有源电子式电流互感器高压侧电路设计的改进
电子式电流互感器的高压侧供电电源设计

电子式电流互感器的高压侧供电电源设计Design on the Power supply of Electronic Current Transformer王晓艳1,魏新宇2(1.太原科技大学电子信息工程学院,山西太原 030024; 2.山西省阳泉市消防支队,山西阳泉045000)Wang Xiao-yan1,Wei Xin-yu2(1. School of Electronic Information Engineering, Taiyuan University of Science and Technology, Shanxi Taiyuan 030024;2. Shanxi Yangquan fire detachment , Shanxi Yangquan 045000)摘要:电子式电流互感器的高压侧电路供电问题是其研制的一个难点。
设计了一种用于电子电流互感器高压侧供电的激光电源,实验表明该电源性能良好,可作为高压侧电子线路的供能装置。
关键词:电子电流互感器;高压;激光供能中图分类号:TM452文献标识码:A 文章编号:Abstract: The problem of high potential circuit power supply is the key problem of the research of electronic current transformer (ECT). A laser power source for high voltage measuring system is designed. Experimental results show that the power source has good characteristics and can meet the requirement of ECT.Key words:Electronic current transformer, High voltage, Laser powerCLC number: TM452 Document code: A Article ID:0 引言电流互感器是电力系统中实现计量与保护的重要设备。
关于电流互感器改进方案

关于电流互感器革新个人观点
比5电流互感器是引用前苏联互感器模式,是应用于过去过流脱口线圈,电磁式电流继电器,电磁式电度表的,需要容量大,导线截面积大、铁心体积大,安匝比小,精度低。
是落后的互感器技术。
是落后的,需要淘汰的技术。
大变比电流互感器,安匝比大,采集精度高,采用比1的二次电流,二次电流幅值小,需要导线截面积小,互感器容量小,铁心体积小,成本低,完全符合现在电子技术的保护装置,仪表。
建议国标尽快改进,不要还用九十年代的落后标准。
想象一下一次回路通一匝,二次绕20匝和1000匝,2000匝、4000匝,那些二次回路感应灵敏度更高些。
那些互感器不容易发生磁饱和。
现在电子技术已经完全可以取消多变比互感器,因为万用表自动换挡技术已经非常普及,大变比互感器采集信号虽说微弱,但对电子技术来说已经是早已解决的问题。
微安级电流都能成功采集,更何况毫安级电流。
所以本人推荐使用二次电流1A,大变比,小容量电流互感器,这样可以提高测量精度,降低成本,减少资源浪费,于国于民,于己都有利。
仅个人观点
郭君保
1。
浅析电流互感器故障处理与改进措施

浅析电流互感器故障处理与改进措施摘要:不管是从适应时代的发展还是从满足客户需求来看,电力企业都需要互感器是电网中最不可或缺的一大主要设备,主要分为电流互感器和电压互感器。
随着电网规模的日益扩大,电流互感器也越来越普遍,而随之互感器故障的发生频率也越来越高,对电网的安全稳定运行造成了严重的影响。
因此,本文对电流互感器故障处理与改进措施进行了具体的阐释和分析。
关键词:电流互感器;故障处理;改进措施一、电流互感器使用注意事项(一)极性连接要正确。
电流互感器一般按减极性标注,如果极性连接不正确,就会影响计量,甚至在同一线路有多台电流互感器并联时,全造成短路事故。
(二)二次回路应设保护性接地点,并可靠连接。
为防止一、二次绕组之间绝缘击穿后高电压窜人低压侧危及人身和仪表安全,电流互感器二次侧应设保护性接地点,接地点只允许接一个,一般将靠近电流互感器的箱体端子接地。
(三)运行中二次绕组不允许开路。
