Air Cored Rogowski Coil for Measurement of Partial Discharges

A Rogowski coil was designed to measure partial discharge （PD） signal with low currents and high frequency. The possibilities of obtaining better measurements of PDs were explored by changing the inductance, mutual inductance, resistance, and capacitance of the coil. The designed Rogowski coil was calibrated under square wave voltage and arbitrary sine wave voltage. Then, according to the parameters of the Rogowski coil, the effect of changing some of these variables was simulated using a bode plot. Comparison shows that the simulation results were consistent with the experimental ones. A needle-plate in air gap model was set up and its PD under impulse voltage was measured. The results demonstrate that the Rogowski coil is adapted to measurement of PDs.

DESIGN OF THE AIR-CORE TRANSFORMER IN SPHERICAL TOKAMAK

An ideal current distribution in the air core transformer coils is obtained using variation principle.Climbing mountain method is utilized for optimizing the dimension and position of the real coils.Not only can the requirement of minimizing the stray field in the plasma region be guaranteed,but also integer turns for the coil can be realized.The latter brings a significant convenience to engineering.

基于小波分析的空心电抗器匝间短路磁场探测方法研究

为了解决目前干式空心电抗器匝间短路检测方法灵敏度和准确度不足的问题,根据故障发展期探测线圈感应电压的异常变化,提出一种新的基于小波分析的空心电抗器匝间短路磁场探测方法。首先,对电抗器故障发展期探测线圈电压信号进行仿真分析,得到电抗器不同位置匝间短路时探测线圈信号变化特征。再基于信号分解小波系数中有用信号与噪声相对比值最大的原则,逐层自适应选取最优小波基函数,利用小波变换对信号进行阈值去噪,提取故障特征量从而实现对电抗器匝间短路发展期及时准确地判断,避免故障进一步发展。通过搭建电抗器匝间短路故障检测系统实验平台,验证了基于小波分析磁场探测法的灵敏度和可靠性,为电抗器的安全稳定运行提供有效保障。

反串式平面空心线圈电流传感器设计与性能分析

电网工作人员常带电设施作业,导致触电事故的现象时有发生,亟须合适的电场测量及安全预警装置。根据此类需求设计了一款基于空心线圈的新型传感器,为实际复杂工况下的电场测量提供新的解决方案。首先研究输电导线上的电流与其附近磁场强度的规律以及反向串联结构测量原理,结合合适的积分电路得到传感器在微分工作状态下的最优设计。然后根据电场测量反演规律,设计空心线圈型高频带电流传感器。最后通过分析空心线圈传感器的稳态和动态响应性能,验证了所设计的空心线圈传感器具有较宽的频带和测量范围,能有效抵御外界磁场干扰,且暂态与稳态响应性能满足实际需求。

瞬变/谐变一体化的大地电磁收发线圈设计

采用瞬变电磁法和谐变电磁法仪器观测地下空间数据并进行融合处理,能够提高探测成像能力,然而现有的瞬变电磁法和谐变电磁法仪器独立成套,必须配置多套仪器分次采集。设计了一种可满足瞬变/谐变两种模式使用的小型、大带宽、高灵敏度大地电磁收发线圈,为便携、浅层高分辨的瞬变/谐变一体化电磁探测系统开发奠定基础。首先,建立了空心线圈传感器等效电路模型,分析了线圈传感器的灵敏度和噪声特性,制作的传感器经过测试表明,在1125 Hz处,灵敏度为23.12 mV/nT,等效磁噪声9.27 pT/√Hz,传感器带宽1 Hz~100 kHz;然后,通过公式和有限元软件对传感线圈偏心放置时收发耦合进行了计算,确定了收发线圈组合的最佳耦合位置,计算和仿真结果与实际位置分别相差0.21%和0.17%,有效对消了发射磁场(一次场)。构建了时间域和频率域电磁法探测系统,测试表明,设计的瞬变/谐变一体化收发线圈能够满足时间域和频率域电磁法两种探测模式使用。

66 kV干式空心并联电抗器线圈故障与整改预防措施

66 kV并联电抗器在电力系统中用以补偿容性无功、调整运行电压。针对并联电抗器线圈在运行过程中存在的典型故障和隐患问题,本文运用全过程技术监督手段对其进行了分析与研究,旨在提升干式空心电抗器的本质安全水平,延长设备的使用寿命。

空心线圈作为保护用电流互感器的理论分析和试验

开发新型电子式互感器是电力系统自动化和数字化的一个发展方向 ,文中论述了空心线圈用做电流互感器的工作原理及与传统互感器的不同之处 ,根据保护的要求 ,重点分析了频响工作特性 ,并针对具体对象研制了样机。样机试验结果为 :对保护 ,在 2 k Hz频宽、2 0倍额定电流范围内 ,误差小于 1 % ;对测量 ,可达 0 .2级。理论分析和试验结果证明空心线圈电流互感器以其线性好、频带宽、无饱和、体积小等优点能完全满足电力系统保护和测量的需要 ,而且特别适用于微机化保护装置和电子式测量仪器。

