输电线路雷电流测量用Rogowski线圈低频失真校正技术

自积分式Rogowski线圈用于输电线路雷电流测量时,由于雷电流含有丰富的低频成分,往往导致测量得到的雷电流波形出现低频失真现象,影响雷电流参数的精确测量。为此,经过对自积分式Rogowski线圈低频失真现象产生机理的理论分析及雷电流频谱分析,提出了一种基于新型模拟积分补偿电路的低频失真校正方法,用以对被测电流逆向还原,分析了电路的工作原理并根据Rogowski线圈的电磁参数计算出电路各元件的参数值,此外,电路中的二阶高通滤波电路可以滤除工频负荷电流对Rogowski线圈的电磁干扰。实验结果表明:该方法简单可行,提高了自积分式Rogowski线圈的低频响应性能,解决了Rogowski线圈雷电流测量中的低频失真问题;在已投入的输电线路雷击故障定位系统实际应用中,有效提高了故障行波电流测量的精度和可靠性。     

基于Rogowski线圈的新型电压行波传感器

现有行波传感器的行波传变一致性较差,影响故障行波定位准确度。文中研究了一种基于Rogowski线圈原理的印制电路板(PCB)式电压行波传感器。给出了Rogowski线圈的高频工作特性,研究了PCB行波传感器的结构和工作原理,推导出了PCB行波传感器互感系数的计算方法,并分析了行波传感器的抗外磁场干扰机理,为有效检测行波信号提供了理论依据。该PCB行波传感器具有结构新颖、频带响应宽、一致性好、抗干扰能力强等优点。仿真和测试实验表明,PCB行波传感器能有效提高行波精确检测的一致性,可靠传变高频暂态行波信号。     

暂态电压行波传感器的研制与应用

基于Rogowski线圈的工作原理,研制了一种由Rogowski线圈、暂态电压抑制电路、分压电路、保护避雷器及行波波头信号综合处理构成的电压行波波头准确测量传感器模块。测试结果表明该模块能快速、有效捕捉故障行波波头的暂态突变信号,提高行波暂态检测精度的一致性及暂态信号测量的可靠性。     

插板式PCB Rogowski线圈的计算与仿真

插板式Rogowski线圈克服了传统Rogowski线圈难以保证绕制密度的缺点,提高了测量精度。鉴于此,提出了一种基于PCB板结构的Rogowski线圈,其二次绕组采用一块基板及若干辅助插板构成。通过理论计算推导及仿真研究,给出了该插板式Rogowski线圈互感、自感、电容等参数的计算方法,并给出了其位置误差、干扰误差、温度误差的计算方法。同时,对该插板式Rogowski线圈的导线宽度、导线间距等物理尺寸对自感、互感各种误差的影响进行了研究。实验结果表明,该Rogowski线圈测量精度能够达到0.5级,具备很强的抗干扰能力和稳定性,且生产工艺简化,对Rogowski线圈在计量及保护领域的推广具有重要意义。     

印制板式Rogowski线圈研究

为了增强印制板式Rogowski线圈拾取感应信号的能力,有效提高其信噪比,将具有相同结构的Rogowski线圈顺次串联并分别获得顺串单、双面板Rogowski线圈后,分析了由单面板构造的顺串单面板传感器的计算模型和等效模型,对比研究了顺串单、双面板Rogowski线圈的阻抗、相频、自感系数和内阻等重要电气参数随着被测电流频率的变化特性,推导了顺串单、双面板Rogowski线圈的最佳阻尼电阻的计算模型,提出了用于判断顺串单、双面板Rogowski线圈测量脉冲大电流的结果有效性的方法及其判据。研究表明,取印制板线圈的顺次串联方式有利于提高传感器的信噪比。     

一种基于磁动势平衡的Rogowski线圈控制模型

Rogowski线圈主要应用于脉冲大电流的测量,而电力系统中测量用电流互感器的使用环境中存在着诸多干扰。因而,要实现Rogowski对线圈工频稳态电流的准确测量,就需要了解Rogowski线圈对工频稳态电流的测量特性以及干扰对测量的影响。为此提出了一种基于磁动势平衡思想的Rogowski线圈动态控制模型,利用该模型描述了Rogowski线圈的一、二次侧各电气参量,并对互感器工频电流的稳态测量特性、干扰信号的影响作出了分析。     