否则会导致以下严重后果:二次侧出现高电压,危及人身和仪表安全;出现过热,可能烧坏绕组;增大计量误差。
(四)用于电能计量的电流互感器二次回路,不应再接继电保护装置和自动装置等,以防互相影响。
二、电流互感器故障产生的原因在电力系统中,电流互感器与电网母线直接连接。
如果电流互感器发生故障,就会直接对电网的稳定运行产生影响,进而造成电力系统故障,导致系统无法正常运行。
(一)人为操作因素电流互感器使用中偶尔也会出现人为操作导致的问题,如电流互感器接线出松动甚至脱落、二次绕组出现开路等,使电流互感器接触不良,出现过热或放电。
(二)电流互感器内部潮湿现有电流互感器的生产工艺存在很多缺陷,互感器的密封性较差。
当电流互感器内部潮湿时,极易导致绝缘性能降低,在经过长时间的使用后,极易导致电容芯棒被击穿,进而引发电流互感器故障和电网故障。
(三)温度过高导致绝缘热击穿在正常情况下,电流互感器能够承受自身的温度和电流荷载。
但是,在某些特殊情况下,电流互感器的绝缘性能因温度过高而降低,导致随时有被击穿的可能。
一种电子式电流互感器的高压侧设计

一种电子式电流互感器的高压侧设计王玮;贾明娜;张新慧;吕攀【摘要】针对母线供电方式的电子式电流互感器存在的问题,提出了一种高压侧电路的设计方法.该方法根据母线电流大小自动调节线圈初次级绕组的匝数比,使得在母线电流较大时能够保证电源的稳定性和较低的电路热耗,同时在母线电流较小时保证系统具有较小的供电死区.详细分析了设计原理,具体介绍了软硬件的设计方法,并通过实验验证了设计方法的有效性.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2016(037)001【总页数】4页(P81-84)【关键词】电子式电流互感器;母线供电;供电死区;热耗;线圈匝数【作者】王玮;贾明娜;张新慧;吕攀【作者单位】山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255049;山东科汇电气自动化股份有限公司,山东淄博255087;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255049;国网山东桓台县供电公司,山东淄博256400【正文语种】中文【中图分类】TH86;TP212电流互感器是电力系统的重要设备,随着电网电压等级的提高,传统的电磁式电流互感器已不能适应电力系统的发展,电子式电流互感器则由于具有绝缘可靠、测量范围大、频带响应宽、体积小等优点而成为其理想替代产品。
在电子式电流互感器高压侧的供电方式中,使用CT从母线取能的方式已成为目前主要的实用方式,该方式存在如下不足:①母线电流较小时存在供电死区;②线路电流变化范围较大导致电源的稳定性较差;③母线电流较大时,电路的热耗使高压侧电路温度升高,对电子器件的工作效率、寿命及系统的测量精度都将产生影响[1]。
使用降低高压侧电路功耗、选用高磁导率铁心材料等方法能够降低系统的供电死区[2-4];对电源电路进行过压保护及稳压设计可以提高电源的稳定性[5],但同时也带来电路成本及复杂度的增加;使用可控硅分流等方案可以降低电路的热耗[6],但当电流很大时该方法效果不佳。
本文提出了一种高压侧电路的设计方法,根据母线电流大小自动调整线圈初次级绕组匝数比,有效解决了电源稳定性较差和电路热耗过高的问题,同时又保证了较小的供电死区。
电子式电流互感器高压侧取能装置的设计

电子式电流互感器高压侧取能装置的设计摘要:有源型电子电流互感器高压侧工作电源的取能方式是影响互感器可靠性和精度的关键环节。
文章针对有源型数模转换式电子电流互感器,给出其高压侧取能装置的设计方案,利用电磁线圈从母线上摄取能量,接收的一次侧传变电流经整流、滤波、稳压等处理后向互感器高压侧供电。
该设计方案选用非晶材料制作取能线圈铁心,采取双铁心并行工作方式,并通过稳压管泄放二次侧电流,保证取能装置能够在适应母线一次电流较大变化范围的基础上长时间稳定工作,同时采用固态继电器解决了大功率稳压管工作中产生大量热能的问题。
该方案实现简单,造价低廉,经试验证明是可行的。
关键词:电子式;电流互感器;高压侧取能装置;设计1 引言目前,微机和电子技术的应用使得电力系统中计量和保护信号的数字化处理和传输得以实现。
电力系统中新型电子式监控设备得到了广泛关注,传统的电力控制技术面临着新的变革。
