專利名稱：一種電流檢測裝置和校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電能計量領(lǐng)域，涉及一種電流檢測裝置及校準(zhǔn)方法，特別涉及以Rogowski線圈為傳感器的 電流檢測裝置和校準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
目前，公知的以Rogowski線圈為傳感器的電流檢測裝置(簡稱RIS)的校準(zhǔn)方法一直不完善，有待發(fā)展。
當(dāng)前，RIS裝置的量程范圍一般覆蓋20A-300KA,特殊情況下，量值還會更高。
公知的對Rogoirski線圈的認(rèn)識[l], 一直是將RogOTski線圈接積分器即可構(gòu)成電流檢測裝置。這種認(rèn) 識存在幾十年，它已成為經(jīng)典理論，不容質(zhì)疑。即使在這種認(rèn)識指導(dǎo)下構(gòu)建的RIS裝置的校準(zhǔn)陷入困境， 人們也沒有懷疑過這種認(rèn)識本身有問題，卻將問題歸為Rogowski線圈的測量原理不完善、有缺陷。
公知的RIS裝置校準(zhǔn)方法有兩種， 一種是直接方法，通過標(biāo)準(zhǔn)電流源輸入電流Il, RIS裝置測得電流I2, 從而可以測出RIS的校準(zhǔn)系數(shù)K-I1/12。
此方法實際上行不通。原因很簡單
首先，若有上百K高量值標(biāo)準(zhǔn)電流源，則設(shè)備龐大，無法移動，而RIS也同樣設(shè)備龐大，無法移動，不 具備整體送檢條件；若拆開RIS,部分送檢，則破壞RIS工作基本狀態(tài)。
這種方法量值傳遞和溯源的最高量值會受到標(biāo)準(zhǔn)電流源最高量值和負(fù)荷能力限制，RIS的最高量值不 能超過標(biāo)準(zhǔn)電流源最高量值。目前，國家法定計量機構(gòu)提供的標(biāo)準(zhǔn)電流源量值和負(fù)荷較小，約100A-1000A, 按此方法，不能對量值高達幾百KA的RIS進行量值的傳遞和溯源。
另一種是間接方法[l]，需要送檢Rogowski線圈，建立實驗電路，配置標(biāo)準(zhǔn)互感器，通過將Rogowski 的互感M和標(biāo)準(zhǔn)互感器Ms相比較，確定互感系數(shù)。然后，將互感系數(shù)及整個電路中所有器件的參數(shù)，代入 整體電路計算公式，完成RIS校準(zhǔn)。按此方法校準(zhǔn)RIS裝置，要將整個RIS電路全部拆開，測量所有器件的 參數(shù)。
在不拆開RIS電路的情況下，無法進行校準(zhǔn)。此方法破壞RIS裝置的完整性，實際上無操作性可言。

發(fā)明內(nèi)容
目前現(xiàn)實霈求尋找一種不限制最髙量值，不需要大信號的標(biāo)準(zhǔn)電流源，不測定Rogowski線圈的互感系 數(shù)，不需要拆開RIS裝置，易被公眾、廠家、用戶、第三方國家法定計量機構(gòu)共同接受和使用的RIS裝置和 校準(zhǔn)方法。
本發(fā)明目的提供一種RIS裝置和校準(zhǔn)方法實現(xiàn)上面要求。
所需儀器比較常見，電壓表、電流表的準(zhǔn)確度比RIS裝置標(biāo)定的準(zhǔn)確度高一個或兩個數(shù)量級，標(biāo)準(zhǔn)電 流源只要100A左右，標(biāo)準(zhǔn)電壓源只要幾毫伏到幾十伏，全部是國家法定計量機構(gòu)常見的小型移動儀器。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是-
將RIS裝置中Rogowski線圈的取樣環(huán)節(jié)連接電壓跟隨器，或者用電阻組合切換，在切換分壓器實現(xiàn)量 程切換時，保持取樣環(huán)節(jié)的電阻相對Rogowski線圈不變化。同時，由于RogOTski線圈內(nèi)阻是常量，Rogowski線圈兩端的電壓與被測量電流成正比。也就是說，在切換取樣環(huán)節(jié)實現(xiàn)量程切換時，Rogowski線圈與取樣 環(huán)節(jié)構(gòu)成的回路阻抗沒有變化。用標(biāo)準(zhǔn)可變電壓源代替Rogowski線圏后，RIS裝置工作狀態(tài)保持不變。用 標(biāo)準(zhǔn)可變電壓源模擬Rogowski線圈測量電流時輸出的電壓，向后端電路提供高量值量程校準(zhǔn)需要的電壓， 完成全部量程的校準(zhǔn)。
本發(fā)明的有益效果是，正本清源，使公眾從被誤導(dǎo)的技術(shù)困境中解脫出來，找出公知的RIS裝置不可 高量值傳遞和溯源的根源，找到易被公眾、廠家、用戶、第三方國家法定計量機構(gòu)共同接受和使用的新的 簡便可行RIS裝置和校準(zhǔn)方法，有力推動RIS的實用化行業(yè)應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明的RIS裝置和校準(zhǔn)方法原理圖。 圖中
① -模擬Rogowski線圈提供電壓信號的標(biāo)準(zhǔn)可變交流電壓源
② -標(biāo)準(zhǔn)可變交流電流源
③ -垂直穿過Rogowski線圈的金屬導(dǎo)體
④ -Rogowski線圈
⑤ -切換開關(guān)
⑥ -取樣電阻
⑦ -波段開關(guān)，擲c接觸點接通最小量程，擲d接觸點接通較小量程，擲e接觸點接通較大量程，擲f 接觸點接通最大量程.
