提高Rogowski线圈互换性的新方法

Rogowski线圈电流传感器在电力系统获得了越来越广泛的应用。为了研究Rogowski线圈的互换性,采用直接测量法对制作的Rogowski线圈的互感进行了测量,比较了各种不同条件下的测量结果。测量结果表明Rogowski线圈互感在不同条件下具有较大的分散性,应在实际应用中进行标定;Rogowski线圈互感的偏差受制造工艺水平影响很大,因此互换性较差。为解决这些问题,提出一种将可调电阻作为线圈的负荷电阻安装在线圈本体上的方法,可调电阻为线圈输出提供无源补偿,便于制造具有一致输入输出特性的标准化线圈,提高了线圈的互换性,避免了更换线圈后对整个系统进行重新校准。最后分析了这种补偿方式带来的误差,结果表明它具有很好的性能。     

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。     

电感式磨粒传感器线圈参数对磁场均匀性影响研究

磁场均匀性是影响电感式磨粒传感器检测精度的重要因素,为了提高传感器磁场均匀性,研究线圈参数对传感器磁场分布规律,根据磁场叠加原理,建立了电感式磨粒传感器三线圈数学模型,推导出传感器磁场计算公式,提出磁场均匀性评价系数K。对电感式磨粒传感器磁场进行仿真,分析了线圈内径、线圈宽度、线圈间距以及线圈匝数对传感器磁场分布的影响。通过极差分析和方差分析分别得到磁场均匀性最优线圈参数组合和线圈参数对磁场均匀性影响的显著性。实验结果表明:当线圈为最优参数时,传感器对70～200μm的磨粒有良好的监测能力,磨粒在不同径向的监测结果偏差小于5%,为传感器线圈的设计提供了参考。     

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。     

无线电能传输中的QDS线圈偏移特性研究

在无线电能传输系统中,不可避免地会出现发射线圈和接收线圈未对准的情况,这会降低线圈的耦合系数和传输效率。目前常用的线圈,例如DD线圈、DDQ线圈等,仅在一个方向上具有良好的偏移特性。为了解决这个问题,该文提出了一种在多个方向上都有良好抗偏移能力的QDS线圈。首先研究了线圈的磁耦合结构,推导了QDS线圈互感的理论表达式;然后利用JMAG软件,对方形线圈、DD线圈、QD线圈和QDS线圈进行仿真,通过分析线圈的磁感应强度分布特性和偏移特性,证明QDS线圈具有较强的抗偏移能力;最后,搭建了平台,测量线圈偏移时的互感,通过与方形线圈、DD线圈和QD线圈进行比较分析,验证了QDS线圈的优势。     

新型四线圈无线能量传输系统的效率建模

构建了新型四线圈结构的电磁谐振式无线能量传输系统,建立了效率模型;研究了系统中效率的频率分裂现象,得到了相邻两线圈间的耦合系数对效率的影响,指出了相邻两个线圈之间的最佳耦合系数,避免了耦合系数设计的盲目性,为系统的设计提供了理论参考。完成了四个线圈之间最佳距离的设计,同时提出了包含电源线圈和发射线圈的双线圈结构的设计方法,增强了系统的稳定性,有效地提高了系统的效率和传输距离。对不同工作频率和耦合系数下的系统性能进行了测试与分析,验证了研究结论的正确性。用上述研究结果,系统可满足40cm的传输范围,当传输距离为10cm时,效率高达80%。     

钳形Rogowski线圈性能分析及误差补偿方法

基于钳形Rogowski线圈的互感器能够有效避免现场安装过程中的线路停电现象,减少停电损失。但是钳形Rogowski线圈测量过程主要受到气隙和一次导体偏心的影响,为研究钳形Rogowski线圈的性能,建立了气隙-偏心误差模型,充分分析气隙和一次导体偏心对线圈测量误差的影响,在此基础上提出了相应的误差补偿方法,并设计了一种基于校正PCB板的新型钳形Rogowski线圈,通过监测校正PCB板串联输出量,实现线圈的气隙自校准,从而实现测量误差的补偿。应用效果表明,设计的钳形Rogowski线圈测量准确度高,操作方便。     

