基于Rogowski线圈电子式电流互感器在电能计量中的运用研究

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  摘要:线圈架构的互感器,是电子式特有的电流互感器。建构在线圈之上的电流互感器,限缩了原有的重量及体积,也缩减了耗费掉的造价。它没有安设铁心,回避掉了磁饱和的疑难,及铁磁振荡的疑难。动态响应这样的范畴被延展,线圈固有的抗干扰特性,也逐渐提升。纯光学架构下的传感头,受到地段内的振荡影响,且受到偏多的温度干扰。线圈架构的新颖互感器,消除掉了这些弊病,与数字化特有的潮流契合。
  关键词:Rogowski线圈;电子式电流互感器;电能计量
  电力系统范畴内的电流互感器,被划归成高压配件;在电流的辨识、惯常的保护中,有着没能被更替的地位。最近几年,电力传输固有的容量递增,预设的电压层级,也在提升着。电磁式架构下的互感器,凸显了饱和的弊病。为满足既有的发展态势,要用惯常的感应原理,制备出新颖的互感器,便利平日以内的电能计量。
  一、新颖的互感架构
  建构在线圈根基上的、电子式特性的互感器,架构的主体成分,是特有规格的空心线圈。将被查验的母线电流,从衔接的线圈中心顺畅流过,并产生偏大的感应电势。安设的线圈,并不带有铁心;输出来的电压偏小,可以经由直接的路径,被输入安设好的微机系统。这种新颖架构,整合了实时特性的数值搜集、接续的数值处理;经由安设好的光纤,输出明晰的数字电流。
  在互感器固有的高压侧,用衔接着的线圈,明辨母线范畴内的电流信号。在这以后,搜集得来二次电压特有的信号,经由采样和归整,再经由预设的光纤,运送给体系架构的合并单元,再发送给衔接的控制配件。
  二、电能计量特有的传感头
  线圈电子式预设的传感头,关涉着接续的数值搜集;设定好的传感头,是系统应有的中心配件。电流互感器惯常安设的传感单元,被看成线圈:把预备好的导线,环绕在环形架构的截面之上;非磁性特性的骨架,会形成可用的空心线圈。比对惯常见到的互感器,线圈架构的新颖配件,限缩了计量误差,延展了原有的计量范围,也延展了通频带宽。要运算得来一次态势下的电流信号,就要对安设好的线圈,进行电压信号这一范畴的积分计算。
  电子式特有的电流互感器,要整合起计量功能,以及惯用的保护性能。为此,要安设两个合规的线圈,分别创设计量的路径,以及保护的路径。例如:某规格的这种线圈,用特有的环氧树脂,来制备而成。设定的匝数,被限缩在1450匝;衔接的导线直径,被设定成0.2毫米,是刷漆包裹好的铜线。体系架构内的回线,选取了新颖的等效中心,提升了原有的计量实效。
  三、计量数值特有的搜集系统
  电子式架构下的互感器,要把制备好的传感器,安设在高压侧。若运送出来的信号,经由衔接的电缆,被送至安设的低压侧,那么区段内的电磁干扰,会影响运算得来的数值结论。为此,在安设好的高压侧,用数值搜集特有的系统,把传感头运送过来的模拟信号,更替成可用的数值信号。在这以后,经由衔接的光纤,输入体系架构内的低压侧。
  (一)搜集并调和信号
  基于线圈的新颖互感器,输入体系架构内的信号,被看成电压信号。要借助惯用的积分器,以便还原原初的电流信号。数据采样特有的系统,被安设在高压侧这一范畴,遇到了区段内的复杂电磁。因此,输送过来的信号,要经由滤波,才能接续计量。例如:可以安设合规的芯片,以便搜集可用的样本,并调和初始电压。
  线圈衔接的互感器,被安设在电压偏高的体系以内。在这样的架构内,低频态势下的干扰偏少,计量得来的一次电流,被划归成基波,以及接续的高次谐波。信号进入预设的通道以内,并接纳A/D这一转换,进入衔接的LBF配件。这样做,能消除掉高次谐波特有的分量。ADC固有的自身因素、外界范畴内的温度干扰,都会让衔接的积分器,存在直流态势下的偏移量。ADC及关联的积分器,要经由高通架构的滤波器,才能妥善串联。这样做,就限缩了直流偏置。数字信号特有的处理路径,对计量得来的数字,进行接续的积分,并送进波形架构的寄存器。
