罗氏线圈的仿真研究

本科毕业设计（论文）罗氏线圈的仿真研究2012年6月本科毕业设计（论文）罗氏线圈的仿真研究学院：电气工程学院专业：08级电力2班学生姓名：学号：指导教师：答辩日期：2012/6/25燕山大学毕业设计任务书学院：电气工程学院系级教学单位：电力工程系学号学生姓名专业班级08级电力2班题目题目名称罗氏线圈的仿真研究题目性质1.理工类：工程设计（）；工程技术实验研究型（√）；理论研究型（）；计算机软件型（）；综合型（）2.管理类（）；3.外语类（）；4.艺术类（）题目类型1.毕业设计（√）2.论文（）题目来源科研课题（）生产实际（）自选题目（√）主要内容1．Rogowski线圈的测量原理；2．Rogowski线圈的等效电路和特性分析；3．Rogowski线圈的结构、电磁参数对其性能的影响研究；4.Matlab仿真分析基本要求1．遵守毕业设计期间的纪律，按时答疑；2．独立完成设计任务，培养基本的科研能力；3．设计说明书一份（不少于2万字），A0图纸一张；英文资料翻译不少于3千汉字；说明书要求条理清晰、文笔通顺，符合毕业设计撰写规范的要求；论文、图纸中的文字符号符合国家现行标准；参考资料1．Rogowski线圈电磁参数对其动态特性的影响研究.电测与仪表2．Rogowski线圈的结构、电磁参数对其性能影响的研究.高压电器3．自查有关资料周次1—4周5—8周9—12周13—16周17—18周应完成的内容查阅相关文献资料；研究罗氏线圈的测量原理罗氏线圈的等效电路和特性分析结构参数对其性能的影响研究电磁参数对其性能的影响研究写论文准备答辩指导教师：职称：讲师2012年1月5日系级教学单位审批：年月日摘要I摘要电流互感器作为电力系统中的重要设备，对电力系统的正常运行和精确计量起着十分重要的作用。随着国民经济的发展，各种供电电压等级不断出现，对电力系统的测量和保护准确度要求不断提高。传统的电流互感器已经不能满足电力系统的高要求。而Rogowski线圈结构简单、测量精度高、线性度好，在一定条件下Rogowski线圈可以作为电流互感器的替代品。本文分析了Rogowski线圈结构参数（如线圈宽度、厚度和中心半径）和电磁参数（如线圈自感、互感和内阻）之间的关系以及它们对线圈动态特性的影响。分析了罗氏线圈结构尺寸与电气参数的关系，建立了线圈的数学模型。研究了三种不同截面形状（矩形、圆形、和跑道形）的Rogowski线圈，针对不同截面形状的线圈建立了不同的数学模型，利用Matlab软件和等值电路对Rogowski线圈进行了仿真研究。通过比较分析提出了有关优选Rogowski线圈电磁和结构的方法，对于快速设计具有合理结构、最优电磁参数和良好动态特性的Rogowski线圈具有理论指导作用。关键词Rogowski线圈；截面形状；电磁参数；结构参数；仿真；燕山大学本科生毕业设计（论文）IIAbstractCurrenttransformersareimportantcomponentsinpowersystem.Andtheyplayaprimaryroleforworkingwellandcalculatingpreciselyinpowersystem.Withthedevelopmentofnationaleconomy,allkindsofnewvoltagelevelsandcurrentlevelsemergecontinuously,thehighpreciseofmeasurementandprotectionaredemandedincreasingly.Traditionalcurrenttransformercannotmeetthehighdemandofthepowersystem.However,Rogowskicoil’sstructureissimple,highaccuracy,linearity,undercertainconditions,theRogowskicoilcanbeusedasasubstituteofthecurrenttransformer.Inthispaper,therelationsbetweendimensionsandelectromagneticparametersoftheRogowskicoilhavebeenstudiedaswellastheirinfluenceonthedynamicperformanceofthecoil.Inthispaper,therelationshipbetweenthecoil’sdimensionparametersandelectronicparametersisanalyzedrespectively.Themathematicalmodelofthecoil’sdimensionparametersisfoundedindetail.TherearethreedifferentcrosssectionsofRogowskicoils,thatareRogowskicoilswithrectangularcrosssection,withcircularcrosssectionandwithcrosssectioninracetrackshape.ThreetypicalmathematicalmodelsofRogowskicoilsareintroducedinthispaper.Matlabandtheequivalentcircuit,themethodsofoptimizingbothdimensionsandelectromagneticparametersofthecoilareproposed.Thiscanbeasaguidetodesignacoilwithhighperformancetomeasurecurrent.KeywordsRogowskicoil;crosssectionshape;electromagneticparameters;dimensionparameters;simulationIII目录摘要.......................................................................................................................IAbstract................................................................................................................II第1章绪论........................................................................................................11.1课题背景...............................................................................................11.2国内外研究现状...................................................................................21.3罗氏线圈的发展前景...........................................................................41.4论文内容安排.......................................................................................4第2章罗氏线圈的结构与原理........................................................................62.1罗氏线圈的测量原理...........................................................................62.2罗氏线圈的等效电路...........................................................................72.3罗氏线圈的三种不同结构...................................................................82.3.1矩形截面线圈................................................................................82.3.2圆形截面线圈................................................................................92.3.3跑道形截面线圈..........................................................................102.4本章小结.............................................................................................12第3章线圈结构和电磁参数的影响研究......................................................133.1互感与结构参数的仿真研究.............................................................133.2线圈内阻与结构参数的仿真研究.....................................................143.3本章小结.............................................................................................17第4章罗氏线圈两种工作状态的研究..........................................................184.1ROGOWSKI线圈的自积分工作状态....................................................184.2ROGOWSKI线圈的外积分工作状态....................................................214.3本章小结.............................................................................................22第5章结构和电磁参数对线圈动态特性的影响..........................................235.1线圈在不同结构参数下对动态特性的影响.....................................235.2矩形截面和圆形截面线圈在不同匝数下的特性分析.....................24IV5.3矩形截面线圈在不同中心半径下的特性分析..................................275.4矩形截面线圈在不同高度下的特性分析..........................................295.5圆形截面线圈在不同截面直径下的动态特性研究.......................