空心线圈电流互感器性能分析

空心线圈电流互感器的原理、结构及输出信号等与传统的电磁式电流互感器有很大不同,其性能易受外界磁场及环境温度等因素的影响。该文对影响空心线圈电流互感器性能的磁场及温度等干扰因素进行详细分析,在理论分析的基础上提出相应的改进措施,并研制了一台220kVGIS 用空心线圈电流互感器,给出了实验结果。实验表明,改进后的空心线圈电流互感器受环境温度及外界磁场的影响很小,且具有较好的频率特性和暂态特性,互感器满足 0.2 级精度要求。

空心线圈电流互感器传变特性及其对继电保护的适应性分析

为了系统地分析空心线圈电流互感器传变特性及其对继电保护的影响,针对具体的互感器物理结构,采用理论、实验和仿真分析的手段,研究空心线圈电流互感器传感头和整体的频率特性和暂态特性。揭示了互感器较宽的频带特性有利于提高继电保护性能,频带宽度主要由Rogowski传感头和信号处理电路特性参数决定;暂态电流的测量误差关键取决于互感器对衰减非周期分量的刻画能力,即主要由非周期分量衰减时间常数和积分单元特性参数决定。最后,进一步从结构设计和测试标准方面提出空心线圈电流互感器应用于继电保护系统的适应性措施。

基于空心线圈的HVDC谐波电流测量及性能分析

高压直流输电中,换流装置将产生直流谐波从而造成危害。直流谐波电流的测量能实现有效的监控,并对谐波的抑制提供有效的前提保证。空心线圈测量直流谐波电流,其感应信号只与被测电流中的谐波分量有关,而与直流分量无关,解决了传统谐波电流互感器工作点与直流分量大小有关的难题。针对直流谐波电流测量幅值小、频带宽的特点及误差要求,分析了传感器及测量电路的灵敏度、误差和频率等性能。试验证明:合理地设计空心线圈与测量电路,可达到0.5%的测量准确度;结合光纤传输,现已实现120kV高压直流谐波电流的测量,并通过了型式试验及电磁兼容试验。

一种全数字化高压电流互感器在线校验系统

随着电子技术和数字信号处理技术广泛应用于电力系统,电子式互感器技术日趋成熟。由于动态范围广、频带宽、无磁饱和等优点,电子式互感器已经开始取代传统式互感器应用于电力系统和其他工业领域。本文提出一种以高准确度的钳形空心线圈为电流传感器,以光纤传输系统为信号传输和供电方式,并通过虚拟仪器实现软件的数字积分器和加四阶矩形卷积窗运用FFT算法的全数字化高压电流互感器的在线校验。可以在不断电的情况下对现有的高压电流互感器进行监控,大大地提高了电力系统一次设备的可靠性。实验结果表明,该系统具有0.05级以上的准确度[1],挂网运行试验证明该系统易于现场操作,可靠性强。

基于PCB空心线圈和数字积分器的脉冲强磁场装置放电电流测量

脉冲强磁场装置放电电流的准确测量对实现放电过程的监控具有重要意义。文章通过仿真分析了脉冲强磁场装置放电过程及电流波形特性,根据脉冲大电流的特性及空心线圈的基本原理,提出了基于印制电路板(PCB)空心线圈和改进Al-Alaoui算法数字积分器的电流测量方案。通过和Pearson 4427电流互感器的标定和对比测试,验证了电流测量的准确性和稳定性,该方案可满足脉冲电流测试需要。

新型PCB空心线圈电流互感器的设计与研究

为了进一步提高传统空心线圈的互感系数及其稳定性,以获得高精度的测量结果,提出一种新型PCB板空心线圈电流互感器。它具有全新的物理结构,通过其自身采取的抗干扰措施能够有效的抵抗外界的电磁干扰;并且,经过简单的组合即能有效地提高其互感系数。分析了新型PCB板空心线圈电流互感器的传感原理及抗干扰机理,给出了在不同电流级别下PCB空心线圈的结构以及一次导线的摆放特点,并针对其中一种设计结构制作了实际模型,进行了线性度与抗干扰能力测试,结果表明:额定电流为100A时,其测量准确度达到了0.2级,且具有较强的抵抗外界电磁场干扰的能力。

