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电流互感器是电力系统中较重要的高压设备之一,它被广泛地应用于继电保护、电流测量和电力系统分析之中。随着电力传输容量的不断增大、电网电压等级的不断提高,传统的电磁式电流互感器的绝缘强度低、容易磁饱和等缺点越来越明显。
光纤型电子式电流互感器也称为电子式电流互感器(ECT),针对电磁式电流互感器的缺点,采用了Rogowski线圈作为一次传感部分,其线性度好、无磁饱和且结构简单。经过十几年的发展,电子式电流互感器已经形成了一套相关的理论,但是依然存在有待发展和完善的问题。本文的主要研究对象为ECT的采集器信号处理部分。
本文首先介绍了基于安培环路定理和电磁感应原理的Rogowski线圈的传感原理,分析了Rogowski线圈的误差以及温度对其的影响。接着,针对Rogowski线圈的微分原理,本文介绍了数据采集器电路的设计,提出了一套完整的信号处理方案。为了达到0.2级的精度要求,对ECT进行误差分析是很有必要的。本文针对ECT的信号处理系统,从模拟及数字两个部分对高压侧信号处理部分的误差进行了较为详尽的分析。随后,本文针对产生误差的主要环节,从硬件和软件两个方面出发,对积分单元的设计从各个方面进行了综合考虑,提出了相应的减小误差的方案,同时对采集器的数字部分提出了相应的改进方案。最后介绍了所研制ECT样机在国家电力公司武汉高压研究所进行的准确度实验以及测试结果。试验证明,我们研制的ECT基本达到设计要求,其性能已接近实用化水平。