基于罗哥夫斯基线圈的高相位精度线路工频电流测量的实验研究.pdf

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1、第l8卷2005年第2期"!!!"!基于罗哥夫斯基线圈的高相位精度试验与研究!"!!!"线路工频电流测量的实验研究胡剑鸣,严玉婷(武汉大学电气工程学院湖北武汉430072)摘要!设计出以罗哥夫斯基线圈为传感器!加有相位比较环节的工频电流测量系统"该系统的积分环节可采用运放作为核心器件!通过适当选择电阻和电容大小与线圈的互感匹配!将0~500A的电流转换为0~l0V的电压进行测量#也可采以单片机为核心的数字积分器!通过改变单片机的程序调节输出电压"另外,加有相位比较环节能大为提高测量的相位精度"文章对第一种

2、方案并进行了大量试验!该系统可还原电流的波形!并较为准确地测量出工频电流的幅值!平均误差约为l!!相角差不超过20'"所得试验数据验证了使用线圈测量线路工频电流的可行性及优越性"关键词!罗哥夫斯基线#圈积分器#运算放大器#相位补偿中图分类号!TM77文献标识码!A文章编号!l006-65l9(2005)02-000l-04studyoftheExperimentUsingRogowskiCoiItoMeasureFreguenceCurrentwithHighPrecisioninPhaseAngIeHU

3、Jian-ming,YANYu-ting(SchoolofElectricalEngineering,WuhanUniuersity,Wuhan430072,China)AbstractAschemeofmeasuringfreguencecurrentwithrogowskiandphasecomparingsystemwhichcanimprovethemeasurementprecisionisbringforwardinthispaper.theintergralimplementofthissc

4、hemecanuseoperationalamplifierandchangecurrentof0-S00Atovoltageof0-10Vbyselectingresistanceandcapacitanceproperly.theschemecanalsousingsinglechipasthecorepartofintegralimplemetandchangeoutputvoltagebychangingthesinglechipprogram.thefeasibilityandsuperiort

5、yofthisschemeisvalidatedbyalotofexperimentsinthispaper.theaverageerroroftheresultislessthen1%andthephaseerrorislessthen20!.Keywordsrogowskicoil3integralimplement3operationalamplifier3phascompensation以往罗哥夫斯基线圈较为广泛地应用于冲击!引言电流的测量近年来随着电力电子及数字信号处电力系统中作为测量电流~保护

6、用的主要设理技术的发展线圈的使用深入到更多的领域但备电流互感器起着极为重要的作用但随着电与电流互感器相比测量技术还不够成熟压和容量的提高电流互感器的使用出现了一系列"线圈的测量原理理论和实际问题罗哥夫斯基线圈利用被测电流产生的磁场在传统的罗哥夫斯基线圈测量电流的原理如图线圈内感应的电压进行测量与传统的电流互感器l所示相比它具有如下特点(l)测量电流范围大频带宽(2)由于线圈芯子为非铁磁分量不会出现饱和现象(3)被测电流不流经线圈测量回路与放电回路绝缘从而避免了各种不良影响(4)线圈的次级开路不存在危险(5

7、)造价低结构紧凑重量轻便于使用图"测量原理图!!收稿日期!2004-ll-20作者简介!胡剑鸣(l982-)男专业研究方向为电力电子技术电气工程与自动化.-l-!""5年第2期第#8卷!!根据全电流定律9在距离导线为r处的磁场信号传输及处理过程中存在各种噪声9且器件!i(t)C#不是绝对理想的9再加上采用模拟电路有源积分器B$9又根据电磁感应定律=-9可求得当2"rCt时9积分电容两端并联有放电电阻9整个测量系统线圈骨架截面为圆形时不可避免地会出现角差0显然9这样不能够适应对2C#"!a-!6#Ci(t)

8、相角精度要求较高的电流测量0因此本文提出在积(t)=-=-!NCt2Ct分器后加入相位补偿系统9以消除相位误差0测量式中i(t)导线中流过的电流9A9电路如图3所示0N线圈匝数9!真空磁导率9a骨架的截面中心与骨架中心的距离9m;6骨架截面半径9m02图"线圈测量工频电流的原理图"!a-!6$因此9线圈的互感M$!N0而当2线圈本身为线性且积分过程中的各种相位误!NhR2Ci(t)差与被测电流的幅值无关9当需要精确测定相位线圈