有源式电子电流互感器高压侧供能电路的设计研究毕业设

摘要I摘要随着高压输电项目的开展，我国的电压等级向更高迈进。以及电力系统朝大机组、高电压、大电网、高自动化方向发展,系统的短路电流愈来愈大,传统的电磁式电流互感器的弊端日益凸现,而基于Rogowski线圈原理的有源型电子式电流互感器(ECT)因其测量精度高,响应速度快,无磁饱和等优点，于是电子式电流互感器已经成了国内外研究的热点，但有源型ECT的高压侧信号处理单元必须要有供电电源,因此有源电子式互感器高压侧电路的供能问题则是研究工作中的关键技术。本文首先简要地综述了电子式电流互感器的研究状况和发展趋势,然后重点介绍有源电子式电流互感器中高压侧电路的供电问题,对电子式电流互感器的工作原理作了分析，对国内外的研究现状进行了探讨,并对基于Rogowski线圈原理的有源型ECT作了整体的设计，得到了一些有益的结论。电流互感器是电力系统中的重要设备，本文选用一种适用于有源电子式电流互感器高压侧供能电源的的设计方案，通过CT取能，经整流，滤波，稳压等后续电路处理后，给高压侧提供稳定的12V电压。将该电路进行实验，成功得到测试结果，并应用protel软件完成其PCB电路板设计。关键词：电子电流互感器有源式高压侧电源供能方式AbstractIIAbstractAlongwiththedevelopmentofhv-transmissionproject,ourvoltageratingtohigherahead.Andpowersystemtowardlargeunits,highvoltage,powergrid,highautomationdirection,systemshortcircuitcurrent,thetraditionalassolenoidstyleincreasingthedisadvantagesofcurrenttransformeristheprotruding,andbasedontheprincipleoftheactiveRogowskicoilelectroniccurrenttransformer(annualautocatalystoutput)becauseofitshighmeasurementprecision,fastresponse,withoutmagneticsaturation,etc.Soelectroniccurrenttransformerhasbecomethehotspotresearchathomeandabroad,butactivetypeofhighpressuresideannualautocatalystoutputsignalprocessingunitmusthavethepowersupply,andthereforeactiveelectronicinstrumenttransformerofhighvoltagesidecircuitproblemispoweringthekeytechnologyresearchwork.Thispaperfirstlyreviewedbrieflytheelectroniccurrenttransformerisresearchstatusanddevelopmenttrend,thenthekeyintroductionactiveelectroniccurrenttransformerinhighpressuresideofthepowersupplycircuit,theworkingprincipleofelectroniccurrenttransformerisanalyzed,andtheresearchsituationathomeandabroadarediscussed,basedontheprincipleoftheactivetypeRogowskicoiltheoveralldesignannualautocatalystoutput,andsomeusefulconclusionareobtained.Currenttransformeristheimportantequipmentpowersystem,thispaperselectsakindofsuitableforactiveelectroniccurrenttransformerispoweringthehigh-pressureside,thedesignofpowerbyCTtaketherectifier,filtering,voltagecircuit,suchasprocessing,subsequenttohighvoltagesideprovidestable12Vvoltage.PCBdesignofthecircuitiscompletedbyprotel.Theexperimentisdonewiththecircuit,andthetestresultsarequitewell.Keywords：electroniccurrenttransformer;active;highvoltagepowersupply;supplymethod目录III目录摘要·······························································································IAbstract·························································································II1绪论…………………………………………………………………………………11.1引言……………………………………………………………………………11.2电磁式电流互感器面临的主要问题……………………………………………11.3电子式电流互感器的更高要求……………………………..