⑧ -電壓跟隨器
⑨ -積分放大器
具體實施例方式
第一步，給Rogowski線圈通過標(biāo)準(zhǔn)電流源的電流Il (如100A)，測量Rogowski兩側(cè)的電壓Ul (如10mV)， 計算電流/電壓比KKl/Ul(如10A/mV)。因取樣電阻在不同量程下保持不變，因而K1是一個常量，可以應(yīng) 用到其他幾百K的高量值量程。
第二步，斷開Rogowski線圈與取樣電阻的連接，切換分壓器到不同量程，給分壓器原連接Rogowski線 圈的兩端注入電壓U2(如10mV-100mV-1V-10V-100V)，電壓大小與RIS當(dāng)前量程范圍內(nèi)電流在Rogowski線圈 上感應(yīng)的電壓相當(dāng)，讀取RIS測量的電流I2(如100A-IkA-10kA-100kA-1000kA),計算不同量程下電壓/電流 比K2-U2/12。
第三步，將K1純2即可得到不同量程(如100A-lkA-10kA-lOOkA-lOOOkA)下的校準(zhǔn)系數(shù)K。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的裝置和校準(zhǔn)方法進一步說明。 第一步，求Rogowski線圈的輸入輸出電流電壓比Kl。 將⑤雙擲開關(guān)，擲a接觸點，接通④Rogowski線圈； 將@波段開關(guān)，擲f接觸點接通最小量程；
使②標(biāo)準(zhǔn)可變交流電流源輸出RIS最小量程內(nèi)的電流I1 (電流要在此章程內(nèi)，電流太大，易燒壞設(shè)備;
電流太小，不便測量。例如最小量程為20A-200A,電流取100A。) 測量Rogowski兩側(cè)的電壓Ul,圖中為M、 N兩點間電壓(如10mV); 計算電流/電壓比KPIl/Ul (如10A/mV);
在將⑦波段開關(guān)擲不同量程時，Kl是一個常量，可以用到其他高量值量程。注意第一步不是一定要選擇最小量程。只要②標(biāo)準(zhǔn)可變交流電流源輸出電流大小能滿足的量程都可 以，且可以直接測量RIS輸出端的電壓U3，圖中為P、 T兩點間電壓，計算當(dāng)前量程的輸入輸出電壓比 K24J1/U3。
第二步，求信號處理電路的不同量程的輸入輸出電壓比K2。 將⑤雙擲開關(guān)，擲e接觸點，接通①標(biāo)準(zhǔn)可變交流電壓源 選擇量程，將⑦波段開關(guān)，擲到某一接觸點。
使①標(biāo)準(zhǔn)可變交流電壓源提供電壓U2，電壓大小不超出RIS裝置檢測當(dāng)前量程電流時Rogowski線圈兩
端的電壓范圍。 測量RIS輸出端的電壓U3，圖中為P、 T兩點間電壓； 計算當(dāng)前量程的輸入輸出電壓比K2-U2/U3;
切換⑦波段開關(guān)到其他量程，按照上面的方法，計算出其他量程的輸入輸出電壓比K2. 第三步，求RIS裝置的不同量程校準(zhǔn)系數(shù)K41X不同量程下K2。
參考文獻揭秉信大電流檢測北京機械工業(yè)出版社1987. 權(quán)利要求
1. 一種電流檢測裝置和校準(zhǔn)方法，以Rogowski線圈為傳感器。其特征是保持取樣環(huán)節(jié)的電阻相對Rogowski線圈在不同量程阻抗不改變，使用電壓源代替Rogowski線圈提供校準(zhǔn)信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測裝置和校準(zhǔn)方法，其特征是Rogowski線圏的取樣環(huán)節(jié)連接電壓跟隨器， 或者用電阻組合切換，保持取樣環(huán)節(jié)相對Rogowski線圈在不同量程阻抗不改變。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測裝置和校準(zhǔn)方法，其特征是可以包含和不包含積分器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測裝置和校準(zhǔn)方法，其特征是用電流源作為輸入，測量Rogowski線圈兩 端輸出電壓，計算Rogowski線圏的輸入輸出比.。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電流檢測裝置和校準(zhǔn)方法，其特征是用電壓源代替Rogowski線圈在不同量程下 提供適當(dāng)電壓作為輸入，測量權(quán)利要求1所述的電流檢測裝置的輸出，計算不同量程下的輸入輸出比.。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測裝置和校準(zhǔn)方法，其特征是將權(quán)利4輸入輸出比和權(quán)利5計算的不同 量程下的輸入輸出比相乘，獲得根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測裝置的不同量程下的校準(zhǔn)系數(shù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測裝置和校準(zhǔn)方法，其特征是取樣環(huán)節(jié)，是與Rogowski線圈構(gòu)成回路的， 可以改變量程，將電壓量值升高或降低成為特定大小的信號后進行測量。
全文摘要
一種電流檢測裝置和校準(zhǔn)方法，特別涉及以Rogowski線圈為傳感器的電流檢測裝置和校準(zhǔn)方法。在量程改變過程中，Rogowski線圈的工作條件不改變，用電壓源替代Rogowski線圈提供校準(zhǔn)輸入，完成的高量值量程的校準(zhǔn)工作。
文檔編號G01R35/00GK101216542SQ20071000719
公開日2008年7月9日 申請日期2007年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月6日
發(fā)明者趙化賓 申請人:趙化賓