电流互感器输出电流补偿方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本技术涉及电流互感器的技术领域，尤其是涉及一种电流互感器输出电流补偿方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.塑壳断路器的应用面广，其中电子式产品占比也越来越高。电子式塑壳断路器的过载、短路等保护需要实时采样主回路电流，但由于塑壳断路器体积和安装空间限制，即便是导磁性能较好的材料加工所得的电流互感器也很难实现(0.2-14)in范围线性不饱和要求，因此厂家普遍采取的电流互感器是保障主回路电电流低倍处于线性状态，高倍处于饱和状态。针对过流和短路等大电流的保护，电流互感器通过微处理器进行有效值或峰值采样并补偿的办法进行变通处理，但电流互感器的材料和生产工艺的一致性对断路器过流、短路等高倍电流保护的精度影响很大。
3.在通过微处理器对电流互感器的输出电流进行有效值或峰值采样并补偿的办法中，通常是计算电流互感器的二次电流的均方根，然后分段乘以补偿系数。这种方式是大多数塑壳断路器保护生产厂家使用的。这种方式优点是逐段补偿，批量生产后可以取平均值，并可在指定的重要保护点校准，实现逐次修正，最终实现批量补偿。
4.在实现本技术的过程中，发明人发现该技术中至少存在如下问题：当电流互感器生产工艺变化造成饱和点变化时，就容易出现批量精度下降的问题。


技术实现要素：

5.为了有效解决塑壳电子产品测量精度和大电流保护可靠性问题，本技术提供的一种电流互感器输出电流补偿方法、装置、设备及存储介质。
6.第一方面，本技术提供一种电流互感器输出电流补偿方法，采用如下的技术方案：所述方法包括：获取电流互感器输出电流线性区段的起始点；
7.以所述起始点为端点，在电流互感器的若干输出电流数据中选取固定个数的样本电流数据；
8.根据所述样本电流数据进行有效值计算，得到所述样本电流数据对应的均方根；
9.根据所述均方根对电流互感器的输出电流进行数据补偿。
10.通过上述技术方案，电流互感器输出电流补偿系统将获取到的电流互感器的输出电流的线性区段的起始点作为端点，在该起始点之后的输出电流数据中抽取固定个数的样本电流数据，根据抽取到的样本电流数据计算有效值，也即为样本电流数据对应的均方根，继而根据计算得到的均方根对电流互感器的输出电流进行补偿。提升了对于电流互感器输出电流的补偿效果。
11.在一个具体的可实施方案中，所述获取电流互感器输出电流线性区段的起始点，具体包括：
12.按照预设的采样频率以及采样周期从电流互感器的若干输出电流数据中进行样
本采集，得到若干连续电流采样值；
13.获取若干标准取样值；
14.根据预设的计算公式、连续电流采样值以及标准取样值计算采样运算值；
15.将若干采样运算值中最小采样运算值作为线性区段的起始点。
16.通过上述技术方案，电流互感器输出电流补偿系统获取电流互感器输出电流的线性区段的起始点的方式主要为，首先对电流互感器的输出电流进行样本采集，采集到若干连续电流采样值，继而在调取预设存储在电流互感器输出电流补偿系统的标准取样值，将标准取样值以及连续电流取样值依次代入至预设的计算公式中，计算得到对应的采样运算值，将若干采样运算值中的数值最小的采样运算值设置为线性区段的起始点。实现了电流互感器输出电流补偿系统能够较为准确的寻找到电流互感器输出电流线性区段的起始点。
17.在一个具体的可实施方案中，所述获取若干标准取样值，具体包括：
18.按照预设的采样频率在电流互感器输出电流的非失真段进行取样，得到若干取样点；
19.按照预设的取样范围从所述取样点中抽取固定个数的初级取样点；
20.将所述初级取样点对应的电流数值乘以预设的扩大倍数，得到对应的标准取样值。
21.通过上述技术方案，电流互感器输出电流补偿系统通过在电流互感器的非失真段进行采样，得到若干采样点，并根据预设的取样范围在若干取样点中进行筛选，并从筛选出来的取样点中抽取固定个数的初级取样点，继而按照预设的扩大倍数，对初级取样点的数值进行扩大，得到对应的标准取样值，对于初级取样点数值的放大处理，有助于提高电流互感器输出电流补偿系统的运算速度，提升电流互感器输出电流补偿系统的处理效率。
22.在一个具体的可实施方案中，所述根据所述均方根对电流互感器的输出电流进行数据补偿，具体包括：
23.计算单个周期内电流互感器输出电流的有效值；
24.计算所述样本电流数据对应的均方根与所述有效值之间的比值；
25.将电流互感器输出电流乘以所述比值。
26.通过上述技术方案，电流互感器输出电流补偿系统利用电流互感器输出电流的线性区段计算均方根对输出电流进行补偿，提升了整体的补偿效果。
27.在一个具体的可实施方案中，所述计算公式，具体为：
[0028][0029]
si为连续电流采样值；ki为标准取样值；mj为采样运算值。
[0030]
