基于Rogowski线圈的电流互感器信号处理中积分算法的研究

基于Rogowski线圈的电流互感器与传统电流互感器相比具有广泛应用前景，备受关注。但Rogowski线圈的自身特性以及后续信号处理电路一直影响着电子电流互感器的测量精度，本文对Rogowski线圈的积分算法进行了研究，分别叙述了模拟和数字两种算法及其实现形式，并对其性能进行了分析。从中得到了一些有益结论，可进一步改善积分环节，提高电子电流互感器的测量精度。     

基于Rogowski线圈的数字积分器的研究与设计

积分器是影响基于Rogowski线圈电流互感器精度的关键环节。对模拟积分器的温度特性进行了分析,理论分析和实验结果表明其受温度的影响较大。和模拟积分器相比,数字积分器具有更高的精度和稳定性。利用梯形公式进行数字积分,分析与仿真了梯形积分算法对稳态和暂态电流的响应,提出了解决积分中漂移、初值问题的措施。设计了基于STM32F103的数字积分器,并利用新型PCB平面Rogowski线圈电流互感器进行了实验。实验结果验证了设计方法的有效性。     

Rogowski线圈数字积分器的分析与设计

基于Rogowski线圈的电子式电流互感器在电网系统中的应用越来越广泛,其中积分器是影响电子式电流互感器的稳定性和精度的关键.针对Rogowski线圈的积分算法,分别给出模拟积分和数字积分2种算法的实现形式,其中数字积分有更高的精度和稳定性.对数字积分3种算法从原理上对各自幅频特性和相频特性进行了比较分析,并给出了一种数字积分器的设计方案,分析了其方案的可行性和实用性.设计了基于C8051F340单片机的数字积分器,结果验证了此方法的可行性.     

Rogowski线圈电子式电流互感器积分技术研究

积分环节是影响Rogowski线圈电子式电流互感器精度的关键因素.论述了模拟积分器的设计与实现,分析了模拟积分器的频率特性,理论分析和试验结果表明低频信号和温度对其精度有较大的影响.为进一步优化积分环节,设计了基于ARM的数字积分器,分别论述了其硬件结构和梯形积分算法,并且仿真了梯形积分算法对稳态电流和暂态电流的响应.仿真和试验结果表明,梯形积分算法能够很好的还原一次电流,同模拟积分器相比,数字积分器具有更高的精度和稳定性.     

Rogowski线圈电子式电流互感器积分技术研究

积分环节是影响Rogowski线圈电子式电流互感器精度的关键因素。论述了模拟积分器的设计与实现,分析了模拟积分器的频率特性,理论分析和试验结果表明低频信号和温度对其精度有较大的影响。为进一步优化积分环节,设计了基于ARM的数字积分器,分别论述了其硬件结构和梯形积分算法,并且仿真了梯形积分算法对稳态电流和暂态电流的响应。仿真和试验结果表明,梯形积分算法能够很好的还原一次电流,同模拟积分器相比,数字积分器具有更高的精度和稳定性。     

用于电子式电流互感器的数字积分器

积分器是基于Rogowski线圈的电子式电流互感器中的关键环节。同模拟积分器相比，数字积分器具有更高的精度和稳定性，更适用于电子式互感器。文中主要论述了互感器用数字积分器的设计与实现，分析比较了多种积分方案；提出了根据设计精度要求，确定积分器所需最低采样率的算法；讨论了解决积分中漂移、初值及饱和问题的措施。研制了数字积分器样机，并进行了实验。实验结果验证了设计方法的有效性与实用性。     

基于Rogowski线圈的电子式电流互感器暂态特性研究

旨在改善基于Rogowski线圈的电子式电流互感器的暂态特性,对Rogowski线圈分别配合理想积分器和实际电路中采用的非理想积分器进行了暂态特性仿真,仿真结果表明Rogowski线圈配合理想积分器时电子式电流互感器将有优良的暂态特性,但是如果非理想积分器参数设计不当,电子式电流互感器的暂态特性将被严重恶化.因此,提高积分电容容值或者反馈电阻阻值,将能改善电子式电流互感器的暂态特性.设定暂态电流衰减时间常数为标准IEC60044-8给定的最严格值,通过不同的参数配合进行仿真与比较,确定了一套能获得良好暂态特性的积分器参数.在此基础上,设计了一种由Rogowski线圈和改进的有源积分电路组成的电子式电流互感器电流传感元件.实验表明该电子式电流互感器电流传感元件具有良好的稳态交流测量精度,并能有效地测量暂态故障电流.     

基于对角隐式Runge-Kutta法的新型数字积分器研究

数字积分器是基于空心线圈的电子式电流互感器的重要环节之一。对此文中基于对角隐式龙格库塔法提出了一种新的拓展梯形数字积分算法。为提高新型数字积分算法的积分精度,采用复合积分并推导出了不同采样频率下的通用新型数字积分器的传递函数。由于新型数字积分器的传递函数中含有分数延迟项,因此采用FIR和IIR两种滤波算法对其进行仿真分析。MATLAB仿真结果表明,新型数字积分器在低频段的性能要优于梯形数字积分器,可为基于Rogowski线圈的电子式电流互感器的积分环节提供一种全新的设计方法。     

基于Rogowski线圈的电子式电流互感器的积分器技术

积分器是基于Rogowski线圈的电子式电流互感器中的关键环节之一.分别论述了三种积分器的设计与实现,并对其性能进行了比较:用模拟电路实现的积分器不但在测量稳态电流上有很高的精度,还能较真实地反映故障电流的暂态过程,能稳定可靠地应用于测量、保护等实际工程领域.用数值算法实现的积分器由于其精度与算法实现问题,还需进一步研究与完善.采用集成芯片构成的数字积分器适用于计量系统,但在保护系统中使用具有一定的局限性.     

