适应继电保护暂态传变的空心线圈电流互感器积分技术研究

为了系统研究积分技术对空心线圈电流互感器暂态特性的影响及对继电保护的适应性,对Rogowski传感头分别配合模拟积分器和数字积分器的空心线圈电流互感器传变特性进行了理论和仿真分析,揭示了不同积分技术对电流互感器暂态特性的影响因素和特点。理论研究和仿真结果表明,Rogowski传感头配合模拟有损积分器时,与采用一阶RC积分电路相比,电流互感器在低频段的特性有所改善,通过配置合适的积分参数,理论上有可以满足继电保护对电流互感器暂态特性要求。当Rogowski传感头配合数字积分器时,合适的积分算法能使互感器有非常优异的低频特性和暂态特性,非常契合继电保护对电流互感器测量故障暂态电流的应用需求。     

Rogowski线圈用新型积分电路设计

为良好测量故障稳态、暂态电流,在分析积分器特性的基础上,设计了一种Rogowski线圈用新型积分电路.该电路利用电压串联型负反馈放大电路正向输入阻抗大的优点,结合减法器原理,通过分别对信号、地积分后2级相减的方式,达到理想的积分、消除零漂效果.利用在Simulink环境下搭建电路模型的方法进行仿真,在加入运放失调电压等干扰信号的条件下,对比了Rogowski线圈用电压并联型负反馈积分器和新型积分电路对电流故障暂态信号的跟踪效果.仿真结果表明,新型积分器能够真实地反映故障稳态、暂态电流,有效地抑制了积分器零漂对传感元件的干扰.     

环形Rogowski线圈传感头的设计

电子式互感器是智能电网新型量测体系的关键部件,Rogowski线圈型电子式电流互感器已成为目前电子式互感器研究和应用的重点。Rogowski线圈传感头的设计直接决定了互感器的测量精度。笔者着重介绍了基于Rogowski线圈的电子式互感器的工作原理和传感头的设计方法,根据设计理论制作了Rogowski线圈传感头,并进行相关的实验,其测量精度在实验室条件下满足0.2S级要求。     

Rogowski线圈的动模实验研究

介绍了基于Rogowski线圈传感的电子式电流互感器在与电磁式电流互感器并联运行时的实验结果,并以变压器差动保护为例对两种传感器的保护特性进行了比较分析研究.实验结果表明:在保证传感器绕制工艺和合理选择信号处理电路结构参数的情况下,与电磁式电流互感器相比,基于Rogowski线圈原理的电子式电流互感器能准确反映一次侧暂态电流的变化情况,具有无饱和、测量准确、响应速度快的特点,完全满足电力系统的保护和控制对电流信号采样的要求.     

电子式电流互感器的积分器技术

基于Rogowski线圈的电流互感器与传统电流互感器相比具有广泛的应用前景,但Rogowski线圈的自身特性以及后续信号处理电路一直影响着电子电流互感器的测量精度.对Rogowski线圈的积分算法进行了研究,分别叙述了模拟和数字两种算法及其实现形式,设计了新的积分器,以进一步改善积分环节,提高电子电流互感器的测量精度.设计了数字积分器,其精度可满足IEC60044-8标准0.2级要求.     

不同电压等级下的Rogowski线圈电子式电流互感器的研究

介绍了在110kV、10kV两种不同电压等级下Rogowski线圈电子式电流互感器端不同传感元件的绝缘结构和有源积分器电源部分的设计，提出了对不同绝缘结构应采取的抗干扰措施。     

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。     

中压电子式电流互感器Rogowski线圈的研究与设计

在分析电子式电流互感器工作原理、技术特点的基础上,设计了作为电子式电流互感器传感头的Rogowski线圈并制作了样机,对线圈的骨架材料、截面、抗干扰和温度效应进行了分析.再对圆形截面骨架和矩形截面骨架及其Rogowski线圈进行了试验比较,并得出最优结论.其与调理单元配套组成电子式电流互感器,通过一个线圈同时完成测量和保护功能,并通过了型式试验.     

基于RTDS仿真的电子式电流互感器暂态特性测试研究

暂态特性是衡量电子式电流互感器性能的一个重要参数,理论分析及仿真电子式电流互感器采用模拟积分器和数字积分器时的暂态特性,仿真结果表明积分器参数或积分算法选取不当,其暂态特性可能受到影响。为此,有必要对其暂态特性进行测试。针对利用传统动模试验系统进行暂态测试的局限性,提出一种基于RTDS仿真技术的测试方法,给出了暂态特性实时仿真方案。利用该方法测试电子式电流互感器暂态特性,结果表明该方法能直观有效反映出电子式电流互感器对各种暂态过程的响应。     