本文针对有源型数模转换式电流互感器,提出一种可靠且低成本的通过电磁耦合从母线上取能的供能设计方案,并通过实际取能装置的试验结果对设计方案进行了验证。
2 电子式电流互感器供能方式目前有源型电子电流互感器的供能方式主要有3种:第一,通过电磁耦合利用一次侧电流从母线上取能;第二,由地面低压系统取能并转换为激光,通过光纤输送至高压平台,然后再将光能转化为电能;第三,采用可充电蓄电池供能。
在激光供能方式中,激光器本身的成本较高且输送功率受到严格限制,若增加光纤数目必然要增加成本。
可充电蓄电池供能方式存在光电池转换效率、电池老化等问题,可靠性难以保证。
某些电子式电流互感器产品采用从3种方式中选取2种相结合的供能模式,不但增加了成本而且要考虑2种方式切换时的可靠性问题。
本文的设计方案采取从一次母线电流提取能量的方式,方法简单可靠且易于实现。
图1给出了采用该方案的电子式电流互感器的结构。
3 新型取能装置设计3.1 基本需求和设计原则对于有源型电子电流互感器,如果电子电路的电源供应不稳定,系统工作的可靠性和精度会受到影响。
电子式电流互感器高压侧电路及电源的研究的开题报告

电子式电流互感器高压侧电路及电源的研究的开题报告一、研究背景随着电力系统的发展,电流互感器作为电力系统中重要的测量仪器,其应用也越来越广泛。
电流互感器在电力系统中的作用是将高压侧的电流转化为低压侧的电流,以便进行电流测量、保护、控制等操作。
电子式电流互感器是一种新型的电流互感器,其具有结构简单、精度高、稳定性好等特点,逐渐取代了传统的电磁式电流互感器,在电力系统中得到了广泛的应用。
二、研究内容本研究的主要内容是针对电子式电流互感器中的高压侧电路及电源进行研究,探究其结构设计、电路特性、信号采集与处理等方面的问题。
1. 高压侧电路的设计高压侧电路是电子式电流互感器中的重要组成部分,其主要包括高压侧电容、高压侧电阻、高压侧电晕消除器等。
本研究将根据电子式电流互感器的工作原理和特点,设计合理的高压侧电路,提高电子式电流互感器的测量精度和稳定性。
2. 电源的设计电源是电子式电流互感器中的另一重要组成部分,其主要功能是为互感器提供稳定的电源电压和电流,保证互感器正常工作。
本研究将根据电子式电流互感器的工作要求,设计合理的电源电路,提高电子式电流互感器的工作效率和可靠性。
3. 信号采集与处理信号采集与处理是电子式电流互感器中的核心技术,其主要作用是将低压侧的电流信号转换为数字信号,并进行处理和分析。
本研究将研究电子式电流互感器信号采集与处理的基本原理和技术方法,提高电子式电流互感器的测量精度和信号质量。
三、研究意义本研究的主要意义在于:1. 探究电子式电流互感器中高压侧电路及电源的结构设计和技术方法,提高电子式电流互感器的测量精度和稳定性。
2. 研究电子式电流互感器信号采集与处理的基本原理和技术方法,提高电子式电流互感器的测量精度和信号质量。
3. 增强电子式电流互感器在电力系统中的应用价值,提高电力系统的安全性和稳定性。
四、研究方法本研究主要采用理论分析和实验研究相结合的方法,通过对电子式电流互感器中高压侧电路及电源的结构设计和信号采集与处理技术的研究,提高电子式电流互感器的测量精度和稳定性。
电压与电流互感器的创新设计与改进
电压与电流互感器的创新设计与改进引言:电压与电流互感器是电力系统中常见的装置,用于测量电压和电流的大小。
随着电力系统的发展和现代化程度的提高,对电压与电流互感器的要求也越来越高。
因此,对电压与电流互感器进行创新设计和改进,以提高其性能和可靠性,已成为当前研究的热点和难点。
1. 电压与电流互感器的基本原理电压互感器通过磁耦合原理将高电压放大转换为低电压,并提供给测量和保护设备使用,以确保电力系统的安全性和可靠性。
电流互感器通过引入次级线圈将高电流转换为低电流,以提供给测量和保护装置使用。
2. 传统电压与电流互感器存在的问题传统的电压与电流互感器存在一些问题,如体积庞大、重量重、精度不高、容易受到外部环境的影响等。
这些问题限制了电压与电流互感器在电力系统中的应用。
3. 创新设计:数字化互感器为了解决传统电压与电流互感器存在的问题,近年来出现了一种创新设计:数字化互感器。
数字化互感器具有以下优点:(1)体积小、重量轻:数字化互感器采用先进的封装技术和材料,使得其体积小、重量轻,方便安装和维护。
(2)高精度:数字化互感器采用了先进的电路和算法设计,提高了测量精度和稳定性。
