一種帶特殊磁芯的Rogowski線圈研究.pdf

1、電流互感器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，它的應(yīng)用遍及相關(guān)電力部門(mén)的生產(chǎn)與研究測(cè)試的許多領(lǐng)域，在繼電保護(hù)和電流測(cè)量中具有不可替代的地位，其精度及可靠性與電力系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行密切相關(guān)。但隨著電力系統(tǒng)傳輸容量的逐漸增大，電壓等級(jí)的不斷提高，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器的絕緣以及飽和的問(wèn)題也日益突出。因此，提高電流互感器的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，對(duì)保證電力系統(tǒng)及其相關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定安全運(yùn)行具有重要的實(shí)際意義和實(shí)用價(jià)值。 電力系統(tǒng)中暫態(tài)電流傳感器按檢測(cè)原

2、理可分為以電流輸出的鐵心互感器和以電壓輸出的空心互感器（Rogowski線圈）?？v觀國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀表明，傳統(tǒng)的鐵芯互感器和空心線圈互感器（Rogowski線圈）各自有很多優(yōu)點(diǎn)，但基于測(cè)量原理和方法的局限性，缺點(diǎn)與不足的存在是難以避免的。傳統(tǒng)的鐵芯互感器具有信噪比高，穩(wěn)定性高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛用于電力系統(tǒng)的測(cè)量與保護(hù)中。然而傳統(tǒng)的電磁式鐵心互感器在電網(wǎng)向大容量、超高壓發(fā)展過(guò)程中面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)：頻帶窄，存在磁飽和問(wèn)題，在大

3、容量電力系統(tǒng)中變得非常突出，會(huì)引起互感器二次電流數(shù)值和波形的嚴(yán)重失真，繼而引起系統(tǒng)保護(hù)的誤動(dòng)和拒動(dòng)作。雖然通過(guò)在鐵心中開(kāi)氣隙的辦法可以解決鐵心因非周期電流引起的磁飽和問(wèn)題，但因其有氣隙，鐵芯設(shè)計(jì)要大，則體積很大，造價(jià)很高。同時(shí)因其鐵心鐵磁材料性能所限，測(cè)量頻帶窄，且其輸出不能和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，不能實(shí)現(xiàn)智能化控制，從而相當(dāng)程度上限制了其在電力系統(tǒng)中的發(fā)展?？招幕ジ衅骶哂胁淮嬖诖棚柡蛦?wèn)題、測(cè)量頻帶寬、動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、造

4、價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)代集成電子技術(shù)作為電子式電流互感器受到廣泛的青睞。隨著電力系統(tǒng)向超高壓、特高壓的方向發(fā)展，其在電力系統(tǒng)中將得到越來(lái)越多的應(yīng)用和推廣。但同時(shí)也具有不可忽視的缺點(diǎn)，如輸出信號(hào)小，信噪比不高等等。 于是本文提出了一種帶特殊磁芯的新型Rogowski線圈，特殊磁芯使其同時(shí)具有鐵芯互感器的優(yōu)點(diǎn)和空心線圈互感器的優(yōu)點(diǎn)，在保持信噪比高、頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍廣的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，而且不存在磁飽和現(xiàn)象，從根本上解決了因測(cè)量不準(zhǔn)而導(dǎo)致繼

5、電裝置拒動(dòng)或誤動(dòng)的難題。 根據(jù)法拉第電磁效應(yīng)，空心線圈二次線圈的輸出是一次電流的微分關(guān)系，所以需要在二次側(cè)加上合適的積分電路，以還原一次電流。新型互感器的骨架加有適量磁鐵粉，磁導(dǎo)率有適度提高，信噪比有所增大，在同等條件下，二次線圈的輸出比空心線圈有明顯增加，頻帶得到拓寬。 經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)證明，這種新型互感器經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后，具有很寬的測(cè)量頻帶和量程，在10Hz至100KHz的頻率范圍和幾安至幾千安的大小范圍內(nèi)，電流測(cè)量