通过上述技术方案，电流互感器输出电流补偿系统利用该计算公式能够较为准确快速的计算得到的所需要的采样运算值，为后续电流互感器输出电流补偿系统能够寻找到电流互感器输出电流的线性区段的起始点提供数据支撑。
[0031]
第二方面，本技术提供一种电流互感器输出电流补偿装置，采用如下技术方案：所述装置包括：
[0032]
线性区段起始点获取模块，用于获取电流互感器输出电流线性区段的起始点；
[0033]
样本电流数据采样模块，用于以所述起始点为端点，在电流互感器的若干输出电流数据中选取固定个数的样本电流数据；
[0034]
样本电流数据有效值计算模块，用于根据所述样本电流数据进行有效值计算，得到所述样本电流数据对应的均方根；
[0035]
输出电流补偿模块，用于根据所述均方根对电流互感器的输出电流进行数据补偿。
[0036]
第三方面，本技术提供一种计算机设备，采用如下技术方案：包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如上述任一种电流互感器输出电流补偿方法的计算机程序。
[0037]
第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，采用如下技术方案：存储有能够被处理器加载并执行上述任一种电流互感器输出电流补偿方法的计算机程序。
[0038]
综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
[0039]
1.电流互感器输出电流补偿系统将获取到的电流互感器的输出电流的线性区段的起始点作为端点，在该起始点之后的输出电流数据中抽取固定个数的样本电流数据，根据抽取到的样本电流数据计算有效值，也即为样本电流数据对应的均方根，继而根据计算得到的均方根对电流互感器的输出电流进行补偿。提升了对于电流互感器输出电流的补偿效果；
[0040]
2.电流互感器输出电流补偿系统获取电流互感器输出电流的线性区段的起始点的方式主要为，首先对电流互感器的输出电流进行样本采集，采集到若干连续电流采样值，继而在调取预设存储在电流互感器输出电流补偿系统的标准取样值，将标准取样值以及连续电流取样值依次代入至预设的计算公式中，计算得到对应的采样运算值，将若干采样运算值中的数值最小的采样运算值设置为线性区段的起始点。实现了电流互感器输出电流补偿系统能够较为准确的寻找到电流互感器输出电流线性区段的起始点。
附图说明
[0041]
图1是本技术实施例中电流互感器输出电流补偿方法的流程图。
[0042]
图2是本技术实施例中用于展示标准取样值数值的表格示意图。
[0043]
图3是本技术实施例中电流互感器输出电流补偿装置的结构框图。
[0044]
附图标记：301、线性区段起始点获取模块；302、样本电流数据采样模块；303、样本电流数据有效值计算模块；304、输出电流补偿模块。
具体实施方式
[0045]
以下结合附图1-3对本技术作进一步详细说明。
[0046]
本技术实施例公开一种电流互感器输出电流补偿方法。该方法应用于电流互感器输出电流补偿系统，该方法对应的代码存储在电流互感器输出电流补偿系统的控制中心内，工作人员经过对比分析多种类型塑壳断路器用电流互感器和不同饱和电流倍数的测试数据后发现，当电路互感器的输出电流处于饱和状态时，电流互感器受到磁滞的影响下，在电流互感器的输出电流经过零点后，总有一段输出电流对应的波形是处于未饱和状态，也就是电流互感器的输出电流存在二次输出接近线性的波形区段。
[0047]
如图1所示，该方法包括以下步骤：
[0048]
s10，获取电流互感器输出电流线性区段的起始点。
[0049]
具体来说，电流互感器的输出电流存在二次输出接近线性的波形区段，电流互感器输出电流补偿系统利用这段线性区域的采样点对应的有效值对电流互感器的输出电流进行补偿。因此，电流互感器输出电流补偿系统首次需要获取到电流互感器输出电流中线性区段的起始点，不同的电流互感器由于制造工艺以及线圈箍数的不同，对应的线性区域的相位也不同，电流互感器输出电流补偿系统获取电流互感器输出电流线性区段起始点的步骤，具体可以执行为：
[0050]
电流互感器输出电流补偿系统首先按照预设的采样频率以及采样周期从电流互感器的若干输出电流数据中进行样本采集，得到若干连续电流采样值；本实施例中，样本采集的方法是采用ad采样，继而电流互感器输出电流补偿系统调取预先设置在电流互感器输出电流补偿系统中的若干标准取样值，然后将采样得到的连续电流采样值与调取到的标准取样值输入至预设的计算公式中，得到若干采样运算值，接下来，电流互感器输出电流补偿系统会根据采样运算值的数值大小，从中选出对应数值最小的采样运算值作为电流互感器输出电流中线性区段的起始点。
[0051]
s20，以起始点为端点，在电流互感器的若干输出电流数据中选取固定个数的样本电流数据。
[0052]
