乔卉[1]2004年在《基于Rogowski线圈的新型电流互感器的研究与实现》文中研究说明在电工学中，电流和电压是最直观的两个电参量。为了确保电力系统的正常安全的运行，必须对高压电路的电流值进行监控和分析，而为了保证运行人员的安全，就必须使测量仪表、继电器与高压装置在电气方面有很好的电气隔离，因此电流互感器在电力系统中是非常重要的设备，它为电力系统的计量、继电保护、控制与监视提供输入信号。 目前，电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器，它的工作原理和变压器类似。然而，随着电力系统的传输容量越来越大，电压等级越来越高，传统的电磁式电流互感器因其传感原理而出现不可克服的问题：绝缘结构日趋复杂、体积大、造价高；在故障电流下铁芯易饱和，使二次电流值和波形失真，产生不能容许的测量误差；充油易爆炸而导致突然失效；若输出端开路，产生高电压对周围设备和人员存在潜在的威胁；易受电磁干扰等。为适应电力系统的快速发展，必须研制利用其它传感原理的电流互感器。 现在研究的焦点是利用光学传感或光纤传输信号技术来研制新型的光电电流互感器(optical current transducer，简称OCT)。由于采用传感头的不同，OCT可分为全光型和混合型两大类。 本文根据对现有的光电电流互感器的传感原理及特性的比较，设计了基于新的传感机理的新型混合型光电电流互感器，它采用Rogowski线圈作为传感头，充分利用了Rogowski线圈的诸多优点，在测量时，Rogowski线圈与被测电路没有直接的接触，可以方便地实现对高压回路的隔离测量，同时它具有从几Hz到几百MHz的使用频率范围和从几A到数百kA的测量范围；混合型OCT利用有源器件调制技术，以光纤作为信号传输介质，把高压侧转换的光信号传输到接受端进行信号处理，从而得到被测电流的信息。其中光纤仅作为信号传输媒质，不作为传感元件，避免了全光型OCT传感头易受环境和温度变化的影响的缺点以及光路设计中的技术难点，更易满足现场要求。 本文主要对Rogowski线圈作为传感头，在高压和低频范围内的应用进行了较详细的理论分析，通过公式推倒和数据分析，选择出合理的Rogowski线圈的参数并设计出了合理的电子电路，该装置有模拟和数字输出通道，即可以满足传统测量武汉大学硕士论文基于Rogowski线圈的新型电流互感器的研究与实现仪表的需求，又可以使大电流的模拟量转变为更适应系统发展需要的数字量。低压端接收到的信号经处理，可完成综合控制、数据存储、显示和打印功能，满足电力系统实际工作的各种要求。论文还对所研制的新型电流互感器进行了实验，实验结果证明它可以实现所规定的各种功能。 论文最后对所作工作进行了总结，并提出了进一步研究的方向。
郑慧[2]2008年在《电子式电流互感器的研究》文中进行了进一步梳理传统的电流互感器受其自身机理的限制,已难以满足现代电力系统在线检测、高准确度故障诊断、计算机控制与管理等发展需要。而电子式电流互感器具有动态范围大、测量精度高、频率响应范围宽、节约空间、重量轻、抗干扰性好、安全性能高等优点,顺应了电力系统的测量、控制和保护向数字化、微机化和智能化方向发展的要求,成为电流互感器发展的主流趋势。本文首先简单地介绍了电子式电流互感器的研究现状、发展概况。探讨了电子式电流互感器的设计原理,最后给出了电子式电流互感器的详细设计方法。针对电力工业对电子式电流互感器的要求,采用Rogowski线圈作为高压母线上的传感头,根据理论分析设计了一Rogowski线圈。仿真分析知道该Rogowski线圈不但在测量稳态电流上有很高的精度,而且还能很好地反映故障电流的暂态过程,并在动态试验中得到了验证。同时通过仿真分析得到,适当提高带负反馈积分器的积分电容的参数则可以改善其暂态响应性能。I-U实验结果表明该Rogowski线圈具有良好的线性度。将该Rogowski线圈的输出信号数字化后,通过光纤传送到低压端,实现对高压端母线电流的测量:系统采用低压端控制高压端的方式来实现整个工作电路的时序发生和同步协调;利用光纤数字传输系统实现高压部分和低压部分的完全电气隔离和信号传输,提高了信号传输的抗干扰性;实验结果表明光纤传输部分运行非常可靠有效。以及基于DSP控制的液晶显示屏系统采用SED1335控制器为核心器件的液晶显示模块,实时地显示采样信号的波形、有效值、频率和周期,为用户提供了友好的人机界面。论文最后对全文所做的工作进行了总结,指出研究的不足之处,提出有待进一步研究和解决的问题。