  (二)逻辑管控的途径
  计量时段内,带有逻辑特性的管控电路,要衔接偏多的信号采样,以及合规的调整模块。因此,逻辑管控范畴内的电路,要安设I/O架构的接口,供应后续的查验及配置。运算电流时,要对线圈范畴的电压信号,进行归整并积分。设定好的采样频率,被限缩在每秒15kS;提升原有的采样率,也就提升了原有的积分精度。这样做,还能简化前置架构的电路。通常来看,体系以内的单片机,很难与预设的要求契合。现场范畴的FPGA,能化解掉这种疑难,且缩减了耗费掉的能量,带有灵活的特性,便利了数值运送,以及设定好的编码运送。
  FPGA架构的逻辑控制,能搜集可用的样本,并予以归整。在这以后,从逻辑模块以内,提炼得来电流信号,送进安设好的排序模块,以便后续的查验及运输。经由组帧编码这一模块,把运送过来的数值,更替为明晰的曼彻斯特码,运送给电光更替这样的模块。搜集好的采样数值,要被限缩在同一时点。为此,低压侧衔接的合并单元,要设定同样时段的间隔,去发送带有同步特性的采样指令。逻辑管控的电路,只有查验了这种指令,才能发送明晰的开始指令,启动安设好的信号采样。若逻辑管控范畴的电路,查验出了带有误差的指令,则在最短时段内,向低压侧衔接的合并单元,予以报警。在这样的态势下,就要重设原初的同步命令,等待后续时段的数值接收。
  (三)光纤运送特有的接口
  互感器架构内的光纤,能运送关联的数值信息,与此同时,高压侧及架构内的低压侧,也经由安设好的光纤,保证了惯常的电气隔离。这样做,限缩了电磁干扰特有的数值影响。在设计时段内,选取合规的光电模块,当成体系以内的发送器。衔接的光接收器,也要合乎预设的规格。发送出来的波长,要被管控在800毫米以内;设定好的传输数率,没能超出4MBd;预设的运送距离,超出两千米。多模玻璃态势下的光纤,衔接着这些配件。
  高压侧搜集得来的计量数据,要经由合规的接口,被更替成可用的光信号。经由光纤传递,运送给低压侧特有的合并单元。经由调和放大,原初的信号,被替换成带有电平兼容特性的脉冲信号。这就便利了接续的数值处理。
  四、数据还原的新颖模块
  二次保护预设的算法中,各个路径的计量数值,都被划归成同一时点。若体系架构内的某种配件,需要关涉的多样单元,来供应可用的电压电流,则要化解掉单元合并这一疑难。ECT衔接着的转换器,预设了单路态势下的模拟输入,或双路态势下的这种输入。不同规格的配件,在衔接时,要解决惯常见到的同步疑难。既有的标准以内,有着明晰的精度规格。例如:计量时段内,同步范畴的管控精度,被设定成1微秒;传输线路特有的保护中,预设的同步精度,被看成4微秒。
  带有数据还原特性的模块,在明辨同步态势下的脉冲信号时,会向高压侧衔接的采集系统,发送设定好的精准指令。与此同时,对接纳的编码格式,进行查验及校对,还原初始时段的二进制码。
  结束语
  电子式架构的电流互感器,整合了光纤特有的通信技术,表征着变电站的延展方向。基于新颖线圈,制备出来的这种互感器,比对惯常见到的互感器,凸显出偏多的优势。电能计量时段内,要妥善运用如上的互感器,增添计量应有的精准性。
  参考文献:
  [1]周有庆.基于Rogowski線圈电子式电流互感器的研究 [J].电气应用,2006(06).
  [2]刘彬.基于Rogowski线圈的电子式电流互感器复合误差计算方法 [J].高电压技术,2011(10).
  [3]李伟.基于Rogowski线圈的电子式电流互感器暂态特性研究 [J].电力自动化设备,2008(10).
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