电容器母排投切电流测量用宽频罗氏线圈传感器优化设计

大电流罗式线圈电流传感器频率响应特性主要取决于配套的积分电路参数。从监测并联电容器组投切电流应用需求出发,提出一种适合测量电容器母排暂态电流的新型罗氏线圈传感器积分电路。在罗氏线圈电流传感器工作原理分析基础上,研究不同类型积分器对暂态电流频率响应特性,由频响互补出发计算了两级复合积分器电路参数,并利用雷击电流模拟暂态特性对设计参数进一步优化。测试结果表明该罗氏线圈传感器对暂态大电流测量具有优良性能,适用于测量并联电容器组母排电流谐波,以及投切电流监测及过电流故障分析。     

基于罗氏线圈电流互感器的等传变距离保护

罗氏线圈电流互感器中的积分器会放大暂态传变误差,可能导致保护误动作。该文提出直接采用罗氏线圈微分信号输出进行保护计算的改进思路,并以距离保护为例,提出一种基于罗氏线圈电流互感器的等传变距离保护方法。该方法中,保护电流直接采用罗氏线圈输出的电流微分信号,消除积分器引入的暂态传变误差,并通过虚拟数字传变解决电压与电流微分信号传变不一致问题。仿真和试验结果表明,所提出的等传变距离保护方法动作速度快,受系统中高频暂态信号影响较小,性能优于现有距离保护方法。     

罗氏线圈电流互感器传递特性及对保护继电器的影响

罗氏线圈电流互感器具有线性系统的特性,阐述了罗氏线圈电流互感器的传递特性及其对保护继电器的影响,基于互感器的物理结构分析了罗氏线圈传感器和罗氏线圈电流互感器的频率特性和瞬态特性。分析结果表明,互感器的带宽可以提高保护中继的性能,带宽主要由罗氏线圈传感器和信号处理电路的参数决定。且瞬态电流的测量误差大小主要取决于电流互感器本身衰减直流分量精度的能力高低。针对空芯线圈电流互感器的性能提出了改进措施,以满足保护继电系统在结构设计和测试标准方面的要求。     

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.     

适应继电保护暂态传变的空心线圈电流互感器积分技术研究

为了系统研究积分技术对空心线圈电流互感器暂态特性的影响及对继电保护的适应性,对Rogowski传感头分别配合模拟积分器和数字积分器的空心线圈电流互感器传变特性进行了理论和仿真分析,揭示了不同积分技术对电流互感器暂态特性的影响因素和特点。理论研究和仿真结果表明,Rogowski传感头配合模拟有损积分器时,与采用一阶RC积分电路相比,电流互感器在低频段的特性有所改善,通过配置合适的积分参数,理论上有可以满足继电保护对电流互感器暂态特性要求。当Rogowski传感头配合数字积分器时,合适的积分算法能使互感器有非常优异的低频特性和暂态特性,非常契合继电保护对电流互感器测量故障暂态电流的应用需求。     

罗氏线圈电流互感器谐波计量特性研究

电力系统中的非线性负荷会引起交流正弦波畸变产生各次谐波,对电能计量的准确性及继电保护的可靠性产生严重影响。针对新一代站对电子式电流互感器谐波计量及继电保护的更高要求,研究了罗氏线圈的传感原理和传变特性,并根据其数学模型,分析了影响罗氏线圈频率响应特性的两个主要因素为线圈内阻和分布电容,再结合外积分电路的结构参数模型,分析了积分时间常数对罗氏线圈电流互感器整体频率响应特性的影响。最后通过Multism12.0仿真电路模型,模拟了罗氏线圈电流互感器在2~13次谐波电流下的频率响应输出,并进行了试验验证。仿真与试验结果表明,罗氏线圈电流互感器能够满足电力系统关于谐波功率计量的0.2级准确度要求,能够可靠测量电网中的谐波分量。     

罗氏线圈电流互感器的暂态传变特性

数字积分器的罗氏线圈电流互感器在传变电力系统暂态过程中的高频电流时,输出波形会发生畸变,导致继电保护装置的不正确动作。文中分析了使用不同积分器的罗氏线圈电流互感器各环节的数学模型,研究了互感器的传变特性和一次电流中高频信号的传变过程,得出以下结论:高频信号在采样环节发生频率混叠,混叠而来的低频信号在积分环节相较于高频信号发生放大是导致使用数字积分器的互感器传变异常的主要原因,而使用模拟积分器的互感器则不会出现类似问题。通过实验验证了对互感器传变特性分析的正确性。最后,对于使用数字积分的互感器,提出了针对滤波器和采样频率的改进措施。     

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.     

