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电子式电流互感器及其接口技术研究

作　者: 谢彬
导　师: 尹项根
学　校: 华中科技大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: Rogowski线圈 电子式电流互感器 积分器 模数转换 暂态响应性能
分类号: TM452
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 230次
引　用: 2次
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内容摘要


传统的电磁式电流互感器因为自身技术缺陷,已不能满足电力系统测量、控制以及继电保护数字化的要求,基于光纤技术、数字技术的电子式电流互感器成为人们研究的重点。本文在综述当前电子式电流互感器发展现状的基础上,针对电力系统继电保护的发展需要以及电子式电流互感器准确刻画一次系统故障电流暂态过程的要求,围绕基于Rogowski线圈的电子式电流互感器的暂态特性与接口技术展开了一系列的研究。Rogowski线圈是新型电子式电流互感器的传感元件,其特性直接影响到整个互感器的性能。本文在阐述Rogowski线圈基本原理的基础上,根据电子式电流互感器的测量范围,结合参数计算给出了其实用化的设计原则。对于电力系统控制与保护而言,最重要的是电流互感器提供给二次设备的电流信号在故障暂态过程起始阶段就能真实的刻画一次故障电流。积分器是基于Rogowski线圈的电子式电流互感器中的关键环节之一,其合适与否对电子式电流互感器能否良好地反映故障电流的暂态过程有着重要影响。本文分别对模拟积分电路、用数值方法实现的数字积分器以及用集成芯片电路实现的数字积分器这三种积分器的暂态响应性能进行了研究与比较。进而对电压-频率变换(VFC)在电子式电流互感器中作为模数转换环节的应用进行了研究,建议了一种具有积分特性的模-数转换实现方法,并与一般积分器加直接模-数转换器(ADC)作为信号处理环节的特性进行了比较。作为电子式电流互感器低压侧信号处理单元的重要组成部分,本文对信息合并单元的体系结构与接口规定的研究情况作了介绍。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-13
  1.1 课题背景及意义  9-10
  1.2 国内外电子式电流互感器的发展历史和研究现状  10-12
  1.3 论文的主要工作和章节安排  12-13
2 Rogowski 线圈的基本理论  13-27
  2.1 引言  13
  2.2 Rogowski 线圈的基本结构与工作原理  13-14
  2.3 Rogowski 线圈的结构参数分析  14-17
  2.4 Rogowski 线圈的电气特性分析  17-23
  2.5 Rogowski 线圈的实际设计与试验分析  23-26
  2.6 本章小结  26-27
3 电子式电流互感器的积分器技术  27-48
  3.1 引言  27
  3.2 模拟积分  27-40
    3.2.1 模拟积分原理  27-29
    3.2.2 理想模拟积分器及特性  29-36
    3.2.3 实际制作的模拟积分器及特性  36-40
  3.3 数字积分  40-47
    3.3.1 用数值方法实现的数字积分器  41-46
    3.3.2 用集成芯片电路实现的数字积分器  46-47
  3.4 本章小结  47-48
4 电子式电流互感器模－数转换方法的研究  48-58
  4.1 引言  48
  4.2 电压－频率转换器(VFC)  48-54
    4.2.1 VFC 特性的理论分析  48-51
    4.2.2 VFC 在电子式电流互感器中的应用分析  51-54
  4.3 直接AD 转换器(ADC)  54-56
    4.3.1 ADC 特性的理论分析  55-56
    4.3.2 ADC 在电子式电流互感器中的应用分析  56
  4.4 模－数转换环节选择的比较  56-57
  4.5 本章小结  57-58
5 电子式电流互感器的整体设计分析  58-71
  5.1 引言  58-59
  5.2 电子式电流互感器高压侧信号处理单元的设计分析  59-60
  5.3 电子式电流互感器低压侧信号处理单元的设计分析  60-64
    5.3.1 合并单元的硬件体系结构  60-62
    5.3.2 合并单元的接口规定  62-64
  5.4 电子式电流互感器高压侧供能问题分析  64-68
    5.4.1 高压侧取能方案  64-66
    5.4.2 低压侧输能方案  66-68
  5.5 电子式电流互感器的信号同步采样问题分析  68-70
    5.5.1 不同间隔内的合并单元同步  68-69
    5.5.2 一个间隔内采样值的同步  69
    5.5.3 同步方案还需考虑的问题  69-70
  5.6 本章小结  70-71
6 全文总结和展望  71-73
  6.1 全文总结  71-72
  6.2 下一步的研究工作展望  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-78
附录1 攻读学位期间发表论文目录  78-79
附录2 攻读学位期间参与的研究工作  79

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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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