(3)抗干扰能力强:数字化互感器在设计过程中考虑了外部环境的影响,并采取了相应的抗干扰措施,提高了其抗干扰能力。
(4)信息输出多样化:数字化互感器可以输出多种信息,如电流、电压、功率因数、谐波等,提供了更多的数据用于电力系统的监测和保护。
(5)可远程监测:数字化互感器可以通过无线网络远程监测,并实现远程控制,提高了电力系统的智能化程度。
4. 改进方向:非接触式互感器除了数字化互感器外,另一种值得关注的改进方向是非接触式互感器。
传统的电流互感器采用铁芯绕组的形式,容易受到外界磁场的影响,导致测量精度下降。
非接触式互感器通过无铁芯原理,使用非接触式传感器来测量电流,提高了测量精度和可靠性。
5. 创新设计与改进的挑战创新设计与改进电压与电流互感器面临着一些挑战。
电子式互感器检测中存在的问题及改进策略
设计应用电子式互感器检测中存在的问题及改进策略辛丹凤(国网陕西省电力公司商洛供电公司,陕西近些年,随着我国多个领域全面发展,智能化电网系统建设范围逐步扩大。
因此,需要进一步强化变电站数字化管理与建设。
结合国家智能电网建设规划基本要求,全面扩大智能变电站覆盖范围。
智能化变电站数据采集过程中,电子式互感器是重要设备,具有较大的应用空间。
随着我国各项科学技术全面发展,电子式互感器检测方式逐步趋于多样化发展,使得传统检测方式得到有效优化,有助于提升检测效率。
电子式互感器;检测问题;变电站The Problems Existing in the Inspection of Electronic Transformer and theImprovement StrategyXIN Dan-fengState Grid Shaanxi Electric Power Company Shangluo Power Supply Companywith the comprehensive development of many fields in Chinathe current need to further strengthen the digital substation management and图1 电子式互感器结构图3 电子式互感器检测相关改进策略探析3.1 改善电磁兼容性为全面优化电子式互感器检测相关问题,要重点优化电磁兼容性、完善温度循环方式及改变传统检测方式等。
电子式互感器容易受到电磁兼容等问题限制,导致异常输出和不同故障问题的发生。
因此,当前要· 153 ·图2 电子式互感器现场测试原理图将杂散电容对互感器的影响降到最低,再对作业环境和接线方式进行全面评价。
当发现互感器数据输出不稳定时,相关管理部门要及时选取对应措施进行集中控制。
同时,要逐步完善互感器基本屏蔽功能,对其电源与信号进行滤波处理。
电子式电流互感器中高压侧电路供能方法
电子式电流互感器中高压侧电路供能方法摘要:电子式电流互感器已经成了国内外研究的热点,其中有源电子式互感器高压侧电路的供能问题则是研究工作中的关键技术。
笔者首先简要地综述了电子式电流互感器的发展,然后重点介绍有源电子式电流互感器中高压侧电路的供电问题,对国内外的研究现状进行了探讨,得到了一些有益的结论。
关键词:电子式电流互感器:有源式;供能方法1 引言随着电力工业的不断发展及电网电压等级的不断提高,对高电压、大电流的测量要求也在不断提高,互感器的绝缘问题日益突出。
对于传统的电磁式电压、电流互感器来说,由于绝缘成本随着绝缘等级的升高呈指数增长,因此原有的空气绝缘、油纸绝缘、气体绝缘和串级绝缘已经不能满足超高压设备的绝缘要求,而且传统的电压、电流互感器存在磁饱和、铁磁谐振、易燃易爆及动态范围小等问题。
于是,各种旨在解决超高压绝缘问题的测量方法应运而生,国际电工委员会通过对这些方法的统计分析,提出了电子式电压、电流互感器的概念依据国际电工委员会的标准,电子式互感器可以分为有源式和无源式两种。
具体来讲,无源式是指传感头部分采用先进的光学传感原理,并通过光纤将信号传送到低电位侧的电子式互感器。
由于传感器输出信号本身就是随着被测量变化的光信号,因此不存在设计高压侧电子电路的问题,相应的也不会有电路的供能问题。
而有源式则是指传感头部分采用传统的传感原理,仅利用光纤传输数据的电子式互感器,由于光纤只能够传输数字信号,所以必须在高压侧对传感头的输出信号进行模拟量与数字量的转换,这就势必要设计相应的电子电路,因而也就带来了电路的供能问题,这是有源式互感器研究中的难点和关键技术。