周均德[3]2006年在《电子式电流互感器Rogowski线圈传感头的研究与设计》文中提出电子式电流互感器以其具有高绝缘、无饱和、测量范围大等优良性能成为电流互感器新的发展方向。但是电子式电流互感器的传感头面临着环境温度、外电磁场等干扰问题和本身工艺上的制作难点等,使其推广应用还有待进一步研究改进。本文主要针对这些因素对Rogowski线圈传感头进行了分析和设计。本文对电子式电流互感器的理论基础进行了阐述,分类介绍和分析了基于光效应(法拉第磁光效应)和基于空心线圈(Rogowski线圈)的电子式电流互感器。根据本文的研究内容全面介绍了Rogowski线圈传感头电子式电流互感器的结构和各个部分的功能及其实现方法,重点在Rogowski线圈传感头的分析与设计上。根据电磁理论知识,分析了横截面为矩形和圆形的Rogowski线圈的传感原理,将其输出归结为统一的公式。分析了Rogowski线圈的两种工作状态(自积分状态和微分状态),以及在不同工作状态下的频率特性和拓宽线圈响应频率的方法,对其输出电压进行了分析。提出了Rogowski线圈的串连方法和原理,对积分放大环节做了介绍。利用建立的Rogowski线圈的数学模型对温度和外界干扰磁场的影响进行了分析,得出了温度造成的相对误差与线圈骨架和绕组线圈热膨胀系数之间的关系;从两个方向上分析了干扰磁场对线圈精度的影响;分析了温度对积分器的影响等。根据这些分析的结果设计了各种改进措施,如材料选择、工艺改进、制作方法设计和外加补偿等,有效地改进了线圈的输出精度。通过分析和试验,本文设计了一种新的回线绕制技术方法,设计了有源放大电路的惯性环节。介绍了印制电路板(PCB)型Rogowski线圈的原理与设计,设计了在PCB板上大线圈中间绕制小线圈的方法,并对其做了理论分析。最后,本文根据对Rogowski线圈原理和结构的分析,结合影响其性能的各种干扰因素设计出了几种不同绕制方法的Rogowski线圈。并对其进行了试验分析,验证了设计改进方法和技术的正确性和有效性,设计出了一种能满足要求的Rogowski线圈。
单巧美[4]2014年在《基于PCB-Rogowski线圈的光电式电流互感器的关键技术研究》文中认为随着我国电力系统向智能化、网络化、数字化方向的发展，要求我国主干电网与变电站的电流、电压互感器不仅在数量上增加，而且其性能必须进一步提高。由于传统电磁式电流互感器内部铁芯易发生磁饱和，绝缘结构复杂，造价昂贵，体积大不便于安装而不能满足电力系统高速、安全、稳定运行的要求。光电式电流互感器(OECT)是一种新型的电流互感器，它的出现与发展是由于光电子技术、光纤传感器技术、数字处理技术的兴起与推动。它具有传统电磁式电流互感器无法比拟的优势，适用于更高电压等级要求的电力系统中。首先，本文采用新型PCB-Rogowski线圈作为高压侧电路的测量传感头，并提出对高压侧测量电路系统的改进，包括用数字电路方式实现积分器功能，设计了以V/F转换电路和单稳态触发器74121为核心的高压侧电路系统。其次，通过Protues仿真结果证明该设计方案的有效性，满足了高压侧电路系统抗干扰能力强、低功耗的要求。再次，通过对高压侧现有的多种供电方式的对比研究，选取了激光电源供电系统作为本系统的供电方案，主要供电能量来源于低电位侧的半导体激光器，经光纤传输将光信号传输到高压侧的光电转换器部分，进行光电转换后，再由后级DC-DC转换器将接收到的电信号转换成满足光电电流互感器高压侧电路部分正常工作的电压。最后，提出利用小波提升算法进行信号处理。采用Matlab工具箱中的小波分析工具箱对含噪交流电流信号进行降噪处理，得到了原始信号的理想去噪效果图，这样不仅保证了电流互感器系统的实时测量精度，而且可使该测量系统在电力系统及相关工程领域得到更广泛的应用。
