稳态和暂态电流测量合一的电子式电流互感器量程切换设计

为满足电子式电流互感器对高压电网各阶段电流都具有较高测量精度的要求,本文提出了一种新型的量程切换电路。对于采用罗氏线圈的电流互感器,通过对罗氏线圈的感应电压进行幅值和绝对值双重监测达到跟踪电压峰值变化的目的,在稳态采用幅值监测加绝对值辅助监测的方式,在暂态采用绝对值监测并反馈锁定的方式。利用得到的监测信号控制仪表放大器INA110的电路连接对罗氏线圈各阶段的感应电压进行不同放大,从而实现量程的高速自动切换。实验表明这种设计能使电流互感器快速自动切换量程以充分利用其内部电子资源。本文对电子式电流互感器的设计有一定的参考价值。     

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。     

基于多量程控制罗氏线圈标准电流互感器研究

用于电流互感器准确度校验的标准电流互感器为铁磁式、多引线抽头结构,二次侧存在开路高压危险。在校验时需更换一次导线缠绕匝数和二次出线接线柱。基于罗氏线圈电子式互感器制造技术,通过高精度罗氏线圈和多量程控制系统方案设计,研制了0.05级罗氏线圈标准电流互感器,可满足从5~5 000 A不同量程额定一次电流校验要求。罗氏线圈标准电流互感器实现将一次电流信号转换为标准数字信号,具有无铁芯、质量轻、体积小等优势,同时,还具有高线性度、宽范围测量、频率响应范围宽及开放协议等特点,能够满足数字信号发展的电子互感器准确度校验要求。     

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。     

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。     

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。     

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.     

罗氏线圈电子式电流互感器谐波测试方法研究

介绍了国家标准对互感器谐波要求和罗氏线圈电子式电流互感器原理,总结了罗氏线圈电子式电流互感器谐波测量的简单实用方法,通过高精度谐波源配合标准电流互感器和互感器校验仪对电子式电流互感器进行了谐波测试。结果表明:该方法适用性强,操作简单,极大地丰富了谐波的测试方法。     

螺线管空心线圈电子式电压互感器

目前,电子式电压互感器大都采用分压原理,一次侧与二次回路之间缺乏有效的电气隔离,为此提出一种螺线管空心线圈型电子式电压互感器.螺线管与电容器串联,通过测量流经电容器的电流来实现对一次侧高电压的测量.螺线管空心线圈作为电流传感器输出二次电压信号给处理电路,它不存在磁饱和问题,具有测量线性度好、测量动态范围宽等优点.装置中使用两套信号处理电路以提供多路测量信号供用户使用,采用功率放大器以保证电子式电压互感器有足够的二次负载能力.实验表明,该电子式电压互感器达到了一定的测量精度,具有良好的线性度,且响应速度快.     

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.     

集成式脉冲电流传感器

在印制板的双面上均匀密布环状印刷线路,形成印制板式线圈,代替用导线绕制的传统罗氏线圈.在这种印刷线圈中,印制线路既充当传统罗氏线圈的小线匝的作用,还起着信号的耦合和传输作用.本文分析了双面板印刷线圈的构成方法、测量脉冲电流的工作机理、等效电路模型和线圈本身上升时间的计算方法.研究了印刷线圈的单面、双面和两个顺次串联线圈的自感系数、内阻、分布电容、阻抗特性和相频特性,并归纳了影响印刷线圈上述电气参数的重要因素.利用所制作的印制板式传感线圈测量脉冲功率源中的脉冲大电流.理论研究与实验表明,在不影响传感器带宽和动态特性的前提下,可以用环状印刷线路代替传统罗氏线圈的绕线;将印刷线圈顺次串联,能有效提高传感器的信噪比.     

Rogowski线圈用新型积分电路设计

为良好测量故障稳态、暂态电流,在分析积分器特性的基础上,设计了一种Rogowski线圈用新型积分电路.该电路利用电压串联型负反馈放大电路正向输入阻抗大的优点,结合减法器原理,通过分别对信号、地积分后2级相减的方式,达到理想的积分、消除零漂效果.利用在Simulink环境下搭建电路模型的方法进行仿真,在加入运放失调电压等干扰信号的条件下,对比了Rogowski线圈用电压并联型负反馈积分器和新型积分电路对电流故障暂态信号的跟踪效果.仿真结果表明,新型积分器能够真实地反映故障稳态、暂态电流,有效地抑制了积分器零漂对传感元件的干扰.     

Rogowski线圈在高压变频器共模电流测量中的应用

针对霍尔电流传感器与传统电流互感器检测共模电流存在缺陷情况,提出一种新型的基于Rogowski线圈测量共模电流的方法。以五相H桥型三电平逆变系统共模通路为例,仿真得到共模电流属于高频脉冲电流。建立Rogowski线圈传感头等效回路模型,理论上验证了测量方法的可行性。对电机端单线圈、滤波器端双线圈、滤波器端单线圈三种共模电流测量方案进行比较分析,仿真和实验结果证明了滤波器端单线圈方案的可行性和正确性。     

电流互感器传感头Rogowski线圈的研究与设计

为了解决精确测量小电流这一难题,对传感头Rogowski线圈进行研究设计,通过对制作材料及制作方法上的改进,研制了一种适用于小电流测量的Rogowski线圈作为电流互感器的传感头,并利用后续电路对Rogowski线圈输出的信号进行处理,从而精确测量小电流,并给出试验结果。试验结果表明,该设计方案准确可行,可以使该系统的精度满足国标0.2级标准。     

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。     

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。     

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。     

RSD开关状态电流测量

简要介绍了反向导通双晶复合晶体管(Reversely Switched Dynistor,简称RSD)的开关工作原理,在分析RSD脉冲发生电路的基础上,得出RSD状态电流表达式.详细分析了用于状态电流测量的罗果夫斯基线圈(Rogowski Coil)传感器在自积分和外积分两种工作状态下的相位误差.在理论分析的基础上,根据RSD开关状态电流测量的实际情况,提出了利用罗果夫斯基线圈传感器外积分工作状态测量RSD开关电流的方案.实验结果与理论分析相符.实际运行情况表明,该电流测量方案能对RSD开关状态电流进行快速、准确和可靠的测量.     

基于罗氏线圈原理的500kV电网过电压监测系统的研究

介绍了一种通过罗氏线圈传感器测量变压器套管末屏电流信号,经后续信号调理从而复原过电压信号的过电压监测系统.在分析了系统的可行性及组成方案优缺点的基础上,确定了系统的最终组成方案.设计了符合测量要求的罗氏线圈、三阶积分电路及触发电路,编写了基于LABVIEW语言的采集处理程序.系统动态响应试验表明,过电压监测系统可以准确...     

用于小电流测量的Rogowski线圈电流互感器

在用Rogowski线圈测量电流时，国外通常把小于1000A的电流测量统称为小电流测量，当Rogowski线圈测量小于100A电流时，线圈所感应出的电压信号极其微弱（仅为几mV到几十mV），易受干扰而很难准确测量，因此，电力系统中研制用于小于或等于100A电流的Rogowski电流互感器一直是公认的一大难题，文中介绍了一种通过后续电路的处理来测量小电流的新型Rogowski电流互感器，给出了其基本原理，实现和频率响应特性，最后就额定电流为100A的Rogowski电流互感器给出了实验结果，实验数据证明，其精度达到了0．2级，这种方法在测量额定值为几十A甚至几A电流时同样适用。