已有多种方法被研究人员提出,而且有些已经有了商业化的产品,但这并不能说明该问题已经得到解决,因为即使已经商业化的产品也仍然存在不足。
2 有源电子式电流互感器的基本原理典型的有源电子式电流互感器分为高压侧电路、低压侧电路以及光纤传输3个模块。
其中,高压侧电路的作用是将传感元件的输出信号进行模拟量与数字量的转换,以方便利用光纤进行信号的传输,而低压侧电路的作用则是将光纤传送下来的信号进行处理,并将结果送人相应的测量与继电保护设备。
电流互感器的设计与优化方法研究
电流互感器的设计与优化方法研究摘要:电流互感器(Current Transformer, CT)是电气系统中常用的测量设备,广泛应用于电力系统、工业自动化、电能质量监测等领域。
电流互感器的设计与优化是提高测量准确性和稳定性的重要研究方向。
本文通过对电流互感器的原理、设计要素以及优化方法的综述,总结了电流互感器设计与优化的关键技术和方法,为电流互感器设计与改进提供了参考。
1. 引言电流互感器是一种用于测量电流的传感器,其基本原理是通过感应电流的大小与传感器内部绕组的变化比例来实现电流的测量。
由于电流互感器在电力系统中的重要性,其设计与优化方法的研究一直受到广泛关注。
2. 电流互感器的设计要素2.1 磁芯材料的选择磁芯是电流互感器中的关键组成部分,其质量和性能直接影响到互感器的测量准确性和稳定性。
常用的磁芯材料有硅钢片、铁氧体、氟化铜等。
不同的磁芯材料具有不同的磁导率、饱和磁感应强度,因此在设计互感器时需要根据要求选择合适的磁芯材料。
2.2 绕组的设计互感器的绕组设计是保证互感器测量准确性的重要因素之一。
合理地确定绕组的匝数和布局方式,可以提高互感器的测量精度和频率响应。
同时,绕组的设计也需要考虑绝缘和温升等因素,以保证互感器的安全可靠工作。
2.3 外壳和绝缘结构的设计电流互感器的外壳和绝缘结构是保护传感器内部部件,防止外界环境对互感器性能的影响的重要组成部分。
外壳的设计需要考虑防护等级、可靠性和制造成本等因素;绝缘结构的设计则需要考虑绕组与外壳、绝缘材料的匹配性以及绝缘性能的要求。
3. 电流互感器的优化方法3.1 极化方法电流互感器的极化方法是一种对互感器绕组所加电流的干扰进行补偿的技术。
通过合理地选取极化电流的大小和频率,可以降低电流互感器的非线性误差,并提高互感器的动态特性。
3.2 非线性误差校正方法电流互感器在高电流值和低电流值时,可能存在非线性误差。
为了提高互感器的测量准确性,需要进行非线性误差的校正。
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2005年7月Power System Technology Jul. 2005 文章编号:1000-3673(2005)14-0081-04 中图分类号:TM452 文献标识码:A 学科代码:470·4031有源电子式电流互感器高压侧电路设计的改进阳光1,刘欣荣2(1.烟台大学光电信息科学技术学院,山东省烟台市264005;2.山东工商学院电子工程系,山东省烟台市264005)IMPROVEMENTS ON CIRCUIT DESIGN FOR HIGH-VOLTAGE SIDE OF ACTIVE POWER ELECTRONIC CURRENT TRANSDUCE RYANG Guang1,LIU Xin-rong2(1.School of Information Technology and Photo-electronics,Yantai University,Yantai 264005,Shandong Province,China;2.Department of Electronics Engineering,Shandong Institute of Business and Technology,Yantai 264005,Shandong Province,China)ABSTRACT:A new design scheme of circuit design for high voltage side of active electronic current transducer is proposed. By means of modifying traditional