赵美君[5]2005年在《电子式互感器应用技术的研究与设计》文中提出近年,随着电力系统的额定电压等级和传输容量的大幅度提高,传统的电磁式互感器存在着一系列的不足,难以满足电力系统发展的需要。在数字信号处理、光纤通信和智能传感技术的高速发展前提下,电子式互感器已成为科研院所和互感器行业的前沿研究方向。 在查阅了大量国内外文献资料的基础上,本文进行了基于Rogowski线圈和精密电容分压技术的电子式互感器的整体方案设计。论文首先分析了Rogowski线圈电流传感器的基本原理、参数计算及其在电力系统高频和低频下的应用情况,研究了它的稳态和暂态特性,设计了新型的积分电路来补偿一次信号与二次信号的相位差。然后分析了电容分压式电压传感器的原理,针对ECVT的自身谐振,比较了几种阻尼装置的优缺点,研究了ECVT的过渡响应特性及影响因素;接着利用ADSP-BF535设计了高、低压侧信号处理模块的硬件和软件,针对绝缘和抗干扰问题,选用光收发一体模块NM7325完成了数字信号在高、低压侧之间的高速传输;设计了以自具型电源供电为主、锂离子电池供电为辅的混合式供能,确保互感器在高压停电和小电流状态下均能连续稳定运行;考虑到与传统的模拟设备和今后的数字设备的接口,本文设计的电子式互感器低压侧同时具有模拟和数字输出,指出了合并单元的设计是实现数字接口的关键因素,分析了需具体实现的功能,并提出了一种利用FPGA模块实现数字接口的新方法,分析了合并单元与二次数字设备接口的相关通信标准。 基于DSP和光纤通讯技术的电子式互感器线性度好,没有铁芯饱和现象,动态范围宽,绝缘结构简单,体积小,重量轻,精度高,可以满足继电保护和测量装置向微机化和数字化发展的需要。
郭秀杰[6]2009年在《基于Rogowski线圈的电子式电流互感器测量部分的研究与设计》文中指出目前,电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器,它的工作原理和变压器类似。然而,随着电力系统的传输容量越来越大,电压等级越来越高,传统的电磁式电流互感器因其传感原理而出现不可克服的问题:绝缘结构日趋复杂、体积大、造价高;在故障电流下铁芯易饱和,使二次电流值和波形失真,产生不能容许的测量误差;充油易爆炸而导致突然失效;若输出端开路,产生高电压对周围设备和人员存在潜在的威胁;易受电磁干扰等。为适应电力系统的快速发展,有必要研制利用其它传感原理的电流互感器。本文针对电力工业对电子式电流互感器的要求,以IEC60044-8《电子式电流互感器》等相关标准为依据,对电子式电流互感器进行了研究设计。采用Rogowski线圈作为高压电力线上的传感头,将Rogowski线圈的输出数字化后,通过光纤传送到低压端进行LED显示或恢复成原来的模拟信号,实现对高压一次电路电流的测量;系统利用光纤数字传输系统实现高压部分和低压部分的完全电气隔离和实现信号传输,提高了信号传输的抗干扰能力;采用微机接口技术实现微机对电子式电流互感器采集数据进行处理和相应的调整:具有数据输出和模拟输出两种,为后级测量、保护和控制设备提供了良好接口。A/D转换电路是整个高压端的核心,本文着重在高压端设计了高精度、高可靠性、低功耗的A/D转换接口电路。另外本文还对高压端有源器件的供能方案进行了探讨,提出了一种新的供能电路;对高压端电子线路的抗干扰问题进行了设计和探讨,提高了整个测量系统的精度。实验证明,设计的电子式电流互感器线路简单实用,工作可靠,具有良好的线性度和测量精度,动态测量范围大,响应速度快等性能。相比传统的电磁式电流互感器,本设计的电子式电流互感器克服了磁饱和、因存油而引起的易燃易爆等问题,简单有效的解决了高压端与低压端之间绝缘的问题,而且成本低,体积小,频带宽,具有更大的应用前景。
