电子式互感器数据采集系统的研究与实现

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1、第37卷增刊1四JII电力技术Vo1．37，No；SupplementI2014年11月SiehuanElectricPowerTechnologyNov．。2014电子式互感器数据采集系统的研究与实现黄嘉鹏，江波(国网四川省电力公司计量中心，四川成都610045)摘要：以基于罗氏线圈原理电子式电流互感器为研究对象，分析了罗氏线圈的微分工作特性。针对罗氏线圈输出微分信号的特点，设计了基于AD7606的数据采集系统，给出了设计方案。试验结果表明基于AD7606数据采集系统所测电流误差完全满足0．2s级

2、电子式电流互感器的要求。试验结果验证了数据采集系统的准确性和设计的有效性。关键词：数据采集系统；AD7606；电子式互感器Abstract：ThedifferentialoperatingcharacteristicsofRogowskicoilisanalyzedforelectroniccurrenttransformers．AccordingtooutputdifferentialsignalfeatureofRogowskicoil，thedataacquisitionsystembased

3、onAD7606ofelectronictransformerisdesignedanditsdesignschemeisgiven．Theexperimentresultsshowthatthecurrenterrorobtainedfromdataacquisitionsys—temabsolutelymeetstherequirementsof0．2Slevelelectroniceurrenttransformers．Theexperimentresultsverifytheaccuracy

4、ofdataacquisitionsystemandtheeffectivenessofthedesign．Keywords：dataacquisitionsystem；AD76O6；electroniccurenttransformers中图分类号：TM932文献标志码：A文章编号：1003—6954(2014)增1—0028—03广、隔离性好、体积小等优点J，因此广泛应用在电0引言子式互感器作为传感元件。罗氏线圈导线均匀地缠绕在非铁磁性材料上，因其输出电压／2,(t)正比于被与传统电磁式互感器相

5、比，电子式互感器具有测电流i(￡)相对于时间t的变化率，所以罗氏线圈绝缘简单、无铁磁谐振、无磁饱和、暂态响应范围大、大多都工作在微分状态，采集系统直接采集的是微测量精度高等优点。电子式互感器的出现、发展和分信号。罗氏线圈工作在微分状态下时，采样电阻应用顺应了智能电网的发展要求⋯。较大，使得等效测量回路接近纯电阻网络，线圈等效电子式互感器中传感头位于高压侧，为了避免原理图如图1所示。因电磁干扰影响测量结果的准确性，一般在高压侧R￡利用数据采集系统完成被测信号的调理、采集和转+(换，并将转换后的数字信号

6、经光纤传输至低压侧。一因此采集系统的准确性和可靠性直接决定了是电子式互感器的性能。以基于Rogowski线圈(罗氏线圈)原理电子式图1罗氏线圈的等效原理图电流互感器为例，分析了罗氏线圈微分工作特性，并图1中，。为罗氏线圈的内阻，￡、分别为罗氏线圈的自感和互感系数，R为采样电阻，C为罗从信号的滤波和调理电路、AD7606的控制方法及供能方法等方面介绍了一种基于AD7606的数据采氏线圈的匝间电容，e(￡)为罗氏线圈的感应电势，罗氏线圈的感应电势满足式(1)。集系统设计思路。)=一(1)1罗氏线圈微分工

7、作特性分析由图1所示的罗氏线圈的等效原理图可得中间变量之间的数学关系为相对于传统的安培表、电流互感器、分流器等电流测量方法，罗氏线圈具有测量频带宽、测量范围·28·第37卷增刊1四川I电力技术Vo1．37，No．Supplementl2014年11月SichuanElectricPowerTechnologyNov．。2014数据采集系统。片上集成了模拟输入箝位保护、二。=阶抗混叠滤波器、跟踪保持放大器、16位电荷再分e(￡)=Roi：+鲁帆配逐次逼近型ADC内核、数字滤波器、2．5V基准‘2电压源

8、及缓冲、高速串行和并行接口。因此AD7606：d

9、能够满足智能变电站的性能要求。2．1信号的滤波和调理il+3i2对于传统的逐次逼近(successiveapproximationUoI=RLiregister，SAR)型ADC，由于其采样滤波电容的存由上述数学关系取拉普拉斯变换并推导得在，模拟输入前端一般采用运放来驱动内部采样滤(s)l：e(5)一KS+2etos+(3)波电容，如图3所示。正因为该电容C的存在，其等效输入阻抗值并不固定。频率的变化将会导致输式中，为