罗氏线圈电子式电流互感器积分特性研究

为降低电子式电流互感器(ECT)的暂态误差、提高稳态电流的测量准确度,提出了一种应用于罗氏线圈ECT信号采集系统的压频变换器模数混合积分器(VFC-ADI)方法。对罗氏线圈输出信号进行压频数值转换,由脉冲计数器完成数值计数,微处理器对计数值处理后得出被测电流的积分波形。选取VFC芯片AD7742进行仿真分析,仿真结果显示VFC-ADI方法能准确地反映一次侧暂态电流波形。对罗氏线圈ECT暂态故障电流及稳态电流进行试验测试,结果表明VFC-ADI方法能准确反映暂态故障电流特征;对于稳态电流测试,比差的变化范围为-0.15%~0.15%,角差的变化范围为-1′~1.5′,其输出值完全满足0.2 s级基本准确度测试要求。VFC-ADI方法在模数转换过程中实现了积分功能,数据处理结果表明其更接近于理想积分器。     

应用于空心线圈电子式互感器的双环数字积分器设计

目前空心线圈电子式互感器多采用硬件积分器,受硬件元器件输出误差及系统扰动影响,硬件积分器在特定情况下存在失真问题。文中提出了一种数字积分器设计方案,该方案采用两个修正环节来调节积分器输出的直流分量:AD采样输出正向调理环节和积分器输出反馈调理环节。AD采样输出正向调理环节主要用于消除电子元器件输出直流偏移;积分器输出反馈调理环节用于调节最终输出的直流分量,其中包含了前端残余直流分量和数据精度误差经长时间累积产生的直流分量。为防止系统扰动时对一次直流分量误修正,对信号调理限定条件进行了分析。通过实验验证,表明该数字积分器对正常电流及各种扰动电流均能够精确跟踪,保证了电流数据的测量精度。     

空心线圈电流互感器的输出波形质量测试

传统电磁式电流互感器具有较高非线性特征,在低压小电流状态下检测互感器传变特性,波形中存在大量波纹,波形质量较差。提出小电流下空心线圈电流互感器输出波形质量测试方法,设计了印制电路板(PCB)空心线圈电子式电流互感器,对互感器传变特性检测方案实施设计,从T型积分器参数选择对电流互感器实施优化设计,确保其输出波形质量较优,实现暂态控制。对T型积分器低频动态性能实施改进,符合TPE级电流互感器最高峰值瞬时误差低于10%时,确保积分器上限截止频率最高。实验结果表明,所设计电流互感器输出波形检测结果在合理区间内,降低空心线圈内径可降低干扰互感器输出电压波形空间电磁场区域,数字化操作可确保PCB空心线圈电流互感器输出波形内纹波量显著降低,增强波形质量。     

基于空心线圈互感系数自校验原理的大电流校验系统

对保护用电流互感器在大电流时的性能进行校验时一般采用含铁芯的电磁式互感器作为标准。但电流较大时,电磁式互感器铁芯体积大、制造困难,且剩磁现象严重,导致其误差变大。为此,提出了一种基于空心线圈互感系数自校验原理的交流大电流校验系统。在小电流时,该系统利用铁芯线圈的输出来校正空心线圈的安装等外界因素可能造成的误差。由于空心线圈的线性度好,校准后的空心线圈可作为大电流校验时的电流标准。空心线圈的输出需要积分还原,采用基于直流负反馈原理的数字积分算法,有效克服了传统模拟积分电路和数字积分的零漂、时漂和直流偏移问题。测试结果表明,该系统在电流500 A~50 kA范围内可达到0.1级的准确度。     

新型电子式电流互感器测量精度分析

通过对新型电子式电流互感器的基本测量原理进行介绍和分析可知:采用Rogowski线圈为传感头的电子式电流互感器,就必须再加入积分环节,从而使电子式电流互感器的精度受积分器精度的影响较大。从集成运放输入失调电压、偏置电流及其漂移、集成运放增益和带宽、温度变化对积分电路的影响3个方面分析了传统的模拟积分器对测量精度的影响,并总结出了误差公式。最后,提出了数字式积分器的必要性和可行性,给出了数字式积分器的实现方案。     

罗氏线圈电子式电流互感器的积分技术研究

基于罗氏线圈的电子式电流互感器存电力系统中得到了广泛的应用,其中积分器对电子式电流互感器的稳定性和精度具有重要的影响.针对罗氏线罔的积分算法分别提出了模拟和数字两种算法及其实现形式,从原理上给出了各自的传递函数,对其幅频相频特性以及性能进行了分析,并结合实际应用设计了基于双线性变换数字积分算法的数字积分器,实验结果验证...     

