电子式互感器数字接口的研究与设计
电子互感器数字通信接口分析及监视装置设计
电子互感器数字通信接口分析及监视装置设计电子互感器是一种用于测量电力系统中电流、电压等参数的传感器，其数字通信接口对于实现对电力系统的准确监测和控制至关重要。
本文将对电子互感器数字通信接口进行分析，并设计一种监视装置以保障系统的稳定运行。
一、电子互感器数字通信接口分析电子互感器数字通信接口是电力系统中互感器与监控系统之间通信的桥梁，常见的数字通信接口有Modbus和IEC61850等。
其中，Modbus是一种基于串行通信协议的通信方式，数据传输速率比较慢，但可用性较高，且易于实现。
IEC61850则是一种面向对象的通信协议，数据传输速率较快，可扩展性较好，但实现难度较大。
在数字通信接口的实现过程中，应注意以下几点：1、通信速率：应根据监测的灵敏度和对数据传输速度的要求进行合理设置。
2、通信协议：应根据实际情况确定通信协议，权衡通信速率和实现难度。
3、通信方式：通过串口通信、以太网通信、无线通信等方式实现数字通信接口。
二、监视装置设计为了保障电力系统的稳定运行和安全，需要设计一种电子互感器的监视装置，对电力系统进行实时监测和数据采集。
监视装置应具备以下功能：1、实时监控：可对电流、电压等参数进行实时监控，通过数字通信接口与互感器进行通信，获取电力系统的运行数据。
2、数据存储：可将采集到的数据存储到本地或云端，方便后续的数据分析和处理。
3、故障诊断：可对电力系统的异常状态进行自动诊断和报警，避免出现事故。
4、远程控制：可对电力系统进行远程控制，实现对电力系统的远程监控和控制。
在设计监视装置时，应考虑以下几点：1、硬件平台：选择可靠性高、运行稳定的嵌入式系统作为硬件平台。
2、软件系统：选择具有实时性和稳定性的嵌入式操作系统，如Linux、RTOS等。
3、数据采集：采用低功耗、高精度的模数转换器进行采集，并结合数字滤波算法实现数据的实时采集和处理。
4、通信模块：选择与互感器数字通信接口相适应的通信模块，如RS485、以太网、无线模块等。
电子式互感器的研究与探讨
电子式互感器的研究与探讨摘要：互感器主要应用于电力系统，在电能测量控制以及电流电压供给等方面起着重要作用，本篇论文首先介绍了电子式互感器的国内外研究现状，因为互感器也分为有源互感器和无源互感器，它们用到的技术也是不同的，所以又对它们用到的技术性能进行了分析探究，并且在互感器对相关系统的影响展开讨论，最后对症下药，针对问题提出了解决措施。
关键字：电子式互感器种类性能比较1 电子式互感器在国内外研究现状1.1 国内外研究现状随着社会经济的不断发展，科学技术也越来越发达，电子式互感器的发展也紧跟脚步，不断有新的互感器产生，国内外互感器之间的交流也越来越频繁，尤其是很多国外生产的电子互感器都在中国有了广泛应用。
由于对电子式互感器应用越来越广泛，所以的需求越来越大，因此电子式互感器生产商也越来越多，其种类也不断更新换代，当今比较主流的主要是有源式互感器、磁光玻璃以及光纤式互感器。
电子式互感器在国内外的运行情况及经验也是不一样的，尤其是有源式电子互感器，虽然它在国外有一定的运行经验，但是和国内相比还是稍有逊色。
经过电子互感器应用统计得出，在国内，有全站都采用有源电子式互感器的，还有部分采用的，其中完全采用的电压为220KV的有四个站，110KV的达20多个，除此之外，还有很多虽然没有完全采用，但是大部分都采用了电子式互感器，以上是2008年六月份进行的大概统计结果，最近又有十余个220KV的变电站投产，并且是全站都会采用电子式互感器，并且110KV的变电站也被大量应用起来，显而易见，有源式电子式互感器已经应用非常广泛了。
除了有源式电子式互感器广泛应用外，磁光玻璃电子互感器和光纤式电子互感器在电网中也有不同程度上的投入。
总体来说，国内外电子式互感器的发展都有很大的进步，并且有很大的发展潜力。
2 电子式互感器的分类电子式互感器主要有两部分构成，一部分是传感模块，主要用来采集一次电压电流，然后还要把它们转换成数字信号，因为是一次电压，所以安装在高压一次侧，而合并单元主要用来合并处理传感模块传输过来的数据信号，其安装在高压二次侧。
电子式互感器输出接口及通讯研究
