雷电流传感器罗氏线圈的研制及测试

基于罗氏线圈的理论分析,结合线圈安装位置的限制,设计了雷电流传感器罗氏线圈,进行了仿真验证和性能测试。结果为：仿真显示所设计罗氏线圈能够达到自积分线圈的要求;性能测试显示所研发的罗氏线圈测量雷电流的准确度和线性度均比较好,可满足雷电参数测量的要求。     

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。     

基于罗氏线圈和微分环的雷电流在线监测综述

雷电流在线监测对于电力系统的稳定运行具有重要意义。罗氏线圈和微分环是目前获得雷电流全波波形的重要传感器。文中详细介绍了罗氏线圈及微分环的测量原理、国内外发展现状以及优劣势,并探讨了今后可能的研究方向。最后提出了雷电流在线监测系统存在的供电问题,并提出了可行的解决方案。     

罗氏线圈防雷领域的研究与应用

介绍了罗氏线圈原理,分析了罗氏线圈的雷电测试及在雷电环境下的应用,对雷电流的采集及分析实现了数据支持。提出在雷电流监测领域用罗氏线圈进行雷电流的采集,将大大提高雷电监测的安全性、准确性。     

基于罗氏线圈对高压输电线路雷电绕击、反击的识别

基于罗氏线圈测量雷电流方向的理论及雷电绕击、反击原理,进行研究。提出在杆塔不同部位安装罗氏线圈,将得到杆塔不同部位雷电流的方向。提出雷电绕击、反击实时判别系统的相应基本理论。     

基于复合积分罗氏线圈的过电压监测方法

基于套管末屏间接式过电压监测方法的思路,提出一种基于复合积分罗氏线圈的过电压监测方法。该方法通过测量电容式套管末屏抽头电流并积分以求得待测电压。在分析工频过电压、操作过电压以及雷电过电压作用下套管末屏抽头电流幅值及频率特性基础上,针对现有罗氏线圈电流传感器的不足,设计了复合积分环节。该复合积分环节由有源积分环节、无源积分环节、高通滤波环节以及罗氏线圈高频自积分环节组成,通过各环节频率特性的相互配合而达到了扩频目的。在此基础上,研制了复合积分罗氏线圈电流传感器,其测量频带范围为30 Hz到3.23 MHz,灵敏度达到100 mV/A,满足过电压下套管末屏电流测量需求。现场测试结果表明,运用该方法可对常见过电压进行准确检测,波形还原效果较好。     

罗氏线圈雷电流传感器研究

通过对大电流测量传感器的分析,提出罗氏线圈设计原则,设计出雷电流传感器线圈,并对线圈的输出特性的实际测量,验证设计结果的正确性.     

基于雷电流引发空间磁场的雷电流测量传感器线圈研制

为了同时实现对雷电流的测量和定位功能,研制了一种新颖的雷电流测量传感器。基于雷电流引发的空间磁场原理,对传感器线圈的物理模型、几何参数、生产制造工艺等进行了详细研究,研制了相应的线圈。通过试验验证了该传感器线圈实测参数与理论设计参数的一致性及其雷电流响应特性。试验结果表明:线圈参数误差在可接受范围之内;幅值与频率响应特性良好,可以满足雷电流测量需求;线圈输出电压与雷电流幅值呈线性关系,与测量距离呈二次反比关系,与理论一致。通过试验标定了该传感器线圈的灵敏度,获得了传感器线圈输出电压幅值与雷电流幅值及测量距离的关系表达式,为现场应用提供了重要的理论和试验依据。     

10/350μs直击雷电流测量用Rogowski线圈的研制

为了兼顾10/350μs直击雷电流波形快速上升的波前部分的高频分量与缓慢变化的波尾低频分量的需求,在对10/350μs波形进行频谱分析的基础上,设计了带磁芯式的宽频自积分Rogowski线圈,满足10/350μs直击雷电流波几十Hz到几百kHz频谱的要求。采用10/350μs直击雷电流的Crowbar回路,对设计的自积分Ro-gowski线圈进行了实验并与标准同轴管式分流器进行了测量结果的比对,实验结果表明:研制的Rogowski线圈对幅值80kA的10/350μs雷电流波,其峰值、波前时间、半峰值时间等具有较高的测量精度,与标准同轴管式分流器测量结果相比,峰值测量的偏差≤2%,波前时间的测量偏差≤1.5%,半峰值时间的测量偏差≤2%,基本满足10/350μs波形测量精度的要求,可应用于大电流等级的10/350μs直击雷电流的测量以及其它类似场合。     

复合式罗氏线圈在RSD开关测量中的应用

分析了自积分及外积分罗氏线圈典型方程及条件,提出一种自积分与外积分相结合的复合式罗氏线圈设计方法,给出了电路模型及参数。在微秒级反向导通双晶复合管(Reversely Switched Dynistor,简称RSD)脉冲功率系统中进行实验,结果证明,复合式罗氏线圈很好地再现了RSD电流波形,纠正了传统自积分或外积分罗氏线圈的缺陷,在提高测量精度的同时,扩宽了传统罗氏线圈的应用范围。     

基于微分环的输电线路雷电流非接触式测量方法

雷电流的测量在电网雷电防护中至关重要,获取准确的雷电流大小以及波形才能采取正确的防雷保护措施。针对当前输电线路雷电流安全准确测量的难题,将脉冲功率测量技术中被广泛应用的微分环应用于输电线路雷电流的测量,提出了基于微分环的非接触式输电线路雷电流测量方法,并介绍了微分环测量雷电流的原理以及基于微分环的雷电流测量传感器的设计。实验室中冲击大电流的试验表明:针对不同的测量距离,通过选择适当的微分环尺寸及微分环匝数采用合理的屏蔽措施,并结合自积分,则该传感器能够准确反映被测电流的波形及幅值,且其具有安全性高、抗干扰能力强、线性度好、测量精度高等特点。最后基于FDTD建立了雷击输电线路的三维模型,对雷击瞬态磁场传播特性进行了仿真分析。结果表明:雷击输电线路时,杆塔周围的瞬态磁场能够准确地反映各导线上的电流波形及幅值情况,说明基于微分环的输电线路雷电流测量方法是可行的。     