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。     

电子电流互感器高压侧电路设计的改进

为提高电子式电流互感器测量精度,在此对高压侧电路进行了改进,提出了目前新的设计方案.主要叙述了Rogowski线圈、高压侧电源、高压侧信号处理电路即积分电路、移相电路的改进情况.通过采用新型罗氏线圈可使线圈均匀绕制和每匝线圈横截面相等,克服了传统罗氏线圈的缺点.提出了一种新的高压供电方案,使供电电路能够在母线大电流和空载小电流下仍能正常工作,提供稳定的输出电压,有效解决了电子电流互感器高压侧电源问题.介绍了数字积分器,采用积分算法设计的数字积分器具有更高的精度和稳定性,相位特性优良.同时提出基于贝塞尔滤波器的全通恒时延滤波器,其幅度特性恒定,而且在低频范围内具有恒定的延迟时间.     

电压/电流组合型电子式互感器的研究

介绍了电子式互感器的原理、技术和发展现状 ,给出了一种电压/电流组合型电子式互感器的设计。该互感器以罗柯夫斯基线圈作为电流传感元件 ,以电容分压器作为电压传感元件 ,以光纤作为信号传输通道 ,借助有源电子调制和信号处理技术实现电流、电压的测量。文中还给出了部分样机试验结果。     

小型大电流Rogowski线圈设计及性能

为适应电流测量的新要求,介绍了一种针对高频大电流测量的小型Rogowski线圈。研究了线圈不均匀放置包括偏心放置和倾斜放置对电流测量性能的影响后提出了线圈屏蔽盒、线圈导线多层绕制和使用磁芯线圈等设计方案,并使用多种结构的线圈测量了电流波形,得到了大量的测试数据。对比国外标准电流测试探头测试数据改进设计,取得很好的效果,并证明了使用磁性材料利于满足线圈自积分条件,但使用磁性材料必须充分考虑工作频带和饱和磁感应强度,相比而言空心线圈的工作频带更宽。     

Rogo wski线圈热膨胀效应产生测量误差的计算

热膨胀使Rogowski线圈尺寸变化进而改变线圈互感是电子电流互感器出现测量误差的原因之一。为定量分析计算热膨胀对Rogowski线圈的影响,采用理论分析与推导的方法得出常见类型Rogowski线圈骨架热系数和绕组热系数的计算公式。计算表明,圆形、矩形和跑道型截面Rogowski线圈骨架的热系数等同其材料热膨胀系数;线圈绕组的热系数近似2倍于其材料热膨胀系数。这种基于线圈热系数概念建立的热膨胀误差计算模型可用于设计高精度Rogowski线圈。     

环形Rogowski线圈传感头的设计

电子式互感器是智能电网新型量测体系的关键部件,Rogowski线圈型电子式电流互感器已成为目前电子式互感器研究和应用的重点。Rogowski线圈传感头的设计直接决定了互感器的测量精度。笔者着重介绍了基于Rogowski线圈的电子式互感器的工作原理和传感头的设计方法,根据设计理论制作了Rogowski线圈传感头,并进行相关的实验,其测量精度在实验室条件下满足0.2S级要求。     

基于Rogowski线圈的电子式电流互感器复合误差计算方法

电子式电流互感器复合误差的计算与分析是提高获取电力系统运行信息精度的重要内容。为了准确测量电子式互感器的复合误差,介绍了电子式电流互感器的误差校验方法,分析了基于Rogowski线圈的电子式电流互感器基本工作原理,从而提出了多种基于Rogowski线圈的电子式电流互感器的复合误差计算方法。在此基础上对各种复合误差计算方...     

高压直流电子式电流互感器Rogowski线圈研究

为实现高压直流系列产品国产化,从高压直流电子式电流互感器(electronic current transformer,ECT)的传感部分核心器件——Rogowski线圈的研究着手,分析Rogowski线圈的原理和特点,提出一种适用于高压直流ECT的Rogowski线圈设计方案,介绍其规格参数、制作及安装等。频率响应试验证明Rogowski线圈对各频率谐波电流的幅值测量误差在0.2%以内,线圈响应灵敏度试验证明Rogowski线圈的相位误差在200μs以内,该线圈的设计性能均满足国际标准要求,验证了Rogowski线圈设计方案具有测量精度高、功率输出低、结构简单、线性良好、测量值易于数字化输出等优良特性,为该产品的国产化实现提供了技术依据。     

电子式电流互感器研究评述

对Rogowski线圈电流互感器和光学电流互感器这两种主要的电子式电流互感器进行了基本的评述。在动态测量品质方面,光学电流互感器优于Rogowski线圈电流互感器。两种电子式电流互感器都形成了实用化技术。电子式电流互感器对提高电网动态观测的准确性,对提高继电保护的动作可靠性,对于数字电力系统的建设都具有重要意义。     

基于有源电子互感器的输电线路等传变差动保护

罗氏线圈电子式电流互感器的积分环节会放大传变误差,可能造成电流传变严重失真,导致保护误动。针对此问题,提出了线路保护直接采用罗氏线圈微分电流信号输出的改进思路。并以差动保护为例,提出了一种基于有源电子互感器的输电线路等传变差动保护方法。该方法直接采用罗氏线圈输出的电流微分信号进行计算,将用于电容电流补偿计算的电压信号经虚拟罗氏线圈数字传变处理,保证电压电流信号经过相同的传变环节。仿真和试验结果表明,新方法在区内故障时可快速动作,且消除了积分环节引入的传变误差对差动保护的影响,降低了电压电流传变差异对保护精度的影响,性能优于现有差动保护方法。