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 a Rogowski Coil with a Magnetic Core Used for Measurements of Nanosecond Current Pulses

A Rogowski coil is developed to detect the nanosecond pulse signals of the discharge current with a wide bandwidth of 800 kHz to 106 MHz and high sensitivity of 2.22 V/A. Performance tests show that the Rogowski coil has both excellent dynamic and static characteristics. Calibrating results and the comparison between the standard current shunt and the developed Rogowski coil for the measurement of nanosecond discharge pulses demonstrate that the developed Rogowski coil can reproduce the actual waveform of the discharge current accurately.

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.

基于磁心与线圈参数优化的非侵入式磁场取能系统功率密度提升方法

非侵入式磁场取能系统具有结构简单、供电稳定等优点,是解决变电站母排环境中状态监测传感器电池供电寿命有限的有效手段,但因功率密度较低制约了其应用。对于非侵入式磁场取能系统,磁心与线圈参数对其功率密度的影响非常显著。然而,现有方法对磁心与线圈参数的分析相对独立,优化磁心时仅以互感为指标,忽略了该过程线圈参数变化对功率密度的影响。对此,该文考虑磁心尺寸对线圈参数的影响,以功率密度为指标,详细分析线圈匝数、线圈线径、磁柱侧面边长与叠片厚度对系统功率密度的影响。并在此基础上,提出一种优化磁心与线圈参数的功率密度提升方法,即设计线圈匝数、线圈线径、磁柱侧面边长与叠片厚度的最优值,以获取更高的功率密度。最后,基于所提出的方法制作了系统样机并进行测试。实验结果表明,对于限定磁心尺寸为30 mm×30 mm×40 mm的系统,在100 A母排电流下,系统经磁心与线圈优化后功率密度可达4.18 mW/cm~3,提升至系统优化前功率密度的35倍,验证了所提出方法提升功率密度的有效性。

基于功率恒定的防饱和在线取电方法

基于厄流线圈取电装置提出了一种防止铁磁磁心饱和的方法,该方法使用旁路泄流电路将流入电流互感器过多的电流引入到旁路电路中消耗掉,将输出功率作为反馈值来调节旁路电路中开关管的关断,通过控制输出的功率大小,输电线路在宽范围电流内实现恒功率输出和防止电流互感器磁心到达饱和。根据电流互感器各方面的要求,建立电流互感器3D模型,将3D模型导入到Maxwell中对电流互感器本身进行有限元仿真分析,得到电流互感器内部各项参数,再将经过有限元分析的电流互感器模型导入到ANSYS中与外部电路组成取电电路进行联合仿真,通过仿真结果验证电流互感器的取电能力。再加入本次对电流互感器取电优化部分,通过电流互感器二次侧谐振的方式增加一次侧输电线路的等效阻抗,考虑到电流互感器磁心饱和的问题,采用旁路泄流电路将过多的电流通过旁路绕过电流互感器一次侧回到输电线路当中的方法解决。

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。

基于COMSOL的电磁选针器性能优化

为了分析各种材料属性对电磁选针器的影响,文中利用COMSOL中的电磁仿真模块,建立电磁选针器仿真模型,分析不同永磁体材料、铁芯材料和线圈匝数对选针器动态响应过程的影响,并进行仿真。仿真结果表明,不同的永磁体剩余磁通量和矫顽力不同,剩余磁通量和矫顽力越大,其保持力矩越大,摆动到位时间越快;铁芯材料的相对磁导率越大,其保持力矩越大,摆动到位时间越快;线圈匝数越多,其保持力矩越大,摆动到位时间越快。

胃肠道胶囊机器人无线能量传输系统中发射线圈优化设计

基于无线能量传输的模型与原理,仿真分析了几种不同类型发射线圈的磁场分布。结果表明,线圈磁芯开口大小、磁芯与空气界面的形状、线圈放置的位置都会对发射线圈附近磁场分布产生影响。进而优化出扇环型发射线圈,当线圈中通以频率218 kHz、幅值1.125 A的电流时,可在一定的空间区域形成3.0~4.7 G、比较均匀的磁场,满足胃肠道胶囊机器人的供能需求。相较于已有同用途的发射线圈,优化设计的发射线圈结构简单、整体尺寸显著缩小,同时采用较小的电流就能满足供能需求。研究工作可为优化设计无线能量传输系统中的发射线圈提供新的思路和可行途径。

立体卷铁心式矿用隔爆型干式变压器的结构与工艺

介绍了一种立体卷铁心式矿用隔爆型干式变压器,详细分析了变压器铁心、绕组、器身以及隔爆箱体的一些结构和工艺等。研究可为同类型变压器的结构设计提供参考,同时积极推动煤炭行业节能减排高质量发展。

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。

变压器与并联电容器的铁磁谐振分析

当变压器空载或轻载运行时,线路发生断线故障或断路器非同期合闸,可能造成并联电容器组与变压器铁芯线圈发生铁磁谐振。以系统发生单相断线故障为例,推导出谐振时电网电压与并联电容器的谐振条件表达式。通过分析谐振时并联电容器组与变压器铁芯线圈伏安特性,给出并联电容器与变压器产生铁磁谐振的机理和特点,并提出了有效抑制铁磁谐振发生的具体措施。仿真结果验证了理论分析与抑制方法的正确性。

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。

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。

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。