基于五级电荷泵能量收集的电流互感器取能电源

针对现有电流互感器取能电源存在供电死区的现象,提出了一种可适应较小电流电力母线的电流互感器取能电源供电方案。在分析电源取能原理的基础上,建立了电流互感器取能电源的电路模型,并推导了电源取得最大功率的条件。选择高饱和磁感应强度的硅钢材料作为铁芯,设计了五级电荷泵电路、能量收集电路以及电源管理电路。基于所提出的方案研制了样机,以无线测温模块作为负载,对样机整体进行了测试。实验结果表明,当电流在1~1 000A范围内时,电源工作于非饱和低热耗状态。     

直流输电用零磁通直流电流互感器的研制

零磁通直流电流互感器被广泛应用于换流站中性线上直流电流的测量。为此,介绍了研制的1台3 000A/1V,50kV零磁通式直流电流互感器样机的工作原理、结构和性能指标。该直流电流互感器采用一对检测铁芯绕组作为一次和二次电流的安匝平衡检测器,由安匝平衡检测器控制的反馈功率放大器输出二次电流与一次电流达到磁势自平衡。设计的安匝不平衡造成误差约0.02%,且该分量对环境温度不敏感。分析认为主要的误差来源是位于控制室的负载电阻和放大电路。直流误差校准试验表明,该样机在额定持续热电流下的各点测量误差均<0.2%,在18kA下测量误差<0.3%。样机在短时电流试验和阶跃电流响应试验中表现出了良好的暂态性能。参考相关标准,样机通过了电磁兼容试验考核。该类型零磁通型直流电流互感器符合高压直流输电系统要求。     

电流互感器励磁特性试验方法探讨

<正>电流互感器励磁特性试验是电流互感器交接试验中的一个重要项目,该项试验的目的是检查互感器的铁芯质量,通过鉴别磁化曲线的饱和程度来计算10%误差曲线,以判断互感器二次绕组有无匝间短路;通过计算得出最大短路电流下允许的二次负载,从而判断电流互感器型号是否与二次保护系统相匹配。本文将结合现场试验,分析电流互感器10%误差产生的原因,阐述利用试验结     

基于阻抗控制的电流互感器取能控制策略研究

针对电流互感器取能电源在输电线路小电流时存在供能死区、大电流时CT铁芯深度饱和导致异常运行状态的问题,提出一种阻抗控制式电流互感器取能控制方法。首先,建立取能CT等效电路模型,运用负载阻抗分析方法,对取能系统励磁特性问题展开研究;其次,给出阻抗控制式取能电路拓扑结构,并考虑不同原边电流工况的影响,对取能电流互感器提出阻抗调节控制策略;最后,搭建电流互感器取能综合实验平台进行实验验证,实验结果表明,容性阻抗运行特性的调节,显著提升了小电流工况下的系统取电功率,而在大电流工况下,感性阻抗运行特性使得铁芯的饱和状态得到抑制,可向负载提供稳定的电压和功率。     

结合超级电容与锂电池的CT取能电源研究

分析对比输电线路在线监测设备的供能方式,针对课题组现有电流互感器(CT)取能电源存在的效率低、铁芯易饱和、输出电压不稳定、存在供电死区等缺陷,提出了一种结合超级电容与锂电池的CT取能电源。利用穿心式铁芯作为取能CT,将大容量超级电容接于整流电路之后,通过分析电容电压与CT取能效率之间的关系,选择合适的电容电压达到最高效率。另外,通过处理电路和锂电池,使CT在不同的输电线电流下工作在断续取能或者全时取能状态,实现一次电流在很小至较大范围波动时电源能够为负载提供稳定的直流电压。测试数据表明,研制的CT取能电源输出功率足够满足要求,能有效防止CT饱和,工作稳定可靠,无供电死区,并具有较大的瞬时功率。     

基于功率控制法的电流互感器取电电源设计

根据电流互感器的工作原理,建立了电流互感器取电线圈的负载工作模型,理论论证了取电线圈在未饱和时的输出功率与副边匝数、负载电流、磁化电流等的对应关系,并通过实验验证了理论推导的正确性,在此基础上提出基于功率控制法的电流互感器取电电源的设计方法,通过控制法拉电容充电电流,把取电线圈的输出功率限定在一个较小的范围,从而使电流互感器取电电源可以适应较大的导线电流范围.最终测试结果表明电流互感器取电电源在30 A～1 000 A的电流范围内可稳定输出近1 W的功率.     