方形截面Rogowski线圈的一致性分析

为分析Rogowski线圈大批量制造时的一致性特性,推导了方形截面Rogowski线圈的电气参数与结构参数的关系,并分析了主要电气参数对线圈输出特性的影响,基于成品线圈的端口参数测量,提出了一种基于端口参数的校正系数来提高大批量线圈一致性的方法。试验结果表明,采用该方法校正的Rogowski线圈具有较好的一致性,可与积分器随机匹配使用。此方法能有效提高大批量制造Rogowski线圈的一致性,降低了线圈加工过程中的精度要求,具有一定的应用价值。     

基于Rogowski线圈电流传感器的研制

论述了Rogowski线圈电流传感器的系统结构、工作原理、制作工艺等环节。对罗氏线圈进行了灵敏度测量 ,并对实验结果进行了分析。另外 ,论述了罗氏线圈传感器的功能与对应的软硬件措施。对抗干扰问题进行了讨论。     

拆装式PCB型Rogowski线圈的研究

提出一种可现场组装结构的基于PCB平面型Rogowski线圈的电流传感器。在简单介绍Rogowski线圈基本工作原理的基础上,详细介绍了线圈的组成、结构和工作原理,并对线圈的主要部件进行详细阐述。给出线圈与被测导体之间的互感系数、自感和电阻计算公式。工频测试结果表明:线圈不仅理论计算结果与实际制造出的线圈的测试结果的一致性非常好,而且具有良好的线性输入输出关系和较高的灵敏度。频率特性测试结果表明:线圈可以真实反应被测电流的波形,并且没有明显衰减。拆装式PCB型Rogowski线圈电流传感器的最大特点是可以在不停电的情况下进行现场安装,并且不会影响被测设备的原来运行状态,为PCB型Rogowski线圈在电力系统的推广应用奠定了技术基础。     

一种全数字化高压电流互感器在线校验系统

随着电子技术和数字信号处理技术广泛应用于电力系统,电子式互感器技术日趋成熟。由于动态范围广、频带宽、无磁饱和等优点,电子式互感器已经开始取代传统式互感器应用于电力系统和其他工业领域。本文提出一种以高准确度的钳形空心线圈为电流传感器,以光纤传输系统为信号传输和供电方式,并通过虚拟仪器实现软件的数字积分器和加四阶矩形卷积窗运用FFT算法的全数字化高压电流互感器的在线校验。可以在不断电的情况下对现有的高压电流互感器进行监控,大大地提高了电力系统一次设备的可靠性。实验结果表明,该系统具有0.05级以上的准确度[1],挂网运行试验证明该系统易于现场操作,可靠性强。     

基于瞬变电磁法的传感器设计及仿真研究

针对瞬变电磁检测技术探头开展研究。首先介绍了瞬变电磁技术原理,分析目前几种聚焦探头的优缺点,然后根据设计要求提出一种新型瞬变电磁聚焦探头结构,解决瞬变电磁探头不聚焦,能量小及设备笨重等缺点,最后通过有限元仿真验证新型聚焦探头的聚焦效果,并与传统线圈仿真结果进行对比。结果表明,新型聚焦探头使磁场的主要能量聚焦在半径小于0.3 m,比传统线圈磁场分布缩小了40%,磁感应强度B=1.499 8×10-5,比传统线圈感应强度提高了19.3%,且聚焦探头比传统线圈的磁感应强度分布梯度较大。为瞬变电磁技术探头优化设计及精确测量金属管道腐蚀量提供了有效的参考价值,也为该技术在压力管道和热力管道的扩展应用提供了依据。     

基于有限元仿真电涡流传感器的结构优化

传感器性能受线圈形状及其几何参数影响。为优化传感器性能,运用COMSOL Multiphysics建立了有限元仿真模型。通过有限元数值仿真分析,研究了传感器的结构,优化并实验验证了有限元模型的合理性。通过有限元仿真分析发现双正交矩形柱型传感器比单正交矩形柱型传感器具有更高的检测灵敏度。此外,进一步研究分析了在线圈匝数密度不变情况下,双正交矩形柱型传感器辅助线圈厚度、外形状系数、内形状系数、激励电流、外形状比例系数对其检测灵敏度的影响,为合理选择线圈参数提高传感器性能提供参考。     

校验用开合式霍尔电流传感器聚磁环设计

对电流互感器进行在线校验符合电力系统供电可靠性的要求,针对一般闭环霍尔电流传感器磁环只开一段气隙的情况,文中介绍了一种可用于在线校验的开合式聚磁环结构霍尔电流传感器.以提升测量精度和灵敏度为目的 ,从磁环材料的选择、磁环横截面积大小以及气隙长度等方面阐述了设计方法,具体探讨了两段气隙总宽度与磁环总长度的比例关系.利用C...     

