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电流互感器传感头效准

  录入时间:2020-09-03 【打印此页】 【关闭

子式电流互感器是选用Rogowski线圈做传感头,以光纤作为信号传输媒质,把高压母线电流转换为光信号传输到低压端,在低压端接收并进行信号处理以完成对电流线性实时丈量的装置。与电磁式电流互感器相比,其具有线性度好、丈量频带宽、出产制造成本低等长处[1],所以电子式电流互感器在电力系统中已成为电流互感器开展的新方向。其三个首要开展趋势是丈量方法准确化、丈量传输光纤化和丈量输出电子化。但就现在研究状况来看,用于丈量小电流(国外常把小于1000A的电流称为小电流)的电子式电流互感器精度很低,最高可达到0.2级,这就限制了电流互感器在电力系统的使用。本文介绍的传感器选用高精度Rogowski线圈作为传感头,一起规划一种新式的模拟信号处理系统,以满足准确丈量小电流的要求。2Rogowski线圈的规划在电力系统中,Rogowski线圈因为线性度好、丈量精度高、频率规模宽等长处已被广泛使用于电流丈量,也是现在电力系统中电流互感器开展的新方向。可是就现在的状况来看,因为Rogowski线圈没有铁芯耦合,当它用来丈量小电流时,因为现有线圈的互感系数很小(一般为0.1~1H),所以感应出的电压信号很微弱(为几mV~几十mV),极易受搅扰而难以准确丈量;而且其精度都很低,最高达到0.2级。因此,用于小电流丈量的高精度Rogowski线圈的研制被公认为是电力系统的一大难题[2]。本文研制的电流互感器选用新式结构的Rogowski线圈[3]作为传感头,Rogowski线圈结构如图1所示。其间Q为线圈绝缘骨架,Ri为骨架内径,Ro为骨架外径,h为骨架高度。设线圈初级匝数的为N1,次级匝数为N2,初级线圈包在次级线圈内部,初级线圈通过电流为I(t),则由磁路安培定律,可得二次线圈的感应电势为:e(t)=-ddt=-0N1N22hlnRoRididt(1)而,e(t)=-Mdidt则线圈互感系数M=0N1N22hlnRoRi(2)本文规划的Rogowski线圈选用玻璃钢管做骨架,尺寸为65.5/81.8*40。考虑与前一级准确度为0.2级的电流互感器匹配,故取N1=6,N2=746。依据前述公式(2)可得,所做线圈的互感系数M=7.958328H。3模拟信号处理部分依据IEC要求,互感器要具有过载维护措施。国内外以往是选用两条回路分别处理正常和过载状况。为了简化规划过程,降低出产成本,本文选用一条回路来完成这两种功用。此部分首要由扩大环节、积分环节、滤波环节和移相环节等部分组成。3.1扩大积分环节因为Rogowski线圈感应出的电压很小,为防止其通过积分器后被衰减掉,在积分器前需参加前置扩大环节,对线圈感应信号进行4倍扩大。又因为Rogowski线圈的特性是感应电势与输入电流成微分关系,为使感应电势与输入电流成线性关系,信号处理部分须参加积分环节。此环节电路如图2所示。在丈量电力系统中的稳态交流电流时,为稳定工作点,积分电路选用高精度斩波式运算扩大器Max430组成近似积分器。为了满足小电流丈量的电流互感器输出额定值要求,在积分器后还需参加一级扩大。因本文选用一条回路完成丈量和过载维护功用,所以二级扩大电路选用可编程型运算扩大器PGA102组成程控扩大电路[4]。积分器输出信号通过电压比较器发生脉冲来触发可连续触发单稳态触发器,触发器输出信号操控数据选择器,由数据选择器的输出信号作为操控信号。当电流小于100A时,二级扩大电路将信号扩大20倍,超过100A时,信号扩大1倍输出。3.2滤波器的规划传感头输出信号通过扩大、积分环节后,在传输过程中不可避免地出现高频噪声搅扰。

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