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电子式电流互感器实用性研究与设计

作　者: 邓发玉
导　师: 韩社教
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 无线电物理
关键词: 电子式电流互感器 Rogowski线圈 数字积分 数字化接口
分类号: TM452
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着电力系统输送容量和电压等级的不断提高,传统的电磁式电流互感器暴露出越来越多的弱点,难以满足电网向自动化和数字化方向发展的需求。近年来,电子式电流互感器的研究得到了国内外研究人员的广泛重视,成为了具有革命性意义的研究方向。本文主要围绕它的设计和实用化研究展开,分为传感头的工业化设计,电流传感器积分器的实用化设计,标准化接口的研究等几部分内容:(1) Rogowski线圈是所采用的电流传感元件,本文总结了Rogowski线圈的基本原理,线圈的稳态特性和暂态特性分析,线圈的电磁参数计算。在理论研究的基础上,讨论了线圈互换性的实现和温度补偿两个工业化问题。(2)积分器的性能一直是影响Rogowksi线圈电流传感器的精度和稳定性的重要因素之一。数字积分器成为近年来Rogowski线圈电流互感器实用化研究的一个较热点问题。本文提出了一套数字积分器设计的方法,其中包括积分算法的选择,积分输入采样率和分辨率的确定,处理直流偏移、积分初值和输入饱和的方法等。并实现了数字积分器样机,进行了实验研究。(3)标准的数字接口是工业化的要求,也是电子式电流互感器产品进入实用化,实现互换性和互操作性的保证。本文讨论了电子式电流互感器及其标准化接口的结构和模型,归纳电子式电流互感器标准化接口的设计方法,其中包括模拟接口和IEC61850-9-1中的数字接口。(4)结合电子式电流互感器标准化接口的研究,本文提出了以标准化接口为核心,同时兼顾系统可靠性与电磁兼容的互感器整体设计思想。其中关于标准化接口,讨论了互感器的时间同步,高压端电路的低功耗设计,数字接口实现三个问题。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 课题研究的背景  10-11
    1.1.1 电子式电流互感器的发展现状及优势  10-11
  1.2 电子式电力互感器  11-15
    1.2.1 光学电子式互感器  11-14
    1.2.2 混合电子式互感器  14-15
  1.3 电子式电流互感器的实用化问题  15-16
  1.4 本论文的主要研究内容  16-18
第二章 电子式电流互感器的电磁参数模型及特性分析  18-28
  2.1 Rogowski 线圈的基本原理  18-20
  2.2 Rogowski 线圈的特性分析  20-22
  2.3 Rogowski 线圈电磁参数的计算与测量  22-24
  2.4 Rogowski 线圈的实用性  24-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章 电流传感器积分器  28-42
  3.1 用于Rogowski 电流传感器的模拟积分器  28-32
    3.1.1 常用模拟积分器  28-29
    3.1.2 模拟积分的误差分析  29-32
  3.2 用于Rogowski 电流传感器的数字积分器  32-37
    3.2.1 数字积分器的提出  32
    3.2.2 数字积分的基本原理  32-33
    3.2.3 数字积分器算法的选择  33-35
    3.2.4 采样率和分辨率的确定  35-36
    3.2.5 数字积分器的结构设计  36-37
  3.3 数字积分器的实验研究  37-40
    3.3.1 数字积分器样机  37-38
    3.3.2 直流补偿方案  38-39
    3.3.3 试验与测试  39-40
  3.4 本章小结  40-42
第四章 电子式电流互感器标准化接口的研究  42-54
  4.1 标准化接口的结构及数学模型  42-45
    4.1.1 电子式电流互感器的结构  42-43
    4.1.2 电子式互感器接口的数学描述  43
    4.1.3 接口对系统总准确度的影响  43-44
    4.1.4 接口对互感器带宽的影响  44-45
  4.2 电子式电流互感器的模拟接口  45
  4.3 电子式电流互感器的数字接口  45-53
    4.3.1 电子式电流互感器数字接口形式  45-48
    4.3.2 基于IEC61850 的电子互感器模型  48-50
    4.3.3 基于IEC61850-9-1 的数字接口  50-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章 电子式电流互感器的整体设计  54-74
  5.1 基于互感器标准化接口的结构设计  54-62
    5.1.1 互感器的时间同步  55-58
    5.1.2 高压端电路的低功耗设计  58-60
    5.1.3 互感器数字接口的实现  60-62
  5.2 电子式电流互感器的可靠性设计  62-68
    5.2.1 可靠性的一般理论  62-64
    5.2.2 电子式电流互感器可靠性模型的建立  64-65
    5.2.3 电子式互感器的可靠性评估  65-66
    5.2.4 电子式互感器的可靠性设计  66-68
  5.3 电子式电流互感器的电磁兼容设计  68-72
    5.3.1 变电站中的电磁干扰  68
    5.3.2 电子式电流互感器的EMC 设计  68-72
  5.4 本章小结  72-74
第六章 结论  74-76
致谢  76-78
参考文献  78-83
作者在读期间的研究成果  83-84

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 互感器 > 电流互感器
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