杆塔雷电流多通道监测方法及其特性分析

通过采用多个罗氏线圈并联,模拟信号无源叠加的方式,可以对雷击时刻流经杆塔枝干的雷电流分量进行更精准地监测.通过建立多罗氏线圈并联外积分电路模型,根据外积分条件对电路模型进行动态特性(时域和频域)理论分析,可以得出电路模型输入输出关系的理论公式及应用条件.按照雷电流测量要求,对电路模型进行仿真分析;同时依据仿真参数制作传...     

阻尼电阻及元件非理想特性对外积分式罗氏线圈的影响

研究外积分式罗氏线圈测量冲击电流时,阻尼电阻及元件的非理想特性对其测量精度的影响。首先用MAT-LAB搭建仿真电路,采用双指数函数模拟8/20μs、1/20μs雷电流波形,观察改变阻尼电阻的参数对罗氏线圈测量结果的影响,然后分析了电阻、电感、电容的非理想性对罗氏线圈测量结果的影响,分析了对密绕线圈和对稀绕线圈的影响。从实验结果可以看出,阻尼电阻和元件的非理想特性对波形的真实度和波头的响应度都有很大的影响。因此,在制作高精度线圈时,应根据时间条件选择阻尼电阻,考虑元件的寄生电感电容值,并注意线圈绕线和线圈所选材料。     

基于多层PCB罗氏线圈的精密冲击电流测量装置

为准确评估防雷设备性能,冲击电流测量装置的测量精度和响应特性至关重要,因此文中提出了高频性能好、抗干扰能力强、灵敏度足够大的多层印刷电路板(PCB)罗氏线圈设计方案。文中分析了雷电流波形的频率范围以及罗氏线圈的传变特性;依据罗氏线圈尺寸、匝数与线圈频率特性之间的关系曲线,确定了线圈的结构尺寸;设计了新型屏蔽和信号输出方式,增强抗干扰能力。通过增加线圈厚度和串联线圈的方法,增大输出电压灵敏度。根据标准要求,进行测量装置的动态特性、标准雷电流测量误差以及线性度试验研究。试验中测量装置响应时间小于90 ns,相对过冲小于10%;与标准Pearson线圈比对,峰值误差小于0.2%,时间参数测量误差小于0.3%;5~40 kA电流范围内,测量装置线性度约为0.3%。试验结果表明研制的冲击电流测量装置具有良好的高频电流信号测量能力。     

远程雷电流监测系统的开发与实验

地闪雷电流波形的测量对于研究雷电特性以及雷电防护有着非常重要的意义,为测量地闪雷电流波形,介绍了一套远程雷电流监测系统的开发及其应用实验。测量使用自行研制的自积分式Rogowski电流探头测量雷电流信号,可测量雷电流幅值达50kA;以ARM处理器为核心的采集系统采样速率为40MHz,采样精度为12位,正负极性触发,存储容量达32MB,可一次性存储64次测量结果;信号传输使用光隔离传输系统,提高了系统的抗干扰能力;设计实现了系统数据的远程访问。针对整套测量系统进行的模拟实验和标定结果表明,整套系统的动态性能良好,满足雷电流测量的需要.     

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.     

多通道雷电流在线监测系统的研发和应用

雷电流特征参数的测量对于研究雷电放电过程以及雷电防护有着十分重要的意义。介绍了一套多通道雷电流在线监测系统。使用自行研制的基于柔性罗氏线圈的雷电流传感器,通过电磁耦合把大的雷电流转化为低电压信号;采用高速数据采集处理单元对耦合出来的电压信号进行高速采集,保证信号的完整性和精确度;利用通用分组无线服务技术（GPRS）进行无线数据传输;利用专家分析查询系统对远程接收系统测得的雷电流波形信号分析处理,并对系统进行远程控制,保证系统稳定运行。系统经过在500 kV神保双回线路、500 kV太山双回线路实际运行,于2013年6月25日捕获了雷击500 kV架空输电线路实测波形,成功监测到雷电流幅值、波头时间等特征量,同时监测并记录雷电流全波波形数据,为雷电监测数据比对与仿真反演提供更全面的基础资料。     

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。     

罗氏线圈抗扰性能分析与精度改善

罗氏线圈电流传感器以其线性度好,体积小等优点在智能电网和电气设备的电流采样中得到越来越多的应用,但罗氏线圈电流传感器相比于电磁式电流传感器,在测量精度上略显不足,抗扰性较差。本文基于理论分析和电磁场仿真,深入分析外部干扰电流对罗氏线圈精度的影响,并提出改善措施。     

电力系统暂态大电流测量用电子互感器研究

本文研究了电力系统中用于暂态大电流测量的Rogowski线圈电流传感器传感头的频率特性,分析了不同终端电阻值的选取对线圈测量带宽的影响,在此基础上设计一种将无源外积分、有源外积分相结合的复合式积分信号处理电路,论述了复合式外积分器能够在保证传感器具有合适灵敏度的前提下,将传感器的工作频带由低频提高到线圈的谐振频率附近;最后,文中以自制的灵敏度为2mV／A的复合式外积分罗氏线圈为例,给出参数设计过程和实验波形,对50Hz电网电流与250A/μs上升沿的脉冲电流的准确检测验证了该信号处理电路较其他外积分电路可工作在更宽的测量范围。