论文摘要
电流互感器是电力系统中必不可少的基本设施,提供着电力系统测量与保护的电流数据,其测量精度与可靠性直接关系着电力系统运行的安全性与经济性。随着电力系统在监测、控制与保护方面的日益自动化和智能化的应用,传统的电磁式的电流测量设备已经难以满足系统的测量要求,新型的电流测量设备开始出现。Rogowski型的电流互感器测量系统就是这样的一种电流计量设备,其机构简单、精度高、线性度好、抗干扰能力强、使用安全便捷、易于实现数字化、网络化和自动化,有着很好的应用前景。本文首先介绍了课题的研究背景,讨论了现阶段主要的两种新型电流互感器,并针对电流互感器在国内外的研究现状和发展趋势进行了分析,进而说明了本课题研究的重要意义。接着对Rogowski型电流互感器系统的传感头部分进行了研究。在分析了Rogowski线圈测量原理的基础上,利用MATLAB仿真,研究了结构参数和电磁参数对其动态特性的影响,从而提出了传感头的设计步骤。为了提高电流互感器的频带宽度,分析了系统对积分电路部分的基本要求,提出了积分电路的设计思路,并对各个环节的工作原理和设计用途进行了阐述。利用Multisim仿真对其进行了频域特性分析,验证了各个积分环节的功能,并制作了Rogowski型电流互感器。为了提高电流互感器的测量精度,提出了传感头和积分处理电路的优化措施,进一步完善了整个电流互感器系统的设计方案。接着,利用Multisim建立了电流互感器系统的仿真模型,针对电力系统中普遍存在的三相短路故障电流、国家标准推荐的1.2/50 u s型雷电流、高频的脉冲大电流进行了仿真了,效果良好。使用自制的电流互感器系统,进行了工频大电流、球隙放电电流和系统对称性实验,并分析了其线性度,实验测量效果良好与理论分析结果一致。通过实验分析可知,该电流互感器系统具有0.77mV/A的灵敏度和1.58Hz～1.37MHz带宽,能够适用于电力系统中多场合、大电流的应用。证明设计方案合理可靠,值得借鉴。