基于自适应原理的电流互感器的有源补偿方法

介绍了一种引入自适应控制思想的电流互感器补偿方法。根据相似原理，用相似电感提取CT的励磁电流，经过一些电子线路，产生适当的补偿电流，注入补偿绕组。补偿电流在辅助铁芯中产生磁通，使主铁芯达到零磁通，从而减小误差。根据MIT自适应调节规律，建立自适应调节模块，使补偿信号的增益随着误差能够进行微调，进一步提高补偿精度。     

基于零磁通原理的小电流传感器设计

为满足电力系统绝缘在线监测需求,设计制作了一种基于零磁通原理的精密小电流传感器.该传感器通过重新设计传感器结构,进行硬件"零磁通"补偿,同时用动态平衡电子电路对其进行动态补偿,达到近似"零磁通"的效果.实际测试表明:该小电流传感器具有高精度(角差、比差分别在1.5'、千分之一以内)、高稳定度、调整性好,抗干扰能力强的优...     

有源补偿零磁通电流传感器的研制

普通电流传感器的测量准确度只有3%～5%,难以满足高精度测量的要求.通过对电流传感器的等值电路及其相量图的研究,得出初级电流到次级电流转换过程中存在的误差及其产生原因,并分析了传统误差补偿方法的局限性.在此基础上,通过对电子补偿线路各个环节的设计,研制出一种利用有源电子线路跟踪激磁电流并进行补偿的小电流传感器,使其动态地接近"零磁通"状态.经测试可知,补偿起到了良好的效果,电流传感器的准确度明显提高,符合绝缘设备在线监测对电流传感器的要求.     

双级零磁通电流互感器状态反馈控制研究

利用现代控制理论方法,通过对双级零磁通电流互感器磁动势补偿外加励磁回路特性的分析,建立完全可控的双级零磁通电流互感器状态反馈控制模型,为实现双级零磁通电流互感器的补偿控制及其动态特性分析提供了理论基础。     

电流互感器误差和补偿磁势分析法(之四)

第四章零磁通补偿和零磁通电流互感器一、零磁通补偿在第三章外加电势补偿中,我们得到了一个重要结论:采用外加电势补偿,补偿后互感器的误差,仅仅由经过补偿后主互感器的误差或主铁心的激磁磁动势来决定,而与辅助互感器的误差或辅助铁心的激磁磁动势无关。辅助互感器或辅助铁心的作用,就在于在二次回路中     

电容型高压电气设备绝缘在线监测的关键技术

为保障高压电力设备安全运行,设计了容性高压电气设备(高压套管、电容式电压互感器、电流互感器、避雷器)的在线监测系统,详细阐述了其监测电路的设计,包括:零磁通电流传感器、采集控制单元.设计的双级零磁通电流传感器有效提高了监测精度,采用220V电源信号作为同步的技术大幅度增加了固定时间内允许测量的次数,提高了测试效率,该在线监测系统已经在投入使用,运行结果表明具有很好的效果.     

环形磁通门的非线性误差及补偿技术

磁通门技术被广泛应用于低频微弱磁场领域,尤其是地磁场的测量.地磁的精确测量要求磁力仪具有极小的误差,目前国内外关于磁通门误差的补偿研究主要针对于比例因子误差、零偏和非正交误差,对非线性误差的研究比较少.利用软磁材料的磁化曲线函数可由多项式拟合的特性,建立了环形磁通门传感器的非线性误差模型,并提出了非线性误差补偿方法.通过实验对一维环形磁通门传感器的非线性误差进行矢量补偿,取得了显著效果.     

宽量程电流互感器控制方法研究

当一次工作电流大范围变化时，电流互感器的测量误差将会发生较大的变化。为解决这个问题，在理论分析方面，通过对双级零磁通电流互感器磁动势补偿外加励磁回路特性的分析，建立完全可控的双级零磁通电流互感器状态反馈控制模型，考虑到电流互感器的励磁电流的非线性和不可直接提取特性，采用物理相似的方法，获得电流互感器励磁电流的相似电流，并通过自适应方法进行补偿，可以得到高准确度宽量程电流互感器：在实际测试过程中，一次电流从额定值的5％变化到120％，该电流互感器的测量误差不超过一次电流额定值100％时准确度为0．1级的测量标准。     

基于磁通门原理的零磁通交直流大电流传感器

文中基于磁通门技术和零磁通原理研究了一种交直流传感器。其利用聚磁环将一二次电流产生的磁场聚集并叠加,通过嵌入在聚磁环内部的高灵敏度磁通门传感器进行磁场检测,再通过高增益高带宽的功率放大电路输出,形成与一次电流相对应的二次电流。一、二次电流在聚磁环中产生大小相等、方向相反的磁场,最终能使聚磁环中的磁场为零,一、二次电流安匝数相等。同时,采用两个对称分布在聚磁环两边的磁通门传感器,提高系统对外界磁场的抗干扰能力。文章对传感器进行了交流误差、直流误差、阶跃响应、频率特性等试验测试,结果表明其在交直流下均满足0.01级要求。     

30 kA 闭环式集成霍尔电流传感器设计

基于 0. 18 μm CMOS 工艺设计了一种大量程闭环式集成霍尔电流传感器。 采用片内高灵敏度霍尔器件检测待测电流 产生的磁场并线性输出霍尔信号,霍尔电压经过线性放大、失调消除和比例积分调节后与三角载波进行比较产生 PWM 波,驱 动全桥式功率放大电路工作。 功率放大电路输出的电流送入聚磁环的二次绕组后形成一个闭环的二次侧补偿,使聚磁环气隙 中的霍尔器件处于零磁通状态,从而提高了大电流检测的精度。 仿真结果表明,所设计的集成霍尔电流传感器的最大测量范围 为 30 kA,准确度为 1 级,功耗小于 1. 08 W,芯片面积仅有 0. 2 mm 2 。     

基于卡尔曼滤波的磁传感器阵列电流测量

单个磁传感器非接触式测量电流容易受到干扰磁场的影响,通过使用多个磁传感器组成的阵列进行非接触式电流测量可以排除干扰的影响.在建立多传感器阵列测量模型的基础上,提出基于卡尔曼滤波的非接触式多传感器电流测量,并介绍了状态值最优估计和最优稳态滤波算法.为了减少传感器个数,提高实用性,提出次优稳态滤波算法.在不同的干扰情况下,对该算法进行了仿真和实验.结果说明基于卡尔曼滤波的信号处理算法,不但可以降低环境影响带来的误差,而且减轻了多传感器非接触式电流测量的计算负担.     

