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。     

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。     

基于罗氏线圈的室内电源负载电流检测电路设计

通过分析罗氏线圈的测量原理,设计了一款作为电流互感器的罗氏线圈及其信号调理电路,用以实时测量室内电源的负载电流。该罗氏线圈采用塑料圆环作骨架和漆包铜线为绕线,信号调理电路采用由新型低噪声的OPA 211构成的二级精密运算放大电路,其中,第一级运算放大电路将罗氏线圈感应出来的毫伏级电压信号加以放大,第二级运算放大电路采用钽电容作为积分元件,用以还原被测电流和对产生的干扰噪声信号进行滤波。实验结果表明:该罗氏线圈及其信号调理电路具有线性度好、测量精度高、制造成本低等优点,满足0.5级电流互感器工频电流测量要求,具有工程应用意义。     

冲击电流测量中Rogowski线圈的应用

为克服冲击电流测量中常规用分流器存在的问题和不足,介绍了适合于高压冲击电流测量的罗柯夫斯基线圈的设计条件、实用参数及优化措施,并在MATLAB中进行仿真。与圆筒式分流器对比测试表明,罗氏线圈响应频带宽,幅度范围大,8/20μs的7 kA冲击电流的测量误差<1%。     

罗氏线圈磁屏蔽盒的设计与研究

罗氏线圈受制造工艺等因素限制,其测量精度易受外界磁场干扰。对此,基于罗氏线圈工作原理与磁干扰分析设计了一种全新的罗氏线圈磁屏蔽盒。在实验室环境下,应用全、半屏蔽盒于正常信号衰减测试、模拟相间工频干扰测试、铁心振动干扰测试,并借助Ansys Maxwell对磁屏蔽盒仿真,考虑屏蔽盒材料,半、全屏蔽盒对正常信号获取以及抗磁干扰中的影响,实验结果表明:在获取正常信号方面,低频电流下添加屏蔽盒后信号衰减较为明显,而在高频电流条件下添加屏蔽盒后信号衰减较小;同时,添加了屏蔽盒后抗磁干扰能力大幅提升。仿真结果表明全屏蔽盒屏蔽性能更优,磁屏蔽盒采用硅钢材料将进一步提升正常信号获取能力。文中设计的磁屏蔽盒可应用于测量高频电流,并可根据外界磁干扰选择全、半屏蔽盒,有效地改善罗氏线圈测量精度。     

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。     

抗冲击弱电流传感器特性分析

在线监测电涌保护器漏电流,判断其失效程度,减少因雷电和电力需求增加引起的电涌造成电气设备损失。提出了一种基于互感型电流传感器的电涌保护器失效程度在线监测的方法,建立了雷电电流和电流传感器数学模型,分析了线圈匝数、负载电阻和杂散电容对电流传感器测量精度和抗冲击性影响,采用雷击和被测电流叠加后的复合信号作为激励,仿真研究了参数优化后电流传感器的时域响应特性。实验证明,在0.2～9 mA的电流测量范围内,笔者设计的互感型式电流传感器可抵抗50 kA大电流冲击,电流测量误差小于0.11 mA,满足漏电流在线监测要求。     

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。     

高压直流电子式电流互感器Rogowski线圈研究

为实现高压直流系列产品国产化,从高压直流电子式电流互感器(electronic current transformer,ECT)的传感部分核心器件——Rogowski线圈的研究着手,分析Rogowski线圈的原理和特点,提出一种适用于高压直流ECT的Rogowski线圈设计方案,介绍其规格参数、制作及安装等。频率响应试验证明Rogowski线圈对各频率谐波电流的幅值测量误差在0.2%以内,线圈响应灵敏度试验证明Rogowski线圈的相位误差在200μs以内,该线圈的设计性能均满足国际标准要求,验证了Rogowski线圈设计方案具有测量精度高、功率输出低、结构简单、线性良好、测量值易于数字化输出等优良特性,为该产品的国产化实现提供了技术依据。     

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。     

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...     

特高压输电线路雷击闪络电流的测量

为测量雷电参数,提出一输电线路杆塔的雷电流实测系统即在绝缘子串杆塔侧金具上钳套罗果夫斯基型电流传感器,测量雷击时的闪络电流,进而算出雷电流幅值;以110kV同杆双回线路为例,分析了反击和绕击时闪络电流的频谱,从而确定了传感器的测量频带。实验室中冲击大电流试验研究传感器及测量系统准确性、稳定性和线性度的试验表明:该测量系统能准确反映各种波形的冲击电流幅值,且稳定性和线性度很好。     

高频大电流测量

分析了Rogowski线圈的工作原理及其两种工作状态.针对高频大电流,设计了一套测量系统.给出了中心频率为50kHz、额定电流为600A的高频大电流试验结果.试验结果和实际运行情况表明,在10～100kHz范围内,其准确度可达0.5%.     

10/350μs冲击电流波测量用的磁心式自积分Rogowski线圈的研究

10/350μs冲击电流波的频带范围为几赫兹到1 MHz,普通空心Rogowski线圈自身电感较小,测量低频部分会失真.针对该问题,笔者以磁性材料做骨架,制作了自积分式Rogowski线圈.在10/350 μs冲击电流实验平台上与同轴管式分流器作了实验对比.结果表明,由于磁性材料的加入,大大提高了线圈的自感.也拓宽了线...     

单极性长持续时间脉冲电流的测量研究

本文基于频率跨度较大的单极性长持续时间雷电流波,就如何拓宽自积分式Rogowski线圈测量带宽及如何增大电流测量范围的问题展开研究。针对脉冲电流波具有波前部分快速变化与波尾部分缓慢变化的特点,在对不同脉冲电流波频谱分析的基础上,设计了锰锌（Mn-Zn）和镍锌（Ni-Zn）铁氧体作为磁芯的自积分式Rogowski线圈,对不同频率跨度的脉冲电流波进行测量。对比测量结果,得到以下结论：镍锌铁氧体作为磁芯,磁导率越高,线圈下限频率越低,低频响应越好,而高频部分的响应越差;磁导率相同的锰锌铁氧体和镍锌铁氧体磁芯,饱和磁通越大,线圈所能准确测量的电流幅值越大。     

高速大功率RSD开关状态电流测量用RC研究

提出了利用罗氏线圈(RogowskiCoil,简称RC)检测高速大功率RSD(ReverselySwitchedDynistor)开关的状态电流。分析了RSD开关电流试验平台的构建原理、试验回路、简化模型、罗氏线圈传感系统工作机理及优化设计电气参数的计算方法。根据高速大功率RSD开关试验平台和罗氏线圈的简化模型,建立了包括RSD开关试验平台和罗氏线圈检测回路整个系统的仿真模型。基于该仿真模型,分析了整个测量系统的误差特性,得出了减小测量误差的有效措施。仿真研究和实验结果均表明,所获仿真模型和电气参数计算方法是可行的,能对RSD开关电流进行快速、准确和可靠的检测。     

一种基于磁动势平衡的Rogowski线圈控制模型

Rogowski线圈主要应用于脉冲大电流的测量,而电力系统中测量用电流互感器的使用环境中存在着诸多干扰。因而,要实现Rogowski对线圈工频稳态电流的准确测量,就需要了解Rogowski线圈对工频稳态电流的测量特性以及干扰对测量的影响。为此提出了一种基于磁动势平衡思想的Rogowski线圈动态控制模型,利用该模型描述了Rogowski线圈的一、二次侧各电气参量,并对互感器工频电流的稳态测量特性、干扰信号的影响作出了分析。