雷电压及雷电流组合测量技术研究

在国内外．雷击事故严重威胁到电网的安全。对输电线路上雷电流和雷电压波形的测量系统进行研究,对电网防雷具有重要意义。研究了直接测量高压输电线路上雷电流和雷电压波形的组合测量传感器。其电流传感器采用自积分Rogowski圈;电压传感器采用自积分式电容分压器的原理,使用Rogowski圈的铝屏蔽壳作为高压臂电容的极板。8／20μs的标准雷电流和上升时间250rls的冲击电流试验表明,本文研制Rogowski线圈具有较好的频率响应特性和稳定的较小的灵敏度。冲击电压试验表明,所研制的电压传感器可较为准确地测量0．5／49μs和1．2／66μs冲击电压波形。该组合测量技术符合雷电测量要求。     

Rogowski线圈频率特性分析及拓宽频带方法

针对常规电流互感器呈现的不足，提出了用Rogowski线圈作为混合式光电电流互感器(HOCT)的传感头器件。根据Rogowski线圈测量原理，分析了Rogowski线圈的等效电路，对两种类型(外积分型和自积分型)Rogowski线圈测量系统的频率特性进行了分析，并就如何拓宽Rogowski线圈频带、提高线圈暂态性能进行了研究，提出了相应的改善方法。     

提高Rogowski线圈互换性的新方法

Rogowski线圈电流传感器在电力系统获得了越来越广泛的应用。为了研究Rogowski线圈的互换性,采用直接测量法对制作的Rogowski线圈的互感进行了测量,比较了各种不同条件下的测量结果。测量结果表明Rogowski线圈互感在不同条件下具有较大的分散性,应在实际应用中进行标定;Rogowski线圈互感的偏差受制造工艺水平影响很大,因此互换性较差。为解决这些问题,提出一种将可调电阻作为线圈的负荷电阻安装在线圈本体上的方法,可调电阻为线圈输出提供无源补偿,便于制造具有一致输入输出特性的标准化线圈,提高了线圈的互换性,避免了更换线圈后对整个系统进行重新校准。最后分析了这种补偿方式带来的误差,结果表明它具有很好的性能。     

分布式输电线路故障定位装置的研制

传统故障定位装置多是安装在变电站内,高频故障行波经过CT后会发生衰减,频带变窄,影响波头的检测.该文提出一种新型的分布式输电线路故障定位装置设计方法,在一条线路上沿线设置若干检测点,利用Rogowski线圈直接检测输电线路中的高频故障行波,根据输电线路接地故障行波中线模和零模分量在线路中传播速度不同,利用到达各检测点的...     

方形截面Rogowski线圈的一致性分析

为分析Rogowski线圈大批量制造时的一致性特性,推导了方形截面Rogowski线圈的电气参数与结构参数的关系,并分析了主要电气参数对线圈输出特性的影响,基于成品线圈的端口参数测量,提出了一种基于端口参数的校正系数来提高大批量线圈一致性的方法。试验结果表明,采用该方法校正的Rogowski线圈具有较好的一致性,可与积分器随机匹配使用。此方法能有效提高大批量制造Rogowski线圈的一致性,降低了线圈加工过程中的精度要求,具有一定的应用价值。     

新型传统Rogowski线圈的设计与研究

针对传统Rogowski线圈测量小电流存在的一些精度及灵敏度低等性能问题,提出一种具有高精度、高灵敏度结构的新型传统Rogowski线圈电流互感器。该互感器由一块印制电路板(PCB)和4个迷你版的传统Rogowski线圈组成。简单阐述了Rogowski线圈的基本工作原理,并对新线圈的结构与部件进行详细讲解。给出了新结构Rogowski线圈的互感系数、自感和电阻计算方法。通过Matlab软件分析线圈的幅频、相频特性,工频实验测试结果表明线圈具有良好的线性度,对小电流(100 A以下)测量的精度和灵敏度有较大提高,对进一步推广Rogowski线圈在电力系统中的应用具有重要意义。     

小相角故障行波测距方法研究

为滤除环境干扰,提取输电线路小相角故障时的微弱行波信号,实现准确故障测距,提出了能量比法。从行波能量角度出发,选择合理时间窗,并利用时窗滚动处理故障行波进行能量比计算,得到信号波头时延以实现故障测距。仿真结果表明,该方法在低信噪比环境下有较强抗干扰能力,对微弱突变有效信号也十分敏感,可广泛应用于行波故障测距领域。     

采用Rogowski线圈的PFN脉冲大电流测量技术

为准确测量脉冲成形网络PFN中的脉冲大电流,建立了测量系统中所使用的Rogowski线圈的数学模型,并通过对其数学模型的频域分析,给出了外积分型Rogowski线圈采样电阻的选取方法。同时为使采用外积分型Rogowski线圈的测量系统获得良好的频域特性,给出了一种改进型一次积分电路,并通过MATLAB软件仿真,比较了采用改进型积分电路和普通RC无源积分电路下系统的频域特性。仿真和实验的结果表明,采用所给的改进型一次积分电路能够扩宽整个测量系统的频带以及提高测量系统的灵敏度。     