integrated circuit and appropriately choosing the parameters of elements, the low frequency amplitude characteristic of integrated circuit is improved. Through adjusting the included angle between the input and output signals, the phase compensation is realized while the low frequency interferences are restrained. The power source of high voltage side of the current transducer is directly acquired from the high voltage busbar and the voltage comparing/regulating circuit and automatic backup battery switching circuit are added into power supply circuit, the output voltage and the reference voltage are compared in the comparing/regulating circuit and the regulating signal is produced, then the regulation of output voltage is implemented. The input voltage from power source is detected by automatic battery switching circuit, when input voltage is lower than specified value, the backup battery will be put into use by automatic switching circuit. In corresponding software the quasi-synchronous algorithm is applied to reduce the synchronous error. Actual measuring results show that the improved design scheme possesses good anti-interference ability and higher measurement accuracy.KEY WORDS:Electronic current transducer;Integrated circuit;Power supply;Power electronics;Power system摘要:提出了一种新的有源电子式电流互感器的高压侧电路设计方案。
通过改进传统积分电路并适当选取元件参数改善了积分电路的低频幅值特性,并通过调整输入与输出信号之间的夹角,在抑制低频干扰的同时实现了相位补偿。
高压侧电路的供电电源直接取自母线,在供电电路中设计了电压比较调节电路和备用电池自动投切电路,通过比较调节电路使输出电压与基准电压相比较产生调节信号,完成了对输出电压的调节;通过备用电池自动投切电路检测供电电路的电压输入,在电压输入低于给定值时将备用电池投入使用。
软件系统中采用准同步算法以减少同步误差。
实测表明,该设计方案抗干扰性能良好,准确性较高。
关键词:电子式电流互感器;积分电路;供电电源;电力电子;电力系统1 引言电子式电流互感器被认为是一种具有广泛应用前景的新型电流测量设备,与传统电流互感器(CT)相比,它具有绝缘简单可靠、无磁饱和、无二次开路危险、抗电磁干扰能力强、体积小、重量轻、安装运输方便等优点。
但由于存在运行稳定性差、高压侧电路供电难于实现等问题,目前虽已研制出一些实用化的产品,仍不能大范围地普及应用[1]。
合理设计光电系统,进一步改善其性能已成为目前备受关注的研究课题。
