[发明专利]电力系统中空心线圈电子式电流互感器模型及其建模方法

权利要求书

1.电力系统中空心线圈电子式电流互感器模型，用均匀绕在一个非磁性的骨架上的空心线圈，根据电磁感应原理获取正比于一次电流的弱电压信号，空心线圈输出信号是正比于一次电流的微分信号，所述的空心线圈电子式电流互感器模型包括如下单元：

（1）传感头单元

传感头是获取一次电流信号的部件，在整个电子式互感器中，传感头相当于信号源，该传感头单元的传递函数为：

H0(s)=-MsL0C0s2+(L0RL+R0C0)s+(R0RL+1)=(-Ms)ω02s2+2δs+ω′2---(1)]]>

其中，ω0=1L0C0ω′=1L0C0·R0+RLRLδ=12L0C0·(L0RL+R0C0)---(2)]]>

式中：M为罗氏线圈的互感；

      R₀为罗氏线圈的内阻；

      L₀为罗氏线圈的自感；

      C₀为罗氏线圈的匝间电容；

      R_L为负载的等效电阻；

     ω₀为固有振荡频率；

     ω’为固有振荡频率；

     δ为阻尼系数；

将二阶传递函数分解为两个微分环节和一个增益环节，传感头单元传递函数转化为：

H0(s)=sT11+sT1·11+sT2·K3---(3)]]>

其中，T1=1δ+δ2-ω′2T2=1δ-δ2-ω′2K3=-Mω02T2---(4)]]>

式中：T₁为第一微分环节时间常数；

      T₂为第一惯性环节时间常数；

      K₃为第一放大环节增益；

（2）积分单元

传感头输出电压与一次电流存在微分关系，需外加积分处理环节将信号进行还原，使得该信号与一次电流成正比关系，此工作状态称为外积分状态，该积分单元的输出函数为：

H(s)=11+sRiCi=11+sTi---(5)]]>

式中：R_i为积分环节的电阻；

      C_i为积分环节的电容；

      T_i＝R_iC_i为积分环节的时间常数；

（3）放大单元

传感头的输出电压变化范围较大，电压信号在A/D转换前需通过放大电路进行放大，放大单元的传递函数是一个常数，即放大倍数K_O；

（4）相位补偿单元

经过积分环节电路处理后，二次信号与一次信号还是有一定的相位差，需要相位补偿单元补偿相位，该相位补偿单元的传递函数为：

H(s)=1-sRpCp1+sRpCp=11+sTp-sTp1+sTp---(6)]]>

式中：R_p为相位补偿单元的电阻；

      C_p为相位补偿单元的电容；

      T_p＝R_pC_p为积分环节的时间常数。

2.权利要求1所述的电力系统中空心线圈电子式电流互感器模型的建模方法，该建模方法基于电力系统RTDS/CBuilder软件，用户自定义元件模型由图形模型、I/O接口、模型内部参数与模型代码四部分组成，模型类型包括控制元件和电力系统元件两类，该建模方法包括如下步骤：

（1）建立自定义元件调用文件；

（2）自定义元件外观设计；

（3）自定义元件I/O接口设计；

（4）自定义元件参数设置；

（5）自定义元件程序代码文件编辑；

（6）建立权利要求1所得到的空心线圈电子式电流互感器模型。