输电线路雷电流测量用Rogowski线圈低频失真校正技术

自积分式Rogowski线圈用于输电线路雷电流测量时,由于雷电流含有丰富的低频成分,往往导致测量得到的雷电流波形出现低频失真现象,影响雷电流参数的精确测量。为此,经过对自积分式Rogowski线圈低频失真现象产生机理的理论分析及雷电流频谱分析,提出了一种基于新型模拟积分补偿电路的低频失真校正方法,用以对被测电流逆向还原,分析了电路的工作原理并根据Rogowski线圈的电磁参数计算出电路各元件的参数值,此外,电路中的二阶高通滤波电路可以滤除工频负荷电流对Rogowski线圈的电磁干扰。实验结果表明:该方法简单可行,提高了自积分式Rogowski线圈的低频响应性能,解决了Rogowski线圈雷电流测量中的低频失真问题;在已投入的输电线路雷击故障定位系统实际应用中,有效提高了故障行波电流测量的精度和可靠性。     

电力系统雷击远程在线监测系统

电力系统雷击远程在线监测系统是一种自然雷击电流波形数据采集装置,它利用Rogowski线圈电流传感器将雷电流转化为电压信号,并实现了雷电流波形数据的高速采集和远程无线传输;系统通过服务器专用软件实现雷电流波形浏览和电力系统雷击类型、故障方式等判定.系统安装于输电线路和塔式避雷针上,经过2年野外运行,已经成功获取4组自然雷击电流波形数据.与实验室常规冲击电流试验波形相比,这4组雷击电流波形数据中存在波头时间小于1μs和波形幅值激烈振荡的特性.     

10/350μs直击雷电流测量用Rogowski线圈的研制

为了兼顾10/350μs直击雷电流波形快速上升的波前部分的高频分量与缓慢变化的波尾低频分量的需求,在对10/350μs波形进行频谱分析的基础上,设计了带磁芯式的宽频自积分Rogowski线圈,满足10/350μs直击雷电流波几十Hz到几百kHz频谱的要求。采用10/350μs直击雷电流的Crowbar回路,对设计的自积分Ro-gowski线圈进行了实验并与标准同轴管式分流器进行了测量结果的比对,实验结果表明:研制的Rogowski线圈对幅值80kA的10/350μs雷电流波,其峰值、波前时间、半峰值时间等具有较高的测量精度,与标准同轴管式分流器测量结果相比,峰值测量的偏差≤2%,波前时间的测量偏差≤1.5%,半峰值时间的测量偏差≤2%,基本满足10/350μs波形测量精度的要求,可应用于大电流等级的10/350μs直击雷电流的测量以及其它类似场合。     

基于微分环的输电线路雷电流非接触式测量方法

雷电流的测量在电网雷电防护中至关重要,获取准确的雷电流大小以及波形才能采取正确的防雷保护措施。针对当前输电线路雷电流安全准确测量的难题,将脉冲功率测量技术中被广泛应用的微分环应用于输电线路雷电流的测量,提出了基于微分环的非接触式输电线路雷电流测量方法,并介绍了微分环测量雷电流的原理以及基于微分环的雷电流测量传感器的设计。实验室中冲击大电流的试验表明:针对不同的测量距离,通过选择适当的微分环尺寸及微分环匝数采用合理的屏蔽措施,并结合自积分,则该传感器能够准确反映被测电流的波形及幅值,且其具有安全性高、抗干扰能力强、线性度好、测量精度高等特点。最后基于FDTD建立了雷击输电线路的三维模型,对雷击瞬态磁场传播特性进行了仿真分析。结果表明:雷击输电线路时,杆塔周围的瞬态磁场能够准确地反映各导线上的电流波形及幅值情况,说明基于微分环的输电线路雷电流测量方法是可行的。     

一种非接触式架空输电线路过电压传感器

提出了一种用于高压架空输电线路过电压在线监测的非接触式传感器,通过架空输电线路与传感器之间的杂散电容和传感器分压电容形成电容分压器,获取架空输电线路的电压波形.采用串并联法对输电线路与传感器之间的杂散电容进行计算,得出了可用于指导工程设计的计算公式.分析了影响传感器精度的因素,并进行了传感器结构及抗干扰设计.工频和雷电冲击电压实验结果表明,该传感器具有很好的精度和线性度,满足过电压波形监测的精度要求.     

基于容性设备泄漏电流的电网电压分频测量方法分析

为优化电网过电压在线监测的测量技术,提出了一种基于测量容性设备泄漏电流的电网过电压的测量方法。该方法是使用2个不同磁导率的线圈分别获取容性设备泄漏电流中频率为30～3 000 Hz以及3kHz～1MHz的电流成分,经过积分滤波处理后将2路信号求和还原为线路电压。分析了泄漏电流与电压的传递函数,研究了电压传感器的工作原理及其影响因素。最终采用分频的方式实现了工频、操作冲击和雷电冲击过电压的测量。采用的电压传感器结构简单,与高压系统没有电气连接,具有很好的安全特性。工频、操作冲击和雷电冲击过电压试验结果表明设计的传感器具有很好的准确度和线性度,可以用于高压电网的电压测量。     