具体来说，电流互感器输出电流补偿系统会将起始点作为端点，从该端点之后的电流互感器对应的若干输出电流数据中抽取固定个数的电流数据值作为样本电流数据，需要说明的是，样本电流数据对应的个数需要根据电流互感器进行设置，本实施例中，样本电流数据对应的个数为10个。
[0053]
s30，根据样本电流数据进行有效值计算。
[0054]
具体来说，样本电流数据的有效值也即为其对应的均方根，电流互感器输出电流补偿系统首先将所有样本电流数据平方之后再求和，然后求对应的均值，最后再将计算得到的均值开平方。
[0055]
s40，根据均方根对电流互感器的输出电流进行数据补偿。
[0056]
具体来说，电流互感器输出电流补偿系统在计算得到样本电流数据对应的有效值之后，会计算一个周期内的电流互感器输出电流的有效值，继而计算样本电流数据对应的有效值与一个周期内电流互感器输出电流的有效值之间的比值，将该比值作为补偿系数，对电流互感器输出电流进行补偿。电流互感器输出电流补偿系统利用电流互感器输出电流的线性区段，利用该线性区段的采样值计算补偿系数，有助于提高电流互感器输出电流补偿系统对于电流互感器输出电流的补偿效果。
[0057]
在一个实施例中，为了提高对于电流互感器输出电流进行补偿的准确度，因此获取若干标准取样值，具体可以执行为以下步骤：
[0058]
如图2所示，电流互感器输出电流补偿系统按照预设的采样频率在电流互感器输出电流的非失真段进行取样，得到若干取样点，继而根据预设的取样范围从取样得到的取样点中抽取固定个数的取样点，记为初级取样点，为了便于电流互感器输出电流补偿系统进行计算，电流互感器输出电流补偿系统将初级取样点对应的电流数值乘以预设的扩大倍数，得到对应的标准取样值。本实施例中，扩大倍数为1000倍，电流互感器输出电流补偿系
统中预设的取样范围为36.56250
°
到59.06250
°
，电流互感器输出电流补偿系统按照20ms采样128个点的频率从36.56250
°
到59.06250
°
范围内进行取样。值得一提的是，电流互感器输出电流补偿系统在取样时，应该根据电流互感器的饱和特性和工作时最大电流倍数，选取在不失真段(即电流互感器磁滞结束后与互感器不饱的正弦函数区间)的取样点，这是由电流互感器饱和后的磁滞特性以及饱和速度(饱和的电流倍数)决定的，电流互感器输出电流补偿系统在抽取初级取样点时可以取样多个值，值越多计算越准确，本实施例中，抽取的初级取样点的固定个数值为8个。电流互感器输出电流补偿系统通过在电流互感器的非失真段进行采样，有助于提升电流互感器输出电流补偿系统对于电流互感器输出电流的补偿效果。
[0059]
在一个实施例中，计算公式，具体显示如下：
[0060][0061]
其中，si为连续电流采样值；ki为标准取样值；mj为采样运算值。电流互感器输出电流补偿系统需要每次都要能准确地找到电流互感器输出电流中的这段相对线性波形区段的起始点，并且电流的大小不能影响到该线性区段所在的相位，采样的窗口相移也不能影响到该线性区段所在的相位。本技术利用离散傅里叶变换的原理来找到这段线性区段的起点，在20ms采样128个点的频率情况下，根据傅里叶变换推演出上述公式。
[0062]
图1为一个实施例中电流互感器输出电流补偿方法的流程示意图。应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行；除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行；并且图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0063]
基于上述方法，本技术实施例还公开一种电流互感器输出电流补偿装置。
[0064]
如图3所示，该装置包括以下模块：
[0065]
线性区段起始点获取模块301，用于获取电流互感器输出电流线性区段的起始点；
[0066]
样本电流数据采样模块302，用于以起始点为端点，在电流互感器的若干输出电流数据中选取固定个数的样本电流数据；
[0067]
样本电流数据有效值计算模块303，用于根据样本电流数据进行有效值计算，得到样本电流数据对应的均方根；
[0068]
输出电流补偿模块304，用于根据均方根对电流互感器的输出电流进行数据补偿。
[0069]
在一个实施例中，线性区段起始点获取模块301，还用于按照预设的采样频率以及采样周期从电流互感器的若干输出电流数据中进行样本采集，得到若干连续电流采样值；
[0070]
获取若干标准取样值；
[0071]
根据预设的计算公式、连续电流采样值以及标准取样值计算采样运算值；
[0072]
将若干采样运算值中最小采样运算值作为线性区间的起始点。
[0073]
在一个实施例中，样本电流数据采样模块302，还用于按照预设的采样频率在电流
互感器输出电流的非失真段进行取样，得到若干取样点；