沈文[7]2009年在《Rogowski线圈小电流互感器研究》文中研究指明在电力系统中,电流和电压是最能够直观反映电力系统情况的参数。对电流大小的准确测量是掌握电力系统工作信息,调节电力系统能量分配,改善电力系统运行状况的基础。因此,电流互感器是电力系统中不可或缺的重要装置。本文论述了国内外电流互感器的发展情况,指出了现有的电磁式电流互感器的不足。随着我国电力事业的发展,有必要研制新型的基于其他原理的电流互感器以避免电磁式互感器在电流测量方面所带来的缺陷。而针对Rogowski线圈电流互感器的研究便是解决这一问题的重要研究方向。本文介绍了Rogowski线圈电流互感器与传统电磁式互感器相比的优越特性。并且详细阐述了Rogowski电流互感器的工作原理。在此基础上,本文还对Rogowski线圈电流互感器产品进行参数设计,按照实际工程需求制作了Rogowski线圈电流互感器的试验样品。并且完成了对所制作的试验样品的各项性能测定,给出了影响Rogowski线圈电流互感器的性能的各个要素。证明了最终完成的Rogowski线圈电流互感器设计方案已能够达到实际应用的基础性能,达到了预期的设计目的。在此基础上,本文通过对大量实验数据和测试波形结果进行分析,改进了Rogowski线圈电流互感器的测定方案。为今后Rogowski线圈电流互感器装置的研制提供了实验基础和理论依据。论文的最后对全文进行了总结,提出了今后需要做的工作和进一步研究的方向。
龚政[8]2014年在《配电网高压电流测量及电能质量分析方法研究》文中研究指明电力是经济社会发展最重要的基础设施和公共事业之一，电力系统的经济稳定安全运行是人民生产生活的重要保障。随着传统工业及高新技术的发展，大功率、非线性、高灵敏度电力器件的投入使用使得电网中电能质量问题变得更加复杂，因此，电能质量问题成为电力系统研究的主要问题之一。实时的故障检测及分析对于保障电能质量起着至关重要的作用。本课题主要从配电网高压电流测量系统和电能质量分析方法两个方面展开研究：考虑到传统高压电流测量系统由于各种原因无法满足当前生产要求，构建了一种基于光电式电流互感器的新型高压电流测量系统，为电力系统测量、继电保护及健康状况评估等提供必要信息；针对电能质量扰动问题，对电能质量扰动信号进行建模分析，并提出有效的信号特征提取及扰动分类方法，提高电能质量检测可靠性及分类精度。首先在分析国内外在光电式电流互感器基础上，设计了高压测量系统总体结构，阐述基于Rogowski线圈的光电式电流互感器的原理，针对高压侧供电困难的问题，构建了一种改进型的激光高压侧供能系统，可以有效地稳定激光器输出功率。针对电能质量扰动信号特征提取及分类识别问题，应用S变换对电能信号进行时频特征提取并引入极限学习机对故障类型进行分类识别。针对S变换方法计算量大、速度慢的问题提出基于时间序列相似性的电能质量扰动信号故障预判并设计了相似性动态阈值调整算法，有效地减少了非故障信号S变换的次数，提高整个系统的运行速度。最后，通过仿真数据和实测数据验证基于时间序列相似性的电能质量检测算法，结果证明该方法可以降低扰动识别耗时，对电能质量扰动检测有效实用。
丁全响[9]2006年在《有源电子式互感器数据采集及通信系统的研究与设计》文中研究表明随着电力系统电压等级的不断提高以及电力系统各个方面自动化和智能化要求的不断提高，传统的电磁式电力互感器暴露出越来越多不可克服的缺点，因此基于电子技术、光学技术的新型电子式电流／电压互感器成为人们研究的热点。 论文的开始对传统电磁式互感器所面临问题以及新型电子式电流／电压电压互感器所具有的优点进行了的介绍，概括了电子式互感器的国内外的发展现状以及电子式互感器对变电站实现自动化系统产生的深远影响。接下来介绍了有源电子式互感器传感元件Rogowski线圈和电容分压器的结构和原理。有源电子式互感器的数据采集电路处于高压侧，对电路的设计提出了特殊的要求。