直流配电网隧道磁电阻传感器外磁场干扰模型及其抑制方法研究

隧道磁电阻传感器作为新一代磁传感器,具有温度特性好、灵敏度高等优点,在电能计量中得到大量研究和应用。外磁场干扰是影响磁传感器测量准确度的重要因素,文中针对直流配电网电流测量场景,建立了隧道磁电阻元件传感器阵列的外磁场干扰模型,继而基于自适应滤波(LMS)分析的算法,提出了磁传感器最优结构参数,并通过数值分析和有限元仿真验证了该模型的有效性。研究结果表明,当被测电流在±50 ~±300 A之间、阵列半径与母排间距比例为1:2.5时,外磁场影响最小,通过自适应滤波算法可将磁传感器测量误差降到1%以下。     

高精度电流传感器研制

提出了一种用于绝缘在线监测技术的新型高精度电流传感器的研究方法。该方法旨在普通电流传感器基础上采用电流补偿方法,使传感器工作在磁平衡状态,从而消除电流传感器误差,提高传感器测试精度。实验证明这种方法不仅可行,而且具有补偿效果明显、测试精度高等特点,为进一步提高绝缘在线监测测试精度和稳定性提供了一条新的途径。     

变频调速系统共模电流分析及其检测方法

变频调速系统中的复杂波形共模电流会影响传统电磁互感器的输出精度及线性度,导致测量结果存在较大误差。针对此问题,首先对系统共模电流的形成机理、流通路径与幅频特性进行分析;然后提出一种结构简单、宽测量范围的磁调制电流互感器,对互感器的检测原理进行了详细说明;最后进行了样机设计和试验验证。结果表明,所提出的磁调制互感器能够有效测量不同幅频特征的复杂波形电流信号,满足变频调速系统共模电流的测量要求。     

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。     

基于霍尔传感器阵列的电流测量系统

集磁环的存在导致开环式和闭环式霍尔效应传感器存在磁饱和现象。一种由多个霍尔元件构成圆形阵列方式的传感器阵列电流测量系统,通过测量一次导线产生的磁场计算得到被测电流数值克服了这一现象。首先建立霍尔传感器阵列数学模型,分析霍尔元件数量、载流体偏心引入的误差变化,然后设计加权增益调整电路、移相电路和基于电压反馈的功率放大电路,用于实现大功率信号输出,最后根据试验结果证明,所设计的电流测量系统整体准确度达到0.2级水平。该电流测量系统包含16个霍尔元件,检测电流变比为600 A/5 A,系统功耗仅0.4 W。     

基于隧道磁电阻效应的宽频带电流无线测量装置

宽频带电气量数据包含大量故障暂态信息,传统互感器带宽受限难以精确全面地测量宽频暂态信号。针对该问题,提出一种含精确时标的非侵入式电流测量方法并设计原理样机。通过隧道磁电阻(TMR)芯片测量线路电流感生磁场,根据被测导体与TMR传感器的相对位置计算变比并通过微处理器进行录波和读数。设计低噪声、可变增益的传感器模组电路和暂态录波无线测量传输模组电路,精确感知宽频信号;根据传感器实际安装位置推导传变关系式,实现对一次电流的精确计算。搭建测试平台对测量装置直流、交流及暂态信号传变能力开展测试,在10 kV配电网进行接地故障电流测量对比实验。分析了影响磁阻传感器测量精度的主要因素,结果表明其直流和工频信号测量误差小于1%,高频信号测量误差小于3%。     

磁势自平衡回馈补偿式直流传感器难点研究

磁势自平衡回馈补偿式直流传感理论是在电抗器磁势自平衡原理与差值电流回馈补偿原理的基础上,将两者相结合而形成的一种新的传感原理与方法。为了实现基于该原理的传感器,本文首先对磁势自平衡回馈补偿式直流传感器模拟样机的工作过程进行简要介绍,重点研究分析了模拟样机线路中纹波感应干扰信号的影响及其传感器输出信号误差处理的问题。模拟样机的大量实验验证了磁势自平衡回馈补偿式直流传感理论正确性的同时,又暴露了模拟样机设计的局限性。被测直流磁势在1500～9000AT内时。通过简单的线性化处理可使模拟样机的输出误差控制在0．1％左右。     

基于铁基纳米晶的磁调制传感器的仿真研究

针对现有磁调制式直流传感器材料和结构上的不足,提出了一种新型磁调制式直流漏电流传感器。该传感器使用铁基纳米晶材料做磁芯,基于磁调制LR振荡器,通过检测绕组端电压的脉冲宽度变化,实现对直流漏电流大小和方向的测量。用两个反相绕在同一磁芯上的线圈进行差分的方法,来抑制零点漂移的产生,提高系统的稳定度。在仿真软件PSPICE中建立了磁调制传感器的模型。对磁调制直流传感器模型的仿真分析为后续基于铁基纳米晶的磁调制传感器的设计提供了理论依据。