暂态和稳态电流测量合一的Rogowski式电流互感器的研究

论文摘要

电流互感器是电力系统的重要设备,在电力系统的计量、监控以及保护中起着很重要的作用。随着电力系统电压等级的不断提高,传统的电磁式电流互感器在使用中遇到了越来越多的问题。如体积越来越庞大,绝缘造价越来越高,存在爆炸和绝缘击穿的危险,而其固有的磁饱和问题使其不能正确地测量故障电流,已经很难满足未来电力系统数字化和智能化的需要了。而电子式电流互感器以其测量范围大、动态响应宽、绝缘结构简单和易于接入数字化系统而显现出在电力系统应用中的广阔前景。随着电力系统向着数字化、智能化方向的发展趋势以及IEC60044-8、IEC61850等相关标准的发布也给ECT的研究设计进行了指导规范,促进了电子式电流互感器的发展。本文首先对电子式电流互感器的基本原理及其发展进行了详细的介绍,然后重点分析了Rogowski式电流互感器的基本结构。对Rogowski式电流互感器高压侧从传感到采样的各环节都做了具体分析和设计,并建立了针对Rogowski线圈测量系统的模型仿真电路用于测量特性仿真。根据电网电流的特点设计了针对高采样频率的量程切换电路。文章还分析了为满足IEC61850标准的电子式互感器的采样及控制电路,并设计了基于锁相环技术的同步采样控制系统,以满足信息分析与处理的要求。文章分析了线圈自身参数对测量系统频率特性的影响,指出在低频信号测量中须防范线圈分布电容带来的相位误差,由纯硬件电路设计的量程切换电路具有更高的实时性,采用AD7606芯片对各路传感器进行高速采样,并实现电压与电流的采样配置,满足测量精度和灵活性的要求。为基于Rogowski线圈的电流测量系统的设计与分析提供了经验,具有一定的借鉴价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 电子式电流互感器及其相关理论的发展概况
• 1.2.1 全光式电流互感器原理
• 1.2.2 混合式电流互感器原理
• 1.3 论文预计研究内容
• 第2章 Rogowski 线圈测量分析与信号的提取放大
• 2.1 Rogowski 线圈测量基本原理
• 2.1.1 自积分工作状态
• 2.1.2 外积分工作状态
• 2.2 Rogowski 线圈参数与频率特性分析
• 2.3 自适应放大电路的设计
• 2.3.1 增益控制设计思路
• 2.3.2 具体设计与分析
• 2.3.3 自适应放大实现
• 2.4 本章小结
• 第3章 信号后续处理电路
• 3.1 信号的积分
• 3.1.1 模拟积分电路
• 3.1.2 数字积分算法
• 3.2 信号的滤波
• 3.3 信号采样电路设计
• 3.4 锁相环电路
• 3.5 本章小结
• 第4章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
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