电子式电流互感器的研究

论文摘要

随着近年来电力传输容量的不断增长和电网电压的提高,传统电磁式电流互感器已暴露出致命弱点。电子式电流互感器(Electronic CurrentTransformer:ECT)则表现出截然相反的优点:无爆炸危险;无磁饱和;经由光路输出,无开路导致高压的危险;不易受电磁干扰;可以直接输出数字信号等。故用ECT取代电磁式电流互感器已成为必然趋势。ECT已经得到了各国研究者与业内人士的极大关注。基于这样的背景,本论文介绍了ECT的基本理论与设计原理,对ECT一次传感元件、滤波器、积分器的性能进行了理论分析;提出了实现对ECT输出特性实现温度补偿与非线性补偿的数字信号处理方案并对其进行了理论论证与实施;提出了可对ECT进行现场校准的技术方案,实现了对ECT进行现场校准的功能。采用本文方案研制了一台ECT样机并通过了国家电流互感器检测中心的型式试验。该结果表明,本论文提出的各个数字信号处理方案及现场校准方案是合理的、可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电流互感器概述
• 1.2 电子式电流互感器的研制背景
• 1.3 电子式电流互感器分类
• 1.3.1 无源型ECT
• 1.3.2 有源型ECT
• 1.3.3 ECT暴露的问题
• 1.4 电子式电流互感器的研究现状
• 1.5 本课题的任务要求与工作安排
• 1.6 ECT技术前景展望
• 第2章 ECT技术理论研究
• 2.1 电子式电流互感器工作原理
• 2.2 本论文采用的解决方案
• 2.2.1 一次传感元件的选择
• 2.2.2 高压端数据采集电路设计
• 2.2.3 信号传输系统设计
• 2.2.4 低压端电路工作原理
• 2.2.5 高压端电路供能解决方案
• 2.2.6 电磁干扰解决方案
• 2.3 本章小结
• 第3章 一次传感元件理论研究与制作
• 3.1 一次传感元件工作原理
• 3.1.1 铁芯线圈测量原理分析
• 3.1.2 空心线圈测量原理分析
• 3.2 Rognwski线圈的设计与制作
• 3.3 Rogowski线圈性能测试
• 3.4 本章小结
• 第4章 ECT信号处理与补偿技术
• 4.1 模拟滤波器对ECT输出影响分析与补偿
• 4.1.1 模拟低通滤波器特性分析与设计原理
• 4.1.2 滤波器对ECT输出信号比差与角差的影响分析
• 4.1.3 低通滤波器的补偿方案
• 4.2 模拟积分器在ECT中的应用与分析
• 4.2.1 积分器在ECT中的应用
• 4.2.2 积分器对ECT比差与角差影响的分析
• 4.2.3 模拟积分器的补偿方案
• 4.3 一次传感元件的补偿方案
• 4.3.1 铁芯线圈的温度补偿
• 4.3.2 Rokowski线圈的温度补偿
• 4.4 ECT系统的非线性补偿方案
• 4.5 现场校准系统方案
• 4.6 本章小结
• 第5章 ECT性能测试方案
• 5.1 一般要求
• 5.2 型式试验
• 5.2.1 短时电流试验
• 5.2.2 温升试验
• 5.2.3 一次端子的冲击试验
• 5.2.4 雷电冲击试验
• 5.2.5 户外型电子式电流互感器的湿试验
• 5.2.6 低压器件的耐压试验
• 5.2.7 工频耐压试验
• 5.2.8 冲击耐压试验
• 5.2.9 准确度试验
• 5.2.10 温度循环准确度试验
• 5.2.11 准确度与频率关系的试验
• 5.3 例行试验
• 5.3.1 端子标准检测
• 5.3.2 一次端子工频耐压试验和局部放电测量
• 5.3.3 低电压器件的工频耐压试验
• 5.3.4 准确度试验
• 5.3.5 密封性试验
• 5.4 标志
• 5.4.1 端子标准-通则
• 5.4.2 铭牌标志
• 5.5 按照上述标准对计量信号补偿前后的试验结果
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