基于自适应功率输出控制的电流互感器取能电源设计方法

电流互感器取能电源在母线大电流时存在发热问题,影响电源的使用寿命。为此,文中提出了一种基于自适应功率输出控制的电流互感器取能电源设计方法。在分析电流互感器取电原理的基础上建立了电流互感器取能线圈的负载等效模型,推导了线圈的输出功率与母线电流的关系。通过控制双向晶闸管的通断达到控制取能线圈功率输出的目的,保证了电源在大电流时不发热。给出了该自适应功率输出控制电路的实现形式,通过建立其等效模型,推导了导通角与母线电流的关系。试验表明,依据所提设计方法制作的电源样机可在宽电流范围内工作在低热耗状态,验证了所提方法的可行性。     

一种基于超级电容的输电线路在线监测系统电源设计

所设计的系统使用电流互感器取电,利用超级电容的大容量储能和快速充放电特性,经储能超级电容和放电超级电容输出给监测系统供电.电源根据负载端电压变化,通过控制储能电容与放电电容的通断,利用储能电容为放电电容充电,最后通过放电电容对外供电.针对母线电流不稳定,过压保护部分特别设计了能量再利用电路.仿真分析表明互感器输出功率在临界点波动时电源输出稳定,并可满足GPRS/GSM装置传输数据时的功率需求.经样机实测,装置运行效果良好.     

电流互感器饱和后的二次侧电流有效值分析

当电流互感器在大短路电流故障情况下出现磁路饱和时,一次侧短路电流无法按照电流互感器变比正常转换为相应的二次侧电流值,这对基于电流有效值继电保护的动作可能会带来影响.在不考虑非周期分量情况下,通过分析铁芯的饱和特性、研究电流互感器饱和时二次侧电流的波形,可以得出二次侧电流有效值的计算公式,再通过与电流互感器未饱和时二次侧电流有效值进行比较,可以得出饱和电流有效值总大于不饱和电流有效值.对于过电流类有效值保护,如果铁芯不饱和时能正确动作,则在铁芯饱和后仍能正确动作.     

HLE1型电流互感器现场检定装置

介绍一种现场用电流互感器检定装置,可实现25-5000／5A、1A电流互感器的现场检定。装置采用新的检测方法,本身集互感器校验仪、标准电流互感器、电流负载箱和供电电源为一体,具有体积小、重量轻、检测方便等优点。     

磁阀式饱和电流互感器的理论研究

普通高压在线取能电流互感器(CT)在一次大电流状态下铁心饱和,二次绕组感应电势畸变为尖峰脉冲电压,饱和程度越深,脉冲宽度越窄,导致难以稳定获取较大功率的能量。笔者通过对饱和机理深入分析,揭示出普通CT饱和过程中铁心磁导率变化和一次电流变化失配是内在原因,并由此提出了铁心饱和控制方法———区间配合法。基于该方法,通过对磁阀式饱和CT的工作原理、数学模型、工作特性及实验分析,表明磁阀式饱和CT可以实现铁心饱和过程中CT有效磁导率变化与一次电流变化的配合特性,能够满足一次电流大于200A时1W功率电源的在线取能要求。     

Power Supplies for Electronic High-Voltage Measuring-Current Transformers

A power supply for electronic high-voltage measuring-current transformers with extraction of energy from the measured current that flows through a high-voltage line has been considered. A magnetic core of the supply transformer from the windings of which the necessary power is extracted is mounted on the line for this purpose. When the line current changes over a wide range, the supply transformer should have a quickly saturated magnetic core. It has been shown that, to reduce the losses and decrease the loading of the elements of a power-supply circuit in a wide current range, a ballast load should be introduced in the circuit of a secondary winding. Three variants of the ballast load have been compared: resistive, capacitive, and in the form of a transistor-current limiter. The results of simulations in the VisSim software have been considered for all three variants, as well as for the case of absence of a ballast load in the power-supply circuit. The simulations were carried out for the lowest and highest measured currents, as well as for the line short-circuit mode. The results of simulations have shown the advantages of a power supply based on a saturated transformer with a transistor-current limiter. A variant of a circuit of a transistor-current limiter has been suggested.     