一种在线分析变压器故障特征气体的智能传感器

在线监测变压器油中溶解气体可有效地分析变压器绝缘状况,在线监测用气体传感器是实施该技术的关键。针对半导体气体传感器的交叉敏感特性,提出了将气体传感器阵列与人工神经网络技术相结合,利用6个半导体气体传感器组成传感器阵列,采用BP神经网络进行模式识别。大量的试验证明,所提出的智能传感器可有效地提高H2,CO,CH4,C2H4,C2H2,C2H66种气体的分辨率和检测灵敏度。     

基于Rogowski线圈的新型电压行波传感器

现有行波传感器的行波传变一致性较差,影响故障行波定位准确度。文中研究了一种基于Rogowski线圈原理的印制电路板(PCB)式电压行波传感器。给出了Rogowski线圈的高频工作特性,研究了PCB行波传感器的结构和工作原理,推导出了PCB行波传感器互感系数的计算方法,并分析了行波传感器的抗外磁场干扰机理,为有效检测行波信号提供了理论依据。该PCB行波传感器具有结构新颖、频带响应宽、一致性好、抗干扰能力强等优点。仿真和测试实验表明,PCB行波传感器能有效提高行波精确检测的一致性,可靠传变高频暂态行波信号。     

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。     

电磁相关法测量传感器励磁线圈轴向长度优化设计

小管径电磁相关法流量测量传感器在石油生产测井领域有着广泛的应用前景,其中,励磁线圈的参数设计是实现该传感器关键技术问题之一。通过对传感器内部测量空间磁场进行理论与传感器测量原理分析,提出了新的磁场评价指标,并在不同流速、不同励磁线圈轴向长度的情况下进行数值仿真,应用新的磁场评价指标与传统的磁场评价指标对比分析,获得了电磁相关法流量测量传感器的励磁线圈轴向长度设计参数,并搭建实验平台进行初步实验验证,为该类传感器励磁线圈的优化设计提供了方案,加快该类测量仪器的开发进程。     

Phase Correction for High Precision Measurement of Iron Loss Using H‐coil Method

The accurate magnetic properties of electrical steel sheets are important for the development of high‐efficiency electromagnetic devices. In particular, the H‐coil method is a useful technique for accurately measuring magnetic field strength in a single sheet tester. Therefore, we developed a tester for magnetic field properties using the H‐coil method, referred to as the stress load type single sheet tester (S‐SST), and a problem was found in iron loss measurement at a high flux density of 1.6 T or more. In this paper, it is shown that the cause of this problem is the phase difference between the induced voltage in the H‐coil and the B‐coil. Because the phase difference makes the B–H loop slightly twisted near the tip point, the iron losses are evaluated low. Thus, we propose a method of determining the phase correction values. These values are measured in the absence of a specimen in the S‐SST measurement system, and the phase correction method for induced voltage in a coil is investigated. Finally, ideal results for the correction of iron loss in nonoriented electrical steel sheets are shown. The proposed method is effective for the calibration of a single sheet tester using the H‐coil method.     

宽频带感应式磁传感器线圈电感的研究

大地电磁测深需要较宽频率范围的感应式磁传感器来探测大深度范围。感应线圈做为感应式磁传感器最前端的磁敏感部分,线圈的电感值较大程度上决定了传感器的上限频率。通过对不同参数线圈的电感值进行有限元仿真、测量,总结提出新的电感计算公式,计算值相对误差最大为5.5%。根据电感计算公式,对线圈优化设计后传感器高频段灵敏度可提高38%,频带扩展1.3倍。根据灵敏度标定与野外实验结果,自制传感器可满足大深度范围探测的需要。