基于Rogowski线圈的数字积分器的研究与设计.docx

第33卷第2期 电力自动化设备 第33卷第2期 电力自动化设备 V01．33 No．2 2013年2月 Electric Power Automation Equipment Feb．2013 O 基于Rogowski线圈的数字积分器的研究与设计 王晓明，周有庆，彭红海，张云飞，胡海波 (湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082) 摘要：积分器是影响基于Rogowski线圈电流互感器精度的关键环节。对模拟积分器的温度特性进行了分 析，理论分析和实验结果表明其受温度的影响较大。和模拟积分器相比．数字积分器具有更高的精度和稳 定性。利用梯形公式进行数字积分。分析与仿真了梯形积分算法对稳态和暂态电流的响应．提出了解决积 分中漂移、初值问题的措施。设计了基于STM32F103的数字积分器，并利用新型PCB平面Rogowski线圈电 流互感器进行了实验。实验结果验证了设计方法的有效性。 关键词：电子式电流互感器：Rogowski线圈：PCB型电流互感器；模拟积分；数字积分 中图分类号：TM 452 文献标识码：B DOI：10．3969／j．issn．1006—6047．2013．02．028 0引言 图1(a)为二次线圈上层示意图，图1(b)为二次 线圈下层示意图。双层PCB板上、下2层均有4个 电子式互感器是实现智能变电站运行实时信 相同的均匀对称分布的平面螺旋线圈。上、下2层螺 息数字化的主要设备，在电网动态观测、提高继电 旋线圈绕向相反。每层相邻的线圈顺次串联，上、下 保护可靠性等方面具有重要的作用。近年来．采用 2层之间对应的螺旋线圈通过“过孔”顺次串联．首 Rogowski线圈的电子式电流互感器成为了国内外研 末两端作为输出端，构成二次输出端。 究的热点，并且已经进入了实用化阶段。与传统的 根据法拉第定律和安培环路定律可知．线圈的 互感器相比．Rogowski线圈具有低功率输出、动态范 二次输出电压e(t)和被测电流i(f)之间的关系为： 围大、不存在磁饱和问题、测量频带宽、经济性好等 优点[1-5]。 ∞)=埘学 (1) 1新型PCB平iili Rogowski线圈 其中，M为互感系数，计算方法可参见文献[6]。 文献[6]提出了一种新型PCB平面Rogowski线 圈结构．该新型PCB平面线圈可以制作成单层或多 层来调节所需要的互感系数等参数。以双层板为 二 次 例。其结构原理图可参见图1： 输 出 收稿日期：2011—09—29：修回日期：2012—11—02 端 发明专利：直导线PCB平面螺旋线圈一次电流传感器(200810- 143245．4) (a)上层面板 (b)下层面板 基金项目：湖南省科技重大专项(2009Fil014) Pmject supported by the Science and fechnology Major Project 图1新型PCB平面Rogowski线圈结构 of Hunan Province(2009Fjl014) Fig．1 Structure of lleW—style PCB planar Rogowski coil ．+—+-—卜—+-+-+-+-+—+一+—+一+—+—+一+一+一+一+-+一+一+一+-+-+-+一+一+-+-+—+一+一+一+—+一+一+-+一+-+一—卜—。—卜-+—+-—1卜·—。卜-—’卜‘ One-key test system for relay protection equipment of intelligent substation LIU Weil，ZHAO Yon92，SHI Guan92 (1．Henan Electric Power Economic Research Institute of Henan Electric Power Company，Zhengzhou 450052，C