基于电流馈电推挽式变换拓扑的变换器电源设计

以提高变换器电源的效率和可靠性为目标,设计了基于电流馈电推挽式变换拓扑的变换器电源。为使变换器电源具备开关管以零电压开关方式通断、开关频率恒定等理想特性,采用电压型推挽全桥逆变器,设计属于电流馈电推挽式变换拓扑结构的变换器电源装置主回路。选择DSSK60-015A全波整流二极管作为变换器电源主回路硬件;通过反馈控制电路调控电压波动时控制端流变化;根据变压器电感、匝数、线径等特性设计变压器绕制结构,完成变换器电源变压过程;设计保护电路,保证电源可靠工作。实验结果表明,所设计的变换器电源的输出电压、电流误差范围均在2%内,开关管实现了零压开通,变换器电源功率因数均保持在0.96以上,且效率高达95%。     

采用双磁路的电流互感器在线取电方法

针对目前应用较为广泛的电流互感器在线取电装置存在磁路易饱和、取电功率较小等问题,提出双磁路拓扑结构与谐振功率控制相结合的在线取电方法。在双磁路结构中,一个两半圆磁芯安装于输电线路上,通过二次侧接入电容使磁路中的励磁电感与电容发生并联谐振,增大该磁路阻抗值,从而控制线路上的电流更多流入双磁路另一磁路线圈,并通过该磁路实现内部阻抗与外部负载值匹配,获取最大功率。基于该取电方法,提出调整谐振电容的磁芯防饱和方法,使取电装置维持高取电功率的同时正常工作。采用Maxwell与Simplorer的联合仿真验证了该取电方法的正确性和线路谐波情况下的适用性。初步搭建的取电装置实验表明,双磁路取电功率满足高压输电线路监测设备需求。     

一种新的变压器磁路到电路的转换模型及多种方法的统一

变压器的建模计算方法有两个关键点,一个是磁化曲线的表示,一个是磁路到电路的等值转换模型。针对第二个关键点提出了一种新的转换模型,把铁芯柱、铁轭、漏磁路径都等效成匝数为一次绕组的线圈,利用电流拆解方法表示各线圈的电流关系,利用磁通的连续性表示电动势的关系,从而得到与磁路等值的电路模型。该电路模型与对偶原理法得到的电路模型相同,并且该模型可以得到与统一磁路UMEC法相同的变压器铁芯动态自感和互感值,验证了所提新方法的正确性以及所提方法、对偶原理法、统一磁路UMEC三种方法的统一。最后给出计及变压器饱和特性的电磁仿真计算流程图。     

基于混合铁心的新型电流互感器研究

传统电流互感器铁心饱和会导致其二次电流波形发生畸变,进而可能影响电能计量的精度或引起继电保护设备错误动作,威胁电网的安全稳定运行。针对此类问题,提出了基于混合铁心的新型电流互感器(CCCT)。CCCT主要由混合铁心、二次绕组、二次电阻、磁场传感器与信号处理电路组成,其中混合铁心包含完整的内铁心与带气隙的外铁心,磁场传感器放置在外铁心的气隙中,其输出信号用于补偿发生畸变的二次电流。为验证该结构的有效性,进行了有限元仿真,制作了CCCT样机并进行了正弦交流电流、正弦半波电流、短路电流和直流电流的测量实验。有限元仿真与实验结果表明,CCCT在额定电流下的复合误差小于0.2%,稳态对称短路电流下的复合误差为2.04%,暂态短路电流下的峰值瞬时误差为4.25%,直流条件下输出与输入的拟合优度为0.999 9,既基本保留了传统电流互感器的测量精度,也具有良好的暂态响应特性与抗直流特性,可同时满足相关标准对测量、保护用电流互感器的精度要求,具备在实际工程中应用的潜力。     

采用穿心式电流互感器电源设计的三遥实验分析

根据电流互感器的工作原理,建立了电流互感器取电的负载模型;参考变压器磁化曲线,选择电流互感器的工作范围,并通过实验数据得出取电互感器的设计参数.电路电源部分采用MCU智能管理,通过负载控制的方法使二次电流和功率得到控制,最终实现电流互感器取电电源在15～500 A范围内可稳定输出功率.     

运行中电流互感器二次线圈匝间短路事故成因分析

针对电流互感器(CT)运行中出现的一例零序保护动作事故及开关柜内二次端子局部烧熔现象,采用直流电阻试验和励磁特性试验对事故原因进行分析,发现CT二次绕组线圈匝间短路是引起零序电流保护动作的直接原因,而运行中CT间歇性开路可能是造成CT二次绕组匝间短路和端子烧熔的原因所在。     

电流耦合型高压开关电源

高压开关变压器和整流器是高压开关电源的设计难点,现提出一种电流耦合型高压开关电源方案,其特点是由变压器和整流器一起构成高压变压整流组件.变压器的初、次级采用了全串联结构,使变压器的铁心、次级绕组和整流器均浮动在高电位;初级绕组浮动住低电位,较好地解决了高压绝缘等问题.采用这种设计方法的高压开关电源实现了模块化、组合化,可组合出各利电压和功率量级的全开关高压电源,有着广泛的应用前景.为验证该方案的正确性,给出了30kV/50kW的电流耦合型高压开关电源的实验结果.