电子式互感器数据采集系统的研究与实现

以基于罗氏线圈原理电子式电流互感器为研究对象,分析了罗氏线圈的微分工作特性.针对罗氏线圈输出微分信号的特点,设计了基于AD7606的数据采集系统,给出了设计方案.试验结果表明基于AD7606数据采集系统所测电流误差完全满足0.2S级电子式电流互感器的要求.试验结果验证了数据采集系统的准确性和设计的有效性.     

无线传输罗氏线圈在电流监测系统中的应用研究

随着智能电网的发展,电力系统中电流监测要求不断提高。针对台区低压出线多、人工测量分析不理想的现状,设计了基于无线传输罗氏线圈的电流监测系统。相比传统的电磁式电流互感器,电子式罗氏线圈电流互感器绝缘性能优良、体积轻巧、数智化程度高,可直接输出模拟量或数字量测量结果。设计的无线传输罗氏线圈外接三相一体式积分器,实现了实时三相电流监测。系统中的4G无线模组将测量数据传输至云服务器,实现了电流数据的远程查询。系统依托智能算法,支持负荷预测分析、窃电分析、三相不平衡预警、窃电预警等功能。     

小型PCB罗氏线圈电流互感器

智能化电器是电器技术的发展方向,而电流检测是关键技术之一.为此设计了一种集电流采样与信号处理于一体的小型PCB罗氏线圈电流互感器.详细介绍了罗氏线圈的工作原理,在有限空间内设计高性能PCB罗氏线圈的思路,指出在PCB罗氏线圈的空白区域增加过孔能增加线圈匝数,设置返绕线圈能够抵消与线圈平面垂直方向干扰磁场的影响,并在理论指导下设计了精度高、体积小、抗干扰能力强的PCB罗氏线圈.同时为了实现对被测一次电流的实时精确检测,设计了积分电路来对罗氏线圈的输出信号进行相位还原,从而实现电流互感器的电流采样与信号处理于一体的小型化发展.     

电流互感器三维磁场分析与互感计算

用三维有限元方法分析计算了几类电流互感器的三维磁场和互感系数.采用有限元商用软件包Ansoft,基于能量摄动法计算得到罗氏线圈、含线性铁心电流互感器以及含非线性铁心电流互感器在不同参数下的互感系数,并进一步分析得到其变化规律.该方法简单易行,可用于计算规则、不规则形状电流互感器电感参数.对于圆形和矩形罗氏线圈,有限元法...     

Rogowski线圈数字积分器的直流误差消除方法研究

积分器是Rogowski线圈电子式电流互感器的重要组成部分,而积分器的精度受放大采样模拟电路中产生的直流误差的影响。文章对几种常用的直流误差消除方法进行分析,提出了一种镜像法,用一对参数相同的装置对一对等幅反相的信号进行采样从而对直流误差进行补偿。软件仿真和硬件测试的结果表明该方法在包含次谐波的电流和故障暂态电流的测量中,仅消除了模拟电路中的直流误差而最大程度地保证了被积信号的完整性,从而达到更高的积分精度。     

电子式电流互感器传变特性测试与分析

目前,由于缺乏有效而实用的综合测试平台,开展不同原理电子式电流互感器(ECT)在实际工况下的计量准确度和保护传变特性试验还很少。文中分析了影响ECT准确度和传变特性的关键因素和环节,研制出能够模拟不同运行负荷、环境条件、功率因数、通信异常、一次侧故障等工况下电子式互感器性能测试研究平台,开展了ECT稳态准确度测试、ECT谐波特性与频率混叠测试以及故障下的ECT暂态特性测试。对不同厂家不同原理的ECT测试,发现在稳态误差方面低功率电流互感器测量准确度以及稳定性优于全光纤电流互感器。谐波特性方面随着频率增加,低功率电流互感器的比值误差相对稳定,而罗氏线圈会增大,相位误差两者总体呈现增大趋势;各厂家ECT均存在不同程度频率混叠;全光纤电流互感器能够可靠地传变故障引起的暂态量,而低功率电流互感器在含有直流分量下易饱和,罗氏线圈电流互感器受积分环节影响很大,容易出现超差。