工作區間中採樣值線性變化率相同的溫度作為一個特徵溫度子區間。在本實施例中，所述預設溫度步長為5°C，所述預設電流區間為【5A，800A】。
[0020]在步驟SI中，獲取由每個特徵溫度子區間的端點處溫度較高側的電流值序列和採樣值序列形成的參考映射表、計算每個特徵溫度子區間的採樣值線性變化率以及定義每個特徵溫度子區間的端點處的採樣值序列作為每個特徵溫度子區間的基矩陣。
[0021]應當說明的是，在溫度工作區間【-40°C，25°C】中，每隔5°C測量這些溫度下的電流值和採樣值，可以得到，在預設電流區間【5A，800A】中，各個電流值對應的採樣值隨當前環境溫度變化呈線性變化，實驗計算得到，溫度工作區間【-40°C，-30°C】，採樣值線性變化率為1.1碼值/°C ;溫度工作區間【-30°C，-5°C】，採樣值線性變化率為0.56碼值/°C ；溫度工作區間【_5°C，+25°C】，採樣值線性變化率為0.3碼值/V』為了降低計算複雜度，將所述溫度工作區間中採樣值線性變化率近似相同的溫度作為一個特徵溫度子區間，在本實施例中，將溫度工作區間【_40°C，25°C】劃分為3個連續的特徵溫度子區間，即特徵溫度子區間【_40°C，-30°C】，【-30°C，-5°C】和特徵溫度子區間【-5°C，+25°C】，當前環境溫度為_40°C、-30-5°C和25°C這四個溫度為這三個連續特徵溫度子區間的端點，其各自對應的節點映射表如表1所`示，值得一提的是，特徵溫度子區間應該選取區間的端點處溫度較高側的節點映射表，作為整個特徵溫度子區間的參考映射表。以特徵溫度子區間[-30°C,-50C】為例，_5°C為其溫度較高一側，即將_5°C的節點映射表作為整個特徵溫度子區間的參考映射表。
[0022]表1
【權利要求】
1.一種故障指示器電流檢測低溫補償方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟: s0.確定所述故障指示器的溫度工作區間，並將所述溫度工作區間劃分為多個特徵溫度子區間； 51.獲取由每個特徵溫度子區間的端點處溫度較高側的電流值序列和採樣值序列形成的參考映射表、計算每個特徵溫度子區間的採樣值線性變化率以及定義每個特徵溫度子區間的端點處的採樣值序列作為每個特徵溫度子區間的基矩陣； 52.確定所述故障指示器的當前環境溫度所屬的特徵溫度子區間； 53.根據上述特徵溫度子區間的參考映射表、上述特徵溫度子區間的基矩陣以及上述特徵溫度子區間的採樣值線性變化率計算當前環境溫度所對應的補償矩陣； 54.根據上述補償矩陣計算當前環境溫度所對應的校準表矩陣； 55.根據上述校準表矩陣檢索到當前環境溫度下各個採樣值所對應的電流值。
2.根據權利要求1所述的故障指示器電流檢測低溫補償方法，其特徵在於，在所述步驟SO中，將所述溫度工作區間劃分為多個特徵溫度子區間具體為: 按照預設溫度步長遞增的方式測量所述溫度工作區間中各溫度處的電流值和採樣值，得到在預設電流區間上各個電流值對應的採樣值隨當前環境溫度變化呈線性變化，將所述溫度工作區間中採樣值線性變化率近似相同的溫度作為一個特徵溫度子區間。
3.根據權利要求2所述的故障指示器電流檢測低溫補償方法，其特徵在於，所述溫度工作區間為【_40°C，25°C】。
4.根據權利要求2所述的故障指示器電流檢測低溫補償方法，其特徵在於，所述預設溫度步長為5°C。
5.根據權利要求2所述的故障指示器電流檢測低溫補償方法，其特徵在於，所述預設電流區間為【5A，800A】。
6.根據權利要求1所述的故障指示器電流檢測低溫補償方法，其特徵在於，在所述步驟S3中，計算當前環境溫度所對應的補償矩陣的公式具體為: M = K2^MB2 ,其中，J#為當前環境溫度所對應的補償矩陣夏2為上述特徵溫度子區間的採樣值線性變化率，Mm為上述特徵溫度子區間的基矩陣。
7.根據權利要求6所述的故障指示器電流檢測低溫補償方法，其特徵在於，在所述步驟S4中，計算當前環境溫度所對應的校準表矩陣的公式具體為: OT=MTl-M，其中，MT為當前環境溫度所對應的校準表矩陣，JITl為上述特徵溫度子區間的參考映射表，M為當前環境溫度所對應的補償矩陣。
8.一種故障指示器電流檢測系統，其特徵在於，其包括依次連接的採樣單元、整流濾波電路、CPU、溫度檢測電路，所述CPU具有AD 口，其中: 採樣單元，用於通過感應線圈採樣交流採樣電壓； 整流濾波電路，用於將所述交流採樣電壓變換為直流採樣電壓； 溫度檢測電路，用於檢測當前環境溫度，並將所述當前環境溫度上報至CPU ； CPU，用於接收所述直流採樣電壓和所述當前環境溫度，並根據所述直流採樣電壓獲取所述當前環境溫度所對應的採樣值，且根據權利要求1-7任一項所述的故障指示器電流檢測低溫補償方法，輸出當前環境溫度下各個採樣值所對應的電流值。
9.根據權利要求8所述的故障指示器電流檢測系統，其特徵在於，所述整流濾波電路由整流橋組成。
10.根據權利要求8所述的故障指示器電流檢測系統，其特徵在於，所述溫度檢測電路具體包括電阻R1、電阻R2、熱敏電阻RT、電容Cl以及電源VCC，CPU的AD 口，其中，電阻Rl的一端連接電源VCC，電阻Rl的另一端分別連接電阻R2的一端和熱敏電阻RT的一端，電阻R2的另一端分別連接CPU的AD 口和電容Cl的一端，熱敏電阻RT的另一端和電容Cl的另一 端接地。
【文檔編號】G01R31/02GK103760413SQ201310733391
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】彭婭利, 張海明 申請人:航天科工深圳（集團）有限公司