电子电流互感器高压侧电源方案研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com‘电工技术杂志>2OO4年第7期电子电流互感器高压侧电源方案研究王海明郑绳楦(燕山大学光电子工程系066004)摘要针对高压侧电源一直制约有源型高压电子电流互感器连续稳定运行的问题，提出一种新的电源设计方案，使互感器在高压停电状态和小电流状态下均能连续稳定运行。新电源方案综合了电磁感应供电方式和锂离子电池供电方式的优势，具有电源电压质量高、工作环境温度范围宽、寿命长等特点，是解决目前有源型高压电子电流互感器高压侧电源问题的有效方案。关键词电子电流互感器光纤电源锂离子电池离子电池供电方式的优势，为解决有源型高压电子1引言电

2、流互感器高压侧电源难题开辟了新途径。电流互感器(CurrentTransducer，CT)是电2有源型电子电流互感器组成简介力系统的重要设备。有源型高压电子电流互感器采用了先进的光电子技术和现代集成电子技术，发挥有源型高压电子电流互感器的基本组成如图1了高可靠、高精度、高稳定等特点，是目前最具实所示。其特征是以光纤为光信息通道连接互感器高用前景的研究方向之一，受到许多科研机构和大专压和低压区的信号处理单元。其高压侧电路主要有院校研究人员的青睐和关注。虽然该项目的研究已磁位计(Rogowski线圈)、积分器、模／数(A／D)取得了一定的成绩，但距实用化还有一段距离，其转

3、换、电／光(E／O)转换和高压侧电源电路组中解决好高压侧电源问题是保证互感器长期可靠、成3l。稳定运行的一个公认难题u'2j。Rogowski线圈小型CT表仪量澍=保继护电=从研究资料看，目前高压侧电源的设计方案主觚戳要有三种：①由母线电流的电磁感应产生，它通过一个小型的电流互感器从电网直接获取能量，再经整流、滤波和稳压提供给高压侧电路使用]。②光供电方式。在低压区用半导体激光器将电能转换匝I为光能，然后通过光纤将能量传输到高压侧，再经光纤I高压区壤过高压侧的光电池将光能变为电能J，并通过一仁=一一一IOIE转换IDC／DC变换成稳定的供电电源，供给高压侧电路使用。③

4、其他如太阳能、风能等供电方式，目前以效字信号实验研究应用为主。处理DSP在这三种方案中，光供电方式受目前光电池转换效率、造价、激光器寿命等因素影响，限制了其应用。电磁感应供电方式的电能直接取自被测高压图1有源型高压电子电流互感器的组成结构母线，解决了互感器高压侧电路长期运行的问题从Rogowski线圈感应出的电压与被测母线电流而得到更广泛重视。但电磁感应供电方式依然存在的变化率(di／dt)成线性关系，该信号经过积分着明显的缺陷，一是在断电状态下高压侧有源器件器输出后，与被测电流同相位、成正比。模／数无法工作，二是数安培以下的小电流时难于使互感转换(A／D)电路将积分

5、器输出的模拟信号转换成器实现高精度测量。基于上述原因，本论文提出了数字信号，然后驱动光源(发光二极管LED)，将一种新的电源设计方案，综合了电磁感应供电和锂数字电信号转换成光信号(即E／O转换)。这样，一72一维普资讯http://www.cqvip.com电子电流互感器高压侧电源方案研究《电工技术杂志》2004年第7期被测电流信息就以光数字信号形式通过光纤传输到结果，实现了当电网电流在几十安培至上万安培之互感器低压侧信号处理电路。高压侧电源保证高压间变化时输出电压稳定。并且当电网出现故障大电侧各有源器件正常工作。流时，CT及其二次侧的分流控制电路能够自动吸在互感器低

6、压侧，灵活的电路设计，除了从光收掉剩余的能量，保持第一级稳压电源稳定可靠输数字信号中恢复出数字电流信号外，还可以通过数出。字信号处理电路(DSP)的处理，产生保护信号、3．2电池及其自动管理电路通信信号和传统仪表的模拟信号，以用于电力系统3．2．1电池的选择的继电保护装置、远程通信控制和传统电力仪表。资料表明，尽管一般免维护蓄电池(例如NP型蓄电池)在常温下的使用寿命为3—5年，但如3高压侧电源组成果不能进行及时维护，使电池始终处于连续的充电电源的组成结构如图2，由特制的小型CT、状态，则电池的寿命一般会缩短到1年左右。因此两级稳压电路和电池自动管理电路组成。对电池的

7、选择和管理，是关系到设计成败的关键之一。在对目前主要不同类型的免维护充电电池(密封铅酸蓄电池、镍铬碱性蓄电池、镍氢电池、锂离+15V一15V子电池等)特性研究对比后，选择了锂离子电池作+5V为高压侧电路的供电电源。锂离子电池的特点是寿命长、比容量和体密度高、工作环境温度范围宽、自放电小，且适合在持续供电电流小的互感器高压侧电路应用。图2有源型电子电流互感器高压侧电源组成结构3．2．2充放电管理特制的小型电流互感器CT，利用电磁感应从与其他蓄电池不同，锂离子电池的充电要求严高压母线获得能量。第一级稳压电路将电磁感应获格，正常情况下分为恒流充电和恒压充电