【摘 要】
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随着交直流混合电网建设的推进,用电设备发生故障时除了产生工频交流,还会产生高频交流、脉动直流甚至平滑直流等剩余电流,目前国内广泛使用的AC型、A型剩余电流保护器（Residual Current Operated Protective Devices,RCD）已经不能满足电流保护的要求。同时B型RCD的相关技术也尚未成熟,市场上相关产品种类单一,造价昂贵。磁通门技术因其高稳定性、高分辨率、宽量程等
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随着交直流混合电网建设的推进,用电设备发生故障时除了产生工频交流,还会产生高频交流、脉动直流甚至平滑直流等剩余电流,目前国内广泛使用的AC型、A型剩余电流保护器（Residual Current Operated Protective Devices,RCD）已经不能满足电流保护的要求。同时B型RCD的相关技术也尚未成熟,市场上相关产品种类单一,造价昂贵。磁通门技术因其高稳定性、高分辨率、宽量程等特点在非接触式微弱电流检测中具有独特优势,本文采用基于磁通门原理的B型电流互感器来检测剩余电流,对B型RCD进行深入研究。结合互感器的主要性能指标,选取具有低饱和磁场强度和高磁导率特点的钴基非晶合金做互感器磁芯,对磁通门式B型电流互感器进行设计。当互感器工作于较高频率时,仅需较小的激磁电流就能使磁芯达到磁饱和状态,有助于降低电源功耗。通过研究电流信号解调方法,对比基于快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）的软件解调和基于低通滤波的硬件解调这两种方法,得出软件解调方法对微处理器的运算能力有着更高的要求,成本过高,因此采用基于低通滤波的硬件解调方法对激磁电流信号进行解调。采用五阶巴特沃斯低通滤波器对激励电流信号进行解调处理。五阶滤波器中的多端反馈二阶低通滤波器自带放大电路,简化电路设计。在Multisim中对滤波器截止频率和放大倍数的理论计算值进行仿真验证,对解调电路进行硬件设计。基于HC32F003C4PA单片机对剩余电流检测系统进行模块化程序编写:检频程序、A/D采样、中断程序。最后,对正弦交流、脉动直流以及平滑直流等剩余电流及其动作值进行检测。结果表明:磁通门式B型电流互感器能有效检测各典型剩余电流,提高电力系统运行可靠性。采用了单电源给检测电路、解调电路以及单片机供电,降低了电路复杂度,节约了生产成本,对磁通门式B型RCD的普及起到积极作用。
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