基于Rogowski线圈的电子式电流互感器传感头的研究

【摘要】：传统的电磁式电流互感器随着电力系统中电网电压等级的不断提高、容量不断增加,其逐渐暴露出了严重的缺陷。而电子式电流互感器以具有高绝缘性、无磁饱和、测量范围大等优良性能已成为电流互感器新的发展方向。但是电子式电流互感器的传感头面临着环境温度影响、电磁场干扰和本身制作工艺上的难点等问题,使其广泛应用还有待进一步研究改进。 本文首先介绍了当前传统的电磁式电流互感器和电子式电流互器的优缺点,分析了当前国内外在电流互感器科学上的研究及发展现状。接着对电子式电流互感器的原理进行了阐述,分类介绍和分析了当前基于法拉第磁光效应和基于Rogowski线圈的电子式电流互感器,指出了当前电流互感器研究中出现的问题。根据我国的发展现状确定了自己的研究方向。 本文全面介绍了基于Rogowski线圈电子式电流互感器的结构和各个部分的功能及其实现方法,重点放在Rogowski线圈传感头的分析与设计上。 利用建立的Rogowski线圈的数学模型对温度和外界干扰磁场等影响因素进行了分析,得出了温度的热误差系数与线圈骨架和绕组线圈热膨胀系数之间的关系;分析了干扰磁场对线圈测量精度的影响;分析了绕线倾角、绕线重叠、母线偏心放置等制作、安装技术对互感器精度造成的影响。根据这些分析的结果设计了各种改进措施,如材料选择、设计思路、制作方法等,从理论上确保了线圈的设计精度。本文还改进了新型模拟放大积分电路,论述了设计的数字积分电路。 最后,本文根据对Rogowski线圈原理和结构的分析,结合影响其性能的各种干扰因素设计出了改进的Rogowski线圈,并对其进行了试验分析,验证了误差分析和改进方法的正确性和有效性。