文献[2,3]提出了一种以光学元件作为传感器的设计方案,通过基于法拉第电磁感应原理的传感头完成信号采集,但传感头的光路复杂,受外界温度、振动的影响较大;文献[4]采用空心线圈作为电流传感器,对温度和外界磁场的影响进行了讨论,但没有考虑低频干扰和相位误差问题;文献[5]提出了用数字积分器代替模拟积分器来实现相位补偿,但电路较为复杂,实现起来有一定的难度;文献[6]对电子式电流互感器高压侧电路的供能方法进行了分类论述,但没有提出具体的实现方案;文献[7]提出高压侧电路的悬浮互感器供电方式,这种供电方式结构简单、成本低廉,但存在死区,即母线负荷较小时不能正常供电。
本文对有源电子式电流互感器的高压侧电路进行改进,提出了一种新的设计方案,对电路的软硬件具体实现方案进行了详尽的论述。
该设计方案能够克服低频干扰,进行相位补偿,并使高压侧供电电路在电网大电流和空载小电流下保持稳定的电压输出。
2 电子式电流互感器的工作原理电子式电流互感器通过光学传感头将一次高压侧的大电流转换成光信号,再通过光纤传递到二次低压侧,在二次低压侧做一定的处理后再以模拟量或数字量形式输出供测量和保护使用。
一次电流传感器可采用光学元件,也可采用空心线圈。
电子式电流互感器可根据传感头部分是否需要电源分为有源型和无源型两类。
本文研究的有源电子式电流互感器的高压侧电路的具体工作原理如图1所示。
高压侧包括罗果夫斯基(Rogowski)线圈、积分电路、模/数(A/D)转换芯片、主控CPU、供电电路。
电流信号通过Rogowski线圈获取;A/D芯片采用了具有16位转换精度的逐次逼近型高速A/D MAX1166;主控CPU采用Intel公司的87C51单片机;高压侧电路的电源从电网母线上取得。
逐次逼近型A/D的采样转换值是即时值,电子式电流互感器的高压侧通过单片机87C51来启动A/D转换,并通过串行通信口将读出的转换值利用光纤传输系统传送到低压侧。
第3节将分别讨论积分电路、电光转换和高压侧供电电路。
低压侧图1有源电子式电流互感器的高压侧电路工作原理图Fig. 1 Principle diagram of circuit at high voltage side of active power electronic current transducer3 高压侧电路的硬件设计3.1 改进的积分电路在有源电子式电流互感器中,作为一次电流采样传感头的元件,Rogowski线圈是将导线均匀地绕在一个非磁性材料的骨架上制作而成的空心线圈(如图2所示),没有磁饱和、动态范围小等问题。
载流导线从Rogowski线圈中心穿过,导线上有电流通过时线圈两端的感应电势为()d()/de t M i t t=−(1) 式中M为Rogowski线圈的互感。
i(t)e(t)图2 Rogowski线圈Fig. 2 Rogowski coilRogowski线圈的输出信号均为源信号的微分,因此必须将微分信号还原才能得到被测的电流信号。
被测电流信号可表示为()[()d]/i t e t t M=−∫(2) 传统的积分电路中,积分电路对低频信号的放大倍数有可能是工频信号的很多倍,低频干扰信号常会影响积分电路的正常工作;此外,在后续信号处理过程中也可能引入新的相移,因此积分后还要考虑移相[8]。
为使积分电路在整个低频段的增益都很小,且积分电路还能起到相位补偿的作用,本文对基本积分电路进行了改进,采用了如图3所示的新型积分电路。
Fig. 3 Diagram of improved integrated circuit新型积分电路的传递函数为2o022i00UKU s sωαωω=++(3)式中343()/K R R R=+;1/20121()R R C Cω−=;43(/)R Rα=⋅1121110121()()R C R C R C R R CCω−++⋅。
新型积分电路归一化后的幅频特性和相频特性曲线如图4、5所示。
假定ω0=100π,新型积分电路可实现对工频信号的积分,由图4、5可见,积分电路的低频特性有了较明显的改善。
通过调整ω0的大小(改变R2、R1、C1、C),积分电路就可方便图7软件程序流程图Fig. 7 Flowchart of software for high-voltage side of active power electronic current transducer实际应用中电网的频率不一定稳定在50Hz,采样中或多或少地会带来同步误差,即采样间隔不恰好等于信号周期的整数倍。
为减小同步误差和提高准确度,采用准同步算法进行软件补偿。