电流互感器分析仪原理及测量方法研究

论文摘要

电流互感器是电力系统中广泛采用的电流传感及变送设备,它将电力系统中一次侧大电流转化为标准的小电流,传送给二次设备进行测量、控制和保护。其精度和可靠性与电力系统的安全、可靠、经济运行紧密相关。因此互感器的现场检定是保证电力系统安全,可靠,高效运行的重要环节。电流互感器分析仪是电流互感器准确度现场检定的必备仪器。传统电流互感器的测试方法,主要为测差法,由于原理上的局限,使得电流互感器的现场检定极为不便。本文介绍的测试仪采用新的间接测试方法—电压互易法,它是通过测量CT的内部参数来获取电流互感器的比差和角差。仪器按照智能化的设计方法,结合数字采样技术,以DSP微处理器为核心,采用先进的数字信号处理方法,仅用一台仪器即可实现电流互感器的现场检定,有效的解决了电流互感器现场测试的难题。本文首先介绍了电流互感器现场测试中几种常用的测试方法,包括传统的直接比较式和测差式测量方法,并着重介绍了近年出现的新的间接测量方法(低电流外推法和电压互易法),指出了电压互易测量法的优点。接着针对电压互易法测电流互感器信号特点,详细介绍了其中高准确度测试系统的结构设计,器件选择和具体的电路设计,以及相关算法的选择,并对所设计的测试系统误差进行了综合分析。最后给出了所研制的测量系统的实际性能测试结果。实际测试结果表明,本文所研究的CT分析仪高准确度测量系统满足系统设计要求,为电流互感器现场测试设备的研制提供了科学依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 电流互感器重要性
• 1.1.2 电流互感器现场测试难题
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题来源与主要内容
• 2 CT 分析仪工作原理
• 2.1 传统的测试方法
• 2.1.1 直接比较式原理
• 2.1.2 相对测量法
• 2.2 新的间接测试方法
• 2.2.1 低电流外推法
• 2.2.2 电压互易测量法
• 2.3 CT 分析仪原理框图
• 3 测量电路设计
• 3.1 被测信号特点分析
• 3.2 测量方案选择
• 3.2.1 传感方式选择
• 3.2.2 采样方式选择
• 3.2.3 测量系统整体框图
• 3.3 器件选型及电路设计
• 3.3.1 传感器电路
• 3.3.2 仪用放大电路
• 3.3.3 二级放大电路
• 3.3.4 滤波器设计
• 3.3.5 模数转换
• 3.4 DSP 数据处理部分电路设计
• 4 软件算法分析及仿真
• 4.1 均方根算法理论分析及仿真
• 4.1.1 均方根算法基本理论
• 4.1.2 均方根算法误差分析
• 4.1.3 均方根算法仿真
• 4.2 FFT 算法理论分析及仿真
• 4.2.1 FFT 算法基本理论
• 4.2.2 FFT 误差分析
• 4.2.3 FFT 误差仿真结果
• 4.3 FFT 校正算法理论分析及仿真
• 4.3.1 FFT 校正算法基本理论
• 4.3.2 FFT 校正算法仿真结果
• 4.4 算法总结和系统误差合成
• 4.4.1 算法总结
• 4.4.2 系统误差合成
• 5 测试结果
• 5.1 各通道模拟处理电路性能测试
• 5.2 各通道整体性能测试
• 5.3 整机实际应用
• 6 全文总结和展望
• 致谢
• 参考文献