空心线圈电流互感器传变特性实验研究和分析

为了精确评估空心线圈电流互感器的传变特性,设计了空心线圈电流互感器精确度、饱和特性、频率特性和暂态特性的测试方案,根据互感器的结构模块设置测试点,研究各单元部件和整机的特性。提出采用"额定准确低限值一次电流"下的"总谐波畸变率"指标,评价空心线圈电流互感器在小电流时的输出波形质量。实验结果表明,空心线圈电流互感器大电流时线性度好,小电流时易受干扰的影响,互感器频带受限于传感线圈参数和信号处理电路的相频特性,对故障暂态电流和励磁涌流的传变误差主要来源于衰减直流分量的测量误差。研究方法为厂家产品设计和改良、相关测试标准的改善提供参考。

集成于隔离断路器的电子式电流互感器

提出并实现了一种可与隔离断路器集成为一体的电子式电流互感器新型结构,介绍了产品的原理、结构及性能测试试验情况。产品利用空心线圈传感保护电流信号、低功率CT传感测量电流信号、远端模块就地采集空心线圈及低功率CT的输出信号、悬式光纤绝缘子保证绝缘并传输信号,具有绝缘结构简单可靠、体积小、质量小、测量准确度高、动态范围大、暂态特性好等特点。性能测试试验表明产品的测量准确度、温度特性及抗电磁干扰特性等关键性能满足入网运行要求。产品与隔离断路器集成为一体,能有效减小变电站的占地面积,即将在中国新一代智能化变电站使用。

PCB空心线圈电流传感器的暂态特性

在电流测量中,PCB空心线圈具有很好的测量准确度和参数一致性。在模拟积分器中,T形积分器具有很好的低频噪声抑制能力。为此,提出了一种基于PCB空心线圈和T形积分器的电子式电流传感器,建立了该传感器的传递函数模型和短路电流全偏移时的暂态特性模型。重点分析了其对电力系统暂态电流的测量性能,对影响暂态特性的参数进行了数学分析,这为传感器的动态性能优化设计提供了一种分析方法。对传感器样机进行了动模试验,和分流器的输出信号相比,两者波形吻合较好,峰值瞬时误差在±1%左右。该试验结果表明,PCB空心线圈电流传感器具备准确反应电力系统故障电流暂态过程的能力,满足电力系统对电流测量和保护的需求。

采用PCB平面型空心线圈的电子式电流互感器性能分析

分析了印制电路板(printed circuit board,PCB)平面型空心线圈的结构与原理,对PCB电子式电流互感器的频率特性、稳态特性及暂态特性进行了仿真分析与试验研究,提出了数字式电流互感器的结构。结果表明:PCB电子式电流互感器测量范围大、工作频带宽、暂态响应快、稳态性能好且具有良好的线性度,适合小电流(100A以下)测量。

基于数据融合的组合结构电子式电流互感器设计

目前电子式电流互感器(electroniccurrenttransformer,ECT)大多数采用单传感器开环结构,对每个环节的精度和可靠性的要求都很高,严重限制了ECT整体性能的提高,影响其实用化。介绍了铁心线圈式低功率电流互感器(lowpowercurrenttransformer,LPCT)和印刷电路板(printedcircuitboard,PCB)空芯线圈电流互感器及其数字积分器,在此基础上设计了一种基于PCB空芯线圈和LPCT的组合结构ECT,该结构具有并联和前馈的特点,结合了这2种互感器的优点。采用数据融合算法来实现高精度测量和提高系统可靠性,并提出了辨别LPCT饱和的新方法。实验和仿真结果表明,该ECT可覆盖较大的电流测量范围,达到IEC60044-8标准中关于测量(幅值误差)、保护(复合误差)和暂态响应(峰值)的准确度要求,能够作为多用途ECT使用。

新型螺旋管空心线圈电流互感器

空心线圈电流互感器无磁饱和,但感应信号小,易受外界电磁干扰。为解决此问题,提出一种新型螺旋绕线串接结构的空心线圈传感头,其互感系数大并能有效抗外界电磁干扰。文中介绍了其基本结构和工作原理,建立相应的数学模型,详细论述其电磁参数的计算方法,对自制的实验模型进行了线性度与抗干扰测试实验,对其频率特性进行了仿真分析。实验和仿真结果表明,其线性度好、抗干扰能力强、响应速度快、测量频率范围宽、动态范围大,理论上可以满足用于电力系统的电流互感器的要求。

空心线圈用于RSD开关电流测量

首先分析了高压大功率RSD开关电流的特点,确认了空心线圈测量方法。在比较空心线圈传感器自积分和外积分主要性能的基础上,对测量中相位误差的影响作了进一步研究分析。针对上升时间为微秒量级且含有低频分量的RSD开关电流,提出了调控相差的外积分测量方案。实际测量证明:调控相差的外积分测量法能较好地满足RSD开关电流测量的要求。