…………….…...11.4电子式电流互感器的生产及影响………………………………………….…21.5电子式电流互感器的主要特点………………………………………….……31.5.1电子式电流互感器的优点…………………………………………………31.5.2电子式电流互感器的缺点………………………………………….……41.6电子式电流互感器的发现状及应用前景………………………………………51.7电子式电流互感器的研发难点及解决途径……………………………….…71.8本论文研究的主要内容……………………………………………….………82电子式电流互感器原理概述………………………………………………………92.1引言………………………………………….………………………………92.2常规电子式电流互感器原理概述………………………………………….…92.3电子式电流互感器的简介………………………………………………...…...102.4电子式电流互感器的工作原理…………………………………………..…….112.4.1无源式电子电流互感器的分类……………………………………….….122.4.2有源式电子电流互感器……………………………………………..……142.5电子式电流互感器的基本结构…………………………………………….…192.6本章小结………………………………………………….……………..……203高压侧供能电路的研究…………………………………………………………..223.1有源电子式电流互感器的基本原理……………………………………….…223.2几种供能方法的分析比较……………………………………………………233.3已有供能方法的改进……………………………………………………….…273.4组合供能方式的探讨…………………………………………………..……273.5新技术应用的可能……………………………………………………….……273.6高压侧供电电路电源方案探讨...……………………………………………283.7电源具体实现方案……………………………………………….……………303.8原理图设计……………………………………………………………..………...35目录IV3.9本章小结……………………………………………………….…..………...36结论………………………………………………………..…………………37致谢………………………………………………………………………………....38参考文献………………………………………………..…………………………..39附录大图电路原理图………………………………………………………………40河北工程大学毕业设计说明书11绪论1.1引言电流互感器是电力系统中较重要的高压设备之一，它被广泛地应用于继电保护、电流测量和电力系统分析之中。然而，随着现代科学的发展，许多传统的电力电气设备都已被采用高新技术的新设备取代。作为这一趋势的一个崭新的例证，电子式电流互感器（ECT）将有可能成为传统的电流互感器（CT）的更新换代产品。1.2电磁式电流互感器面临的主要问题传统的电流互感器是电磁感应式的，它的主要优点在于性能比较稳定，适合长期运行。但随着输电线路电压升高到超高压与特高压，传统的充油式CT已暴露了出一系列内在的、致命的缺点，主要表现在：①潜在的突然危险，例如，突然性爆炸及绝缘击穿引起单相对地短路等系统的不稳定因素；②若输出的二次测负荷开路将会产生高压，对配电设备甚至人身安全造成危害；③随着电网电压等级的不断提高，绝缘问题的解决，必然使得电流互感器体积增大，成本增高，设备变得极为笨重；④由于电磁感应式电流互感器是用铁心制成，因此，对高频信号响应特性较差，这样，对高压线路上的暂态过程不能正确反应。⑤它的二次侧输出对负荷要求很严格，若二次负载较大，测量误差就增大，准确度下降；⑥对于高压及特高压电厂（站）来说，占地面积较大，传输二次侧的电信号距离较远，故要求使用的二次侧电缆的横截面积增大，容易产生干扰；⑦维护工作量大，如对于油浸式电流互感器还要定期对绝缘油进行化验、测介质损耗和解决渗漏油等问题；⑧目前使用的电磁式电流互感器在正常工作时磁通密度很低，而在系统发生短路故障时，由于远方短路电流很大，使磁通密度大大增加，有时甚至远远超过饱和值，从二次侧的电流与原电流相比，在大小和相角上不可避免地出现误差。1．3电子式电流互感器的更高要求我国超高压输电项目的开展，电压等级大幅增加，电网容量越来越大，对互感器提出了更高的要求，主要体现在以下几个反方面：1.向更高的电压等级迈进，要求绝缘安全可靠。对电压互感器而言，其绝缘应证在电网最高工作电压下长期工作，同时可以承受各种短时的过电压作用而不受损伤；河北工程大学毕业设计说明书22.当温度设计可靠，动热稳定性好。对电流互感器而言，在母线通过最大电流时，互感器各个部分的温升不允许超过设定值，以保证安全运行。同时在大电流下，一，二侧绕组要能够承受电动力的作用而不损坏。对电压互感器来说，要确保在一次电压下，二次侧发生短路并历时1S时间内，互感器无热效应和机械性损伤；3.小型化，维护方便，适应市场和用户需求。1.4电子式电流互感器的产生及影响随着超高压输电网络的建设，冲击电流达106A甚至更大的电力装备的应用，传统的电磁式电流互感器很难满足电力系统的进一步发展要求，需要更理想的新型电流互感器。一种基于现代光电、半导体技术和计算机技术成就而发展的电气测量的新方法应运而生。与已知的在高压侧装置的一次和二次回路之间利用磁的，电的，无线电的，热的，辐射的，光耦合为基础的电流测量方法一样，光电方法是最有发展前景的方法之一。光电测量的物理原理是将输入的电信号变换成为光信号，光信号沿光通道传输又重新变换成为带有后级放大的电信号。这一电信号经过后级信号处理电路的处理后，将传送给计算机或继电保护等装置。利用光纤技术把高电位的电气信号传输到地面，可以很容易的解决绝缘问题。高压输电线上的