基于Rogowski线圈测量信号和改进Elman神经网络的矿井电网故障选线研究

为适应当前矿井高压电网漏电保护的新要求,解决漏电故障选线难题,利用故障发生时故障路径线路区段零序电流高次谐波分量的分布特点与非故障路径不同,提取高次谐波电流作为故障选线的特征向量,应用改进的Elman神经网络建立从特征向量到故障线路区段的映射。同时考虑到Rogowski线圈能够有效提升谐波分量在被测零序电流中的含量比例,引入Rogowski线圈检测零序电流信号以提高选线的灵敏度。构建了基于Rogowski线圈二次侧电压测量信号和改进Elman神经网络的故障选线模型,在Matlab平台下搭建10 kV矿井高压电网模型,并通过典型故障仿真验证了选线模型的有效性。     

脉冲电流放电装置暂态过电流的测量及其特性研究

为深入研究电容储能式脉冲电流放电装置的放电开关产生的特快速暂态过电流(Very Fast Transient Current,VFTC),搭建了一套电容储能式脉冲电流放电装置,并采用Rogowski线圈及光纤传输搭建了一套VFTC测量系统。利用该测量系统对放电开关闭合产生的VFTC进行测量并统计其波形特性,结果显示测量系统满足试验测试需求。试验结果表明,对于电容储能式脉冲电流放电装置,随着电容充电电压的上升,VFTC波形的最大峰值和波形最大陡度也随之上升,但是上升的幅度则呈减小态势;当放电开关合闸速度达到3.5 m/s时,VFTC的最大峰值及最大陡度出现明显下降;VFTC波形的持续时间和波形的上升时间基本不受电容充电电压和放电开关合闸速度的影响,VFTC波形平均持续时间约为0.7μs,波形的上升时间约6 ns;暂态行波的折反射是形成VFTC的主要原因。     

独立分量分析在介质损耗角测量中的应用

基于Rogowski线圈的电气设备电流信号测量中可能会受到现场的噪声干扰,容易给介质损耗(介损)角测量带来较大误差。针对这个问题,本文提出了一种使用独立分量分析(ICA)处理电流信号,然后使用数字化算法计算介损角的算法。文中首先介绍了盲信号处理的原理,给出了ICA的FastICA算法的原理和计算步骤,然后对实际测量所得电气设备的电流信号叠加高斯白噪声(脉冲噪声),使用FastICA算法处理获得了信噪比较高的电流信号。对含噪声信号使用中值滤波、3δ滤波和53H滤波和ICA,滤波所得信号使用了介损角数字化算法计算,结果表明盲信号处理方法有效地抑制了噪声,很大程度上提高了介损角测量的准确性,为实现不改变电力系统一次接线的信号取样方式做了一些有益的尝试。     

采用主副印制电路板构造的Rogowski线圈性能分析及设计

Rogowski线圈在制造时,二次线圈是半手工绕制,线圈密度很难做到恒定,使得测量准确度不高,难以满足计量和批量生产的要求。文中提出了一种基于印制电路板的Rogowski线圈的新结构,二次绕组采用一块主印制电路板和若干副印制电路板制作,可以实现完全的生产自动化。推导了所设计的Rogowski线圈的互感和自感系数,介绍了制造的关键技术,并提出了运用“货币原理”实现Rogowski线圈的柔性设计和构造的新思路。实验结果表明,该Rogowski线圈的测量准确度高,能够满足计量和保护的双重要求,对Rogowski线圈的大规模生产和推广应用具有重要的实用价值和现实意义。     

小波变换和数学形态学在行波故障定位消噪中的应用

有效滤除行波的噪声干扰,提取有用的行波信号是实现行波故障定位的关键.在比较了小波变换和数学形态学对白噪声和脉冲噪声的滤除效果的基础上,结合小波变换和数学形态学各自的优点,提出对行波信号进行消噪时,先采用数学形态学滤波器滤除行波信号中的脉冲噪声,再采用基于小波变换的软阈值化算法滤除白噪声的综合去噪方法.实例分析表明该综合去噪方法的去噪效果较好.     

基于Rogowski线圈电流测量技术研究

随着我国电力系统的不断发展,系统的容量和电流在不断加大,电流值的测量技术成为当今研究的热点。在分析Rogowski线圈工作原理的基础上,系统论述了Rogowski线圈电流互感器的电流计算方法,同时对Rogowski线圈电流互感器的误差进行了分析,为开展Rogowski线圈电流互感器的设计和制作奠定了理论基础。