專利名稱：一種電流檢測裝置和校準方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電能計量領域，涉及一種電流檢測裝置及校準方法，特別涉及以Rogowski線圈為傳感器的 電流檢測裝置和校準方法。
背景技術：
目前，公知的以Rogowski線圈為傳感器的電流檢測裝置(簡稱RIS)的校準方法一直不完善，有待發(fā)展。
當前，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線圈的認識[l], 一直是將RogOTski線圈接積分器即可構成電流檢測裝置。這種認 識存在幾十年，它已成為經典理論，不容質疑。即使在這種認識指導下構建的RIS裝置的校準陷入困境， 人們也沒有懷疑過這種認識本身有問題，卻將問題歸為Rogowski線圈的測量原理不完善、有缺陷。
公知的RIS裝置校準方法有兩種， 一種是直接方法，通過標準電流源輸入電流Il, RIS裝置測得電流I2, 從而可以測出RIS的校準系數K-I1/12。
此方法實際上行不通。原因很簡單
首先，若有上百K高量值標準電流源，則設備龐大，無法移動，而RIS也同樣設備龐大，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準電流源最高量值和負荷能力限制，RIS的最高量值不 能超過標準電流源最高量值。目前，國家法定計量機構提供的標準電流源量值和負荷較小，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，配置標準互感器，通過將Rogowski 的互感M和標準互感器Ms相比較，確定互感系數。然后，將互感系數及整個電路中所有器件的參數，代入 整體電路計算公式，完成RIS校準。按此方法校準RIS裝置，要將整個RIS電路全部拆開，測量所有器件的 參數。
在不拆開RIS電路的情況下，無法進行校準。此方法破壞RIS裝置的完整性，實際上無操作性可言。
發(fā)明內容
目前現實霈求尋找一種不限制最髙量值，不需要大信號的標準電流源，不測定Rogowski線圈的互感系 數，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共同接受和使用的RIS裝置和 校準方法。
本發(fā)明目的提供一種RIS裝置和校準方法實現上面要求。
所需儀器比較常見，電壓表、電流表的準確度比RIS裝置標定的準確度高一個或兩個數量級，標準電 流源只要100A左右，標準電壓源只要幾毫伏到幾十伏，全部是國家法定計量機構常見的小型移動儀器。 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是-
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)實現量程切換時，Rogowski線圈與取樣 環(huán)節(jié)構成的回路阻抗沒有變化。用標準可變電壓源代替Rogowski線圏后，RIS裝置工作狀態(tài)保持不變。用 標準可變電壓源模擬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需要的電壓， 完成全部量程的校準。
本發(fā)明的有益效果是，正本清源，使公眾從被誤導的技術困境中解脫出來，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共同接受和使用的新的 簡便可行RIS裝置和校準方法，有力推動RIS的實用化行業(yè)應用。
圖1是本發(fā)明的RIS裝置和校準方法原理圖。 圖中
① -模擬Rogowski線圈提供電壓信號的標準可變交流電壓源
② -標準可變交流電流源
③ -垂直穿過Rogowski線圈的金屬導體
④ -Rogowski線圈
⑤ -切換開關
⑥ -取樣電阻
⑦ -波段開關，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線圈通過標準電流源的電流Il (如100A)，測量Rogowski兩側的電壓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 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當前量程范圍內電流在Rogowski線圈 上感應的電壓相當，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)下的校準系數K。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的裝置和校準方法進一步說明。 第一步，求Rogowski線圈的輸入輸出電流電壓比Kl。 將⑤雙擲開關，擲a接觸點，接通④Rogowski線圈； 將@波段開關，擲f接觸點接通最小量程；
使②標準可變交流電流源輸出RIS最小量程內的電流I1 (電流要在此章程內，電流太大，易燒壞設備;
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標準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，擲e接觸點，接通①標準可變交流電壓源 選擇量程，將⑦波段開關，擲到某一接觸點。
使①標準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； 計算當前量程的輸入輸出電壓比K2-U2/U3;
切換⑦波段開關到其他量程，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系數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. 權利要求
1. 一種電流檢測裝置和校準方法，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線圈提供校準信號。
2、 根據權利要求1所述的電流檢測裝置和校準方法，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、 根據權利要求1所述的電流檢測裝置和校準方法，其特征是可以包含和不包含積分器。
4、 根據權利要求1所述的電流檢測裝置和校準方法，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、 根據權利要求l所述的電流檢測裝置和校準方法，其特征是用電壓源代替Rogowski線圈在不同量程下 提供適當電壓作為輸入，測量權利要求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、 根據權利要求1所述的電流檢測裝置和校準方法，其特征是將權利4輸入輸出比和權利5計算的不同 量程下的輸入輸出比相乘，獲得根據權利要求1所述的電流檢測裝置的不同量程下的校準系數。
7、 根據權利要求1所述的電流檢測裝置和校準方法，其特征是取樣環(huán)節(jié)，是與Rogowski線圈構成回路的， 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方法，特別涉及以Rogowski線圈為傳感器的電流檢測裝置和校準方法。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線圈提供校準輸入，完成的高量值量程的校準工作。
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)先權日2007年1月6日
發(fā)明者趙化賓 申請人:趙化賓