论文的第叁章对数据采集系统的组成部分进行了研究与设计，主要包括积分器，低通滤波器，A／D转换单元，光纤传输单元，供电电源等，论文还提供了电子线路抗干扰的各种措施。电路采用FPGA做控制器件，降低了系统的功耗，提高了系统的速度。 论文的第四章介绍了变电站自动化系统的接口模型，分别阐述了基于IEC60044-7／8和IEC61850的电子式互感器与变电站间隔层之间的通信方法。因为以太网络的通讯技术的普及性和成熟性，有利于大量的变电站内的实时信息交换、数据集成和维护，论文采用以太网络的通讯技术。文中给出了以太网的接口电路，提供以太网发送数据和接收数据的程序流程图。 论文最后对全文所作的工作进行了总结，提出有待进一步需要研究和解决的问题。
董义华[10]2013年在《基于电子式互感器的智能行波测距系统》文中提出数字化变电站是智能电网的关键节点,电子式互感器则是数字化变电站的基础性设备。目前,现有电子式互感器的数据同步方法无法满足实际需求,针对电子式互感器暂态行波信号传变方面的研究也没有取得关键进展。输电网故障的快速、可靠检测是实现智能电网安全可靠运行的主要功能之一,基于暂态信息的行波测距技术具有测距误差小、适用性强的优点,因此在输电线路故障测距方面应用广泛。传统行波测距算法存在不足之处,而且传统行波测距装置接收模拟信号,无法满足数字化变电站的需求。数字化变电站通用标准IEC61850对基于暂态行波信息的行波测距装置无具体描述,缺乏对其进行处理的逻辑节点和设备模型。本文研究了基于电子式互感器的智能行波测距系统,主要工作和贡献如下：针对电子式互感器数据同步的不同要求,研究了基于叁次样条插值理论、高速冗余采样过程层数据混合和基于IEEE1588精确时钟协议的叁种电子式互感器数据同步方式,试验验证了叁种数据同步方法的正确性；目前获得广泛应用的是基于Rogowski线圈的电子式电流互感器(简称ECT),以其为研究对象,深入研究了影响ECT行波信号传变的因素,分析了ECT的暂态特性及其对行波信号的响应,针对IEC61850下行波采样值的传输问题进行了分析,系统设计了适于行波传变的ECT,并对其进行了试验验证；提出了最小二乘支持向量机与希尔伯特-黄相结合的行波测距算法,由算法求得行波波头到达时刻,然后根据双端测距原理(或者单端)实现故障测距：设计了数字化行波测距装置,装置可以直接接收符合IEC61850标准的行波采样值,并能自动上传子站和调度符合标准的故障报文,满足数字化变电站对故障测距系统的要求；研究了数字化行波测距装置的服务器模型和逻辑设备模型,对实际应用中的服务映射进行了具体分析。数字化行波测距系统信息模型的建立,使其与其它智能电子设备(IED)之间的互操作和无缝集成成为可能,同时解决了IEC61850标准下缺乏数字化行波测距装置信息模型的问题。
参考文献：
[1]. 基于Rogowski线圈的新型电流互感器的研究与实现[D]. 乔卉. 武汉大学. 2004
[2]. 电子式电流互感器的研究[D]. 郑慧. 浙江工业大学. 2008
[3]. 电子式电流互感器Rogowski线圈传感头的研究与设计[D]. 周均德. 湖南大学. 2006
[4]. 基于PCB-Rogowski线圈的光电式电流互感器的关键技术研究[D]. 单巧美. 燕山大学. 2014
[5]. 电子式互感器应用技术的研究与设计[D]. 赵美君. 湖南大学. 2005
[6]. 基于Rogowski线圈的电子式电流互感器测量部分的研究与设计[D]. 郭秀杰. 山东农业大学. 2009
[7]. Rogowski线圈小电流互感器研究[D]. 沈文. 华中科技大学. 2009
[8]. 配电网高压电流测量及电能质量分析方法研究[D]. 龚政. 燕山大学. 2014
[9]. 有源电子式互感器数据采集及通信系统的研究与设计[D]. 丁全响. 湖南大学. 2006
[10]. 基于电子式互感器的智能行波测距系统[D]. 董义华. 山东大学. 2013