[0074]
按照预设的取样范围从取样点中抽取固定个数的初级取样点；
[0075]
将初级取样点对应的电流数值乘以预设的扩大倍数，得到对应的标准取样值。
[0076]
在一个实施例中，输出电流补偿模块304，还用于计算单个周期内电流互感器输出电流的有效值；
[0077]
计算样本电流数据对应的均方根与有效值之间的比值；
[0078]
将电流互感器输出电流乘以比值。
[0079]
在一个实施例中，线性区段起始点获取模块301，还用于计算公式，具体为：
[0080][0081]
si为连续电流采样值；ki为标准取样值；mj为采样运算值。
[0082]
本技术实施例还公开一种计算机设备。
[0083]
具体来说，该计算机设备包括存储器和处理器，存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述电流互感器输出电流补偿方法的计算机程序。
[0084]
本技术实施例还公开一种计算机可读存储介质。
[0085]
具体来说，该计算机可读存储介质，其存储有能够被处理器加载并执行如上述电流互感器输出电流补偿方法的计算机程序，该计算机可读存储介质例如包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0086]
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种电流互感器输出电流补偿方法，其特征在于，所述方法包括：获取电流互感器输出电流线性区段的起始点；以所述起始点为端点，在电流互感器的若干输出电流数据中选取固定个数的样本电流数据；根据所述样本电流数据进行有效值计算，得到所述样本电流数据对应的均方根；根据所述均方根对电流互感器的输出电流进行数据补偿。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取电流互感器输出电流线性区段的起始点，具体包括：按照预设的采样频率以及采样周期从电流互感器的若干输出电流数据中进行样本采集，得到若干连续电流采样值；获取若干标准取样值；根据预设的计算公式、连续电流采样值以及标准取样值计算采样运算值；将若干采样运算值中最小采样运算值作为线性区段的起始点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取若干标准取样值，具体包括：按照预设的采样频率在电流互感器输出电流的非失真段进行取样，得到若干取样点；按照预设的取样范围从所述取样点中抽取固定个数的初级取样点；将所述初级取样点对应的电流数值乘以预设的扩大倍数，得到对应的标准取样值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述均方根对电流互感器的输出电流进行数据补偿，具体包括：计算单个周期内电流互感器输出电流的有效值；计算所述样本电流数据对应的均方根与所述有效值之间的比值；将电流互感器输出电流乘以所述比值。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算公式，具体为：s
i
为连续电流采样值；k
i
为标准取样值；m
j
为采样运算值。6.一种电流互感器输出电流补偿装置，其特征在于，所述装置包括：线性区段起始点获取模块(301)，用于获取电流互感器输出电流线性区段的起始点；样本电流数据采样模块(302)，用于以所述起始点为端点，在电流互感器的若干输出电流数据中选取固定个数的样本电流数据；样本电流数据有效值计算模块(303)，用于根据所述样本电流数据进行有效值计算，得到所述样本电流数据对应的均方根；输出电流补偿模块(304)，用于根据所述均方根对电流互感器的输出电流进行数据补偿。7.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至7中任一种方法的计算机程序。8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行如权利要
求1至7中任一种方法的计算机程序。

技术总结
本申请涉及一种电流互感器输出电流补偿方法、装置、设备及存储介质，应用在电流互感器领域，其中方法包括：获取电流互感器输出电流线性区段的起始点；以所述起始点为端点，在电流互感器的若干输出电流数据中选取固定个数的样本电流数据；根据所述样本电流数据进行有效值计算，得到所述样本电流数据对应的均方根；根据所述均方根对电流互感器的输出电流进行数据补偿。本申请具有的技术效果是：有效得解决了塑壳电子产品测量精度和大电流保护可靠性问题。靠性问题。靠性问题。


技术研发人员：程玉标 杨增兵 唐宏根
受保护的技术使用者：苏州万龙智能电气有限公司
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/7/18