新型电子式电流互感器测量精度分析

通过对新型电子式电流互感器的基本测量原理进行介绍和分析可知:采用Rogowski线圈为传感头的电子式电流互感器,就必须再加入积分环节,从而使电子式电流互感器的精度受积分器精度的影响较大。从集成运放输入失调电压、偏置电流及其漂移、集成运放增益和带宽、温度变化对积分电路的影响3个方面分析了传统的模拟积分器对测量精度的影响,并总结出了误差公式。最后,提出了数字式积分器的必要性和可行性,给出了数字式积分器的实现方案。     

基于电子式电流互感器的线路光纤纵差保护

基于Rogowski线圈的电子式电流互感器(ECT)没有饱和现象,可以从根本上解决由于CT饱和造成差动保护误动情况的发生。笔者阐述了ECT的暂态传变特性,论述了积分时间常数对Rogowski线圈暂态特性的影响。以线路光纤纵差保护为例,利用实验数据分析了采用ECT后纵差保护的性能,指出采用ECT后保护在区外故障可靠性、区内故障灵敏度方面有显著提高,继而改进了传统的二段式比率制动差动保护动作特性。鉴于实用化的要求,遵循IEC 61850标准给出了ECT与线路光纤纵差保护的接口实现方案,并设计了一款信息合并单元的硬件方案。     

基于Rogowski线圈的电子式电流互感器的积分器技术

积分器是基于Rogowski线圈的电子式电流互感器中的关键环节之一。分别论述了三种积分器的设计与实现,并对其性能进行了比较:用模拟电路实现的积分器不但在测量稳态电流上有很高的精度,还能较真实地反映故障电流的暂态过程,能稳定可靠地应用于测量、保护等实际工程领域。用数值算法实现的积分器由于其精度与算法实现问题,还需进一步研究与完善。采用集成芯片构成的数字积分器适用于计量系统,但在保护系统中使用具有一定的局限性。     

变压器空投时电子式电流互感器输出励磁涌流波形异常分析

针对某110kV变电站变压器空投时电子式电流互感器(ECT)输出的采样波形,分析了波形的异常特征,从基于Rogowski线圈的ECT保护电流采样系统中有损积分器的传递特性入手,推导了时间常数与传变误差关系的解析表达式,得出ECT达到5TPE级精度对积分时间常数选择的要求。基于理论分析建立仿真模型,并通过波形拟合手段,可得出励磁涌流波形异常的主要原因是现场ECT积分器时间常数的选择不当,同时仿真也证明选择适当积分器时间常数的ECT具有良好的暂态传变特性。     

电子式电流互感器传变特性测试与分析

目前,由于缺乏有效而实用的综合测试平台,开展不同原理电子式电流互感器(ECT)在实际工况下的计量准确度和保护传变特性试验还很少。文中分析了影响ECT准确度和传变特性的关键因素和环节,研制出能够模拟不同运行负荷、环境条件、功率因数、通信异常、一次侧故障等工况下电子式互感器性能测试研究平台,开展了ECT稳态准确度测试、ECT谐波特性与频率混叠测试以及故障下的ECT暂态特性测试。对不同厂家不同原理的ECT测试,发现在稳态误差方面低功率电流互感器测量准确度以及稳定性优于全光纤电流互感器。谐波特性方面随着频率增加,低功率电流互感器的比值误差相对稳定,而罗氏线圈会增大,相位误差两者总体呈现增大趋势;各厂家ECT均存在不同程度频率混叠;全光纤电流互感器能够可靠地传变故障引起的暂态量,而低功率电流互感器在含有直流分量下易饱和,罗氏线圈电流互感器受积分环节影响很大,容易出现超差。     

基于Rogowski线圈的数字积分器的研究与设计

积分器是影响基于Rogowski线圈电流互感器精度的关键环节。对模拟积分器的温度特性进行了分析,理论分析和实验结果表明其受温度的影响较大。和模拟积分器相比,数字积分器具有更高的精度和稳定性。利用梯形公式进行数字积分,分析与仿真了梯形积分算法对稳态和暂态电流的响应,提出了解决积分中漂移、初值问题的措施。设计了基于STM32F103的数字积分器,并利用新型PCB平面Rogowski线圈电流互感器进行了实验。实验结果验证了设计方法的有效性。     

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。     

Rogowski线圈电子式电流互感器积分技术研究

积分环节是影响Rogowski线圈电子式电流互感器精度的关键因素.论述了模拟积分器的设计与实现,分析了模拟积分器的频率特性,理论分析和试验结果表明低频信号和温度对其精度有较大的影响.为进一步优化积分环节,设计了基于ARM的数字积分器,分别论述了其硬件结构和梯形积分算法,并且仿真了梯形积分算法对稳态电流和暂态电流的响应.仿真和试验结果表明,梯形积分算法能够很好的还原一次电流,同模拟积分器相比,数字积分器具有更高的精度和稳定性.     

过补偿型积分器在冲击测量技术中的应用

介绍了作者所研制的一种过补偿积分器,由它可组成微分积分的分压系统,用以测量雷电冲击或GIS中的快速操作冲击电压,计算和实验工作表明,这类积分器具有优良的工作特性,与罗哥夫斯基线圈相配合,也可用它测量冲击电流。