输电线路雷击闪络电流传感器的研制

雷电参数测量是高压输电线路防雷设计的基础和实现电网主动性防雷技术的前提。介绍了一种雷击闪络电流传感器的研制过程,及其解决的主要问题,给出了研究成果。根据110 kV同杆双回线路反击和绕击时闪络电流的频谱确定了传感器的测量频带,并根据光纤传输系统发光管和接收管特性确定了光学电路的参数。在实验室通过冲击大电流试验,研究了传感器及测量系统的准确性、稳定性和线性度。试验结果表明,该测量系统能够准确反映各种波形的冲击电流的幅值,并且具有很好的稳定性和线性度。     

变电站雷电侵入过电压波形特征及其影响因素的仿真

为探讨变电站设备实际耐受的雷电冲击电压波形与标准雷电冲击电压波形的差异,对变电站雷电侵入过电压的波形特征及其影响因素进行了仿真研究。通过在电磁暂态计算程序(EMTP)中建立500 k V交流变电站–输电线路模型,并结合过电压形成的物理过程,分析了雷击类型、输电线路传输过程以及避雷器对雷电侵入过电压波形的影响。研究结果表明:受雷击工况、输电线路传输过程及避雷器等非线性设备的影响,变电站设备实际耐受的雷电侵入波形近似为平顶波,波前时间可达8μs,波尾时间最短仅为10μs,最长可达数百μs。严苛情况下,变电站设备在实际雷电侵入电压波形下的绝缘耐受水平低于标准雷电冲击试验值。该研究为进一步探讨雷电冲击试验标准的合理性奠定了基础。     

氧化锌避雷器用于输电线路大跨越时的通流能力计算

氧化避雷器的冲击通流能力是用4/10μs冲击波形试验而获得的,用于输电线路大跨越时,实际雷电流波形波尾长,所释放的能量远比同等幅值4/10μs试验波形大,两种波形如等效,是预期这种避雷器实际运行安全程度的依据。本文从释放能量相同的角度进行了计算,认为单片通过4/10μs65~(ka)冲击电流电阻片只能通过实际雷电流约10~(ka)。     

一种深度过流保护的新型Rogowski线圈研制

气体放电包含大量ns级上升沿m A级幅值的预放电电流,预放电完成后间隙击穿电流高达上kA。为了能安全、准确测量预放电电流,需研制一种新型Rogowski线圈。文中采用在自积分Rogowski线圈出口电阻两端并联贴片瞬态电压抑制二极管(transient voltage suppressor,TVS)的方案,研制了一种带深度过电流保护功能的新型Rogowski线圈。通过大量实验,对自积分电阻和过压保护器参数进行了优化选择,结果表明:满足电流测量灵敏度时,减小积分电阻值以拓宽线圈频带,电阻最优值为10~50Ω;过压保护器响应时间必须短于待测电流上升时间;确保线圈保护峰值电流大于回路最大击穿电流时,须尽量降低TVS的杂散电容,其值不超过0.5~1 nF。测试表明:新研制的Rogowski线圈既能准确测量上升沿小于5 ns的mA级小电流,又能在通过kA级大电流时有效保护后级设备。     

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。     

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...     

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。     

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。     

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。     

罗氏线圈雷电流传感器研究

通过对大电流测量传感器的分析,提出罗氏线圈设计原则,设计出雷电流传感器线圈,并对线圈的输出特性的实际测量,验证设计结果的正确性.     

基于冲击电压下有功损耗测量的电缆绝缘状态评估

为评估运行电缆的绝缘状态,设计了一套基于Lab VIEW的冲击电压及冲击电流的测量系统,在此基础上,提出了有功损耗评估电缆绝缘状态的方法。测量系统采用两级分压的低阻尼阻容串联分压器作为电压传感器,空心罗氏线圈作为电流传感器,DS6104示波器作为数据采集装置,通过Lab VIEW软件平台实现对示波器的控制及数据的采集和存储。测量结果表明该系统能够实现对冲击电压和冲击电流的自动同步采集和存储,波形无振荡、无畸变。通过测量水树老化电缆的冲击电压和冲击电流数据并进行数值积分,得到冲击下的有功损耗。与介质损耗正切值测量结果对比,发现两种评估手段的结论是一致的,表明有功损耗能够良好地反映电缆的绝缘状态。     

多通道雷电流在线监测系统的研发和应用

雷电流特征参数的测量对于研究雷电放电过程以及雷电防护有着十分重要的意义。介绍了一套多通道雷电流在线监测系统。使用自行研制的基于柔性罗氏线圈的雷电流传感器,通过电磁耦合把大的雷电流转化为低电压信号;采用高速数据采集处理单元对耦合出来的电压信号进行高速采集,保证信号的完整性和精确度;利用通用分组无线服务技术（GPRS）进行无线数据传输;利用专家分析查询系统对远程接收系统测得的雷电流波形信号分析处理,并对系统进行远程控制,保证系统稳定运行。系统经过在500 kV神保双回线路、500 kV太山双回线路实际运行,于2013年6月25日捕获了雷击500 kV架空输电线路实测波形,成功监测到雷电流幅值、波头时间等特征量,同时监测并记录雷电流全波波形数据,为雷电监测数据比对与仿真反演提供更全面的基础资料。