电子式电流互感器毕业论文.doc

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基于Rogowski线圈的电子式
电流互感器设计
Electronic current transducer design
based on the Rogowski coil
学院:电气工程学院
专业班级:电气工程及其自动化0806班
学号:
学生姓名:赵成志
指导教师:胡岩(教授)
年月
摘要
目前,电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器,它的工作原理和变压器类似。然而,随着电力系统的传输容量越来越大,电压等级越来越高,传统的电磁式电流互感器因其传感原理而出现不可克服的问题:绝缘结构日趋复杂、体积大、造价高;在故障电流下铁芯易饱和,使二次电流值和波形失真,产生不能容许的测量误差;充油易爆炸而导致突然失效;若输出端开路,产生高电压对周围设备和人员存在潜在的威胁;易受电磁干扰等。为适应电力系统的快速发展,有必要研制利用其它传感原理的电流互感器。
本文针对电力工业对电子式电流互感器的要求,以 IEC60044-8《电子式电流互感器》等相关标准为依据,对电子式电流互感器进行了研究设计。采用 Rogowski 线圈作为高压电力线上的传感头,将 Rogowski 线圈的输出数字化后,通过光纤传送到低压端进行LED显示或恢复成原来的模拟信号,实现对高压一次电路电流的测量;系统利用光纤数字传输系统实现高压部分和低压部分的完全电气隔离和实现信号传输,提高了信号传输的抗干扰能力;采用微机接口技术实现微机对电子式电流互感器采集数据进行处理和相应的调整:具有数据输出和模拟输出两种,为后级测量、保护和控制设备提供了良好接口。A/D 转换电路是整个高压端的核心,本文着重在高压端设计了高精度、高可靠性、低功耗的 A/D 转换接口电路。另外本文还对高压端有源器件的供能方案进行了探讨,提出了一种新的供能电路;对高压端电子线路的抗干扰问题进行了设计和探讨,提高了整个测量系统的精度。
实验证明,设计的电子式电流互感器线路简单实用,工作可靠,具有良好的线性度和测量精度,动态测量范围大,响应速度快等性能。相比传统的电磁式电流互感器,本设计的电子式电流互感器克服了磁饱和、因存油而引起的易燃易爆等问题,简单有效的解决了高压端与低压端之间绝缘的问题,而且成本低,体积小,频带宽,具有更大的应用前景。
关键词:Rogowski 线圈;电流互感器;积分器;A/D 转换;供能
Abstract
At present, ic current transformer are widely used in the power working principle is similar with conventional transformers. However, with the transmission capacity and the voltage level of the power line increasing, conventional ic current transformer are found to have many insurmountable questions. For example, plicated insulation between the primary winding and the secondary causes the larger size, heavier weight and higher cost. Because of the nonlinear factors of the ferrous core, such as eddy current and hyteresis loss when the core is saturated with large malfunction current, ratio error and phase error are very large. The CTs can't work because the oil in the conventional transformer possibly blow up for the bad-working environment. The opening of the secondary circuit will yield high voltage that is potentially dangerous to the instrument and operators. So it is necessary to study the novel current transformer that are based on the new working prin