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)電力部門的生產(chǎn)與研究測試的許多領(lǐng)域，在繼電保護和電流測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)濟運行密切相關(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)，對保證電力系統(tǒng)及其相關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定安全運行具有重要的實際意義和實用價值。 電力系統(tǒng)中暫態(tài)電流傳感器按檢測原

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，但基于測量原理和方法的局限性，缺點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，抗干擾能力強等優(yōu)點，因而被廣泛用于電力系統(tǒng)的測量與保護中。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)展過程中面臨著嚴(yán)峻的考驗：頻帶窄，存在磁飽和問題，在大

3、容量電力系統(tǒng)中變得非常突出，會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)保護的誤動和拒動作。雖然通過在鐵心中開氣隙的辦法可以解決鐵心因非周期電流引起的磁飽和問題，但因其有氣隙，鐵芯設(shè)計要大，則體積很大，造價很高。同時因其鐵心鐵磁材料性能所限，測量頻帶窄，且其輸出不能和計算機聯(lián)網(wǎng)，不能實現(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。空心互感器具有不存在磁飽和問題、測量頻帶寬、動態(tài)測量范圍大、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、造

4、價低等優(yōu)點，同時結(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)中將得到越來越多的應(yīng)用和推廣。但同時也具有不可忽視的缺點，如輸出信號小，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，特殊磁芯使其同時具有鐵芯互感器的優(yōu)點和空心線圈互感器的優(yōu)點，在保持信噪比高、頻帶寬、動態(tài)范圍廣的優(yōu)點的同時，而且不存在磁飽和現(xiàn)象，從根本上解決了因測量不準(zhǔn)而導(dǎo)致繼

5、電裝置拒動或誤動的難題。 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)過理論推導(dǎo)與實驗證明，這種新型互感器經(jīng)過信號處理后，具有很寬的測量頻帶和量程，在10Hz至100KHz的頻率范圍和幾安至幾千安的大小范圍內(nèi)，電流測量