２ １ＶＦ 输 出 、 Ｃ Ｖ Ｃ 出是 将传 统 的 电磁 式 互 感 器 的 Ｆ 输 二次模拟输 出进行 Ａ／ 转换 ，得到与输 Ｄ 出 的模 拟 信 号 成正 比的 脉 冲 频 率 ，然 后 对 其进行计数 ，计数器的输 出就是要转换 的 模拟量对 应的数 字量 。 以ＶＦ 形 式输 出的 互 感 器 与传 统 的互 Ｃ 感 器 相 比 具 有 以 下 几 个 优 点 ：首 先 ， ＶＦＣ输 出可以很方 便的接入光 电隔离 器 件 ，实 现 了互 感 器 与 二 次 设 备 的 完 全 隔 离 ，提 高 了传输 系统 的抗 干扰 能 力 ；其
较 清 楚 的 了解 。
前互 感器还 存在 着 多种输 出形 式 。本文介 绍
电子式电流互感器接口电路的实用化设计
电流互 感器 （ Ｔ 是 电 网中用 来 计 量 和继 电保 护 的重 Ｃ ）
要设备 ， 传统 的电流互感器大多基于 电磁感应原理， 随着 电力 系统 的传 输 容 量不 断增 加 ， 电压 等 级 越来 越 高 ， 统 传
（ ） ｇ ａ ｕ ｌ ｅ ｅ ｌｄ ｍａ ｙ ｐ ｏ ｌｍｓ Ｔｈ ｎ ｗ ｙ ｅ ｏ ｔｃ ｌ ｏｔｇ ｔａ ｓｏ ｍ ｅ ０ＶＴ ） ａ ｄ ｏ ｔｃｌ ｕ ｒｎ ＣＴ ｒｄ ａｌ ｒｖａ ｅ ｎ ｒ ｂｅ ． ｙ ｅ ｅ ｔｐ ｐｉａ ｖ ｌ ｅ ｒｎ ｆｒ ｒ（ ａ ｎ ｐｉａ ｃ ｒｅ ｔ
Ｋ ｙ ｏｄ ：ｃ ｒｅ ｔ ｒ ｎ ｆ ｒ ｅ ；ｒ ｇ ｗｓ ｉ ｏ ｌ ｄｇｔｌ ｎ ｅｆｃ ； Ｄ ｔ ｎ ｆｒ ｅ ｗ ｒ ｓ ｕ ｒｎ ａ ｓｏ ｒ ｏ ｏ ｋ ｃ ｉ ｉｉ ｔｒ ｅ Ａ／ ａ ｓｅ ｔ ｍ ； ａｉ ａ ｒ
０ 引
言
析 ， 出 了其 接 口电路 的 研 制情 况 ， 给 并详 细 介 绍 了程 序 的
摘 要：随着 电力系统 的发展 ， 传统 电磁式 电流互感器 （ Ｔ） ｃ 逐渐暴 露 出很 多 问题 ， 于光学传 感技术 的光学 电压互 基 感器 （ ＶＴ 和光学 电流互感器 （ Ｃ 具备诸多优点 ， Ｏ ） Ｏ Ｔ） 有取 而代 之的趋 势 ， 而其接 口电路 的研究 成为 一个热点 。本 文 介绍 了以 Ｒｏｏ ｓ ｉ 圈为传感头 的电子式 电流互感器 ， ｇｗ ｋ线 对其工作原理 进行 了理 论分析 ， 给出 了其接 口电路 的研制情 况， 并详 细介绍 了程序 的流程 。最后 的实验证 明 ， 该系统 达到了 Ｉ Ｃ标准所规 定的测量为 ０ ５ 的精 度 ， 而也验证 Ｅ ．级 从 了该系统是一个可行的 ， 高精度 的系统 。
电子式电流互感器的技术及研究
电子式电流互感器的技术及研究电子式电流互感器是目前电力系统中常用的一种测量设备。
它能够将高电流通过互感器转换为对应的低电流，并实现对电流的准确测量和监测。
近年来，随着科技的进步，电子式电流互感器的技术也在不断完善和发展。
本文将重点对电子式电流互感器的技术与研究进行探讨。
一、电子式电流互感器的原理电子式电流互感器是一种基于电磁感应原理的测量设备。
其工作原理是通过电流的感应，将高电流通过互感器转换为对应的低电流输出。
电子式电流互感器主要由高频变压器、非线性元件和电子补偿电路等组成。
高频变压器将被测电流通过互感器的主线圈感应到副线圈中，由于高频变压器的工作频率很高，因此可以实现对电流的高精度测量。
非线性元件和电子补偿电路能够对测量误差进行实时补偿，从而提高了测量的准确性和稳定性。
1. 高精度测量：电子式电流互感器能够实现对电流的高精度测量，其测量误差通常在0.1%以内，满足了电力系统对测量精度的要求。
2. 宽工作频率范围：电子式电流互感器的工作频率范围较宽，一般可覆盖50Hz和60Hz的电力系统，并且能够适应电网中的频率变化。
3. 抗干扰能力强：电子式电流互感器采用了先进的数字信号处理技术，能够有效抑制外部干扰信号，确保测量结果的准确性。
4. 体积小、重量轻：相较于传统的电流互感器，电子式电流互感器的体积小、重量轻，便于安装和维护。
5. 高安全性：由于电子式电流互感器采用了数字化处理技术，使得其在安全性能方面更加优越，能够有效避免因电磁干扰而引发的安全隐患。
随着电力系统的不断发展和变革，电子式电流互感器的研究也在不断取得新的进展。
目前，国内外学者对电子式电流互感器的技术及应用进行了深入研究，主要集中在以下几个方面：1. 高精度测量技术：针对电子式电流互感器在高精度测量方面存在的问题，研究人员提出了一系列的高精度测量技术，包括数字滤波、自适应补偿等，以提高电流测量的精度。
2. 大容量电流测量技术：随着电力系统中大容量设备的广泛应用，大容量电流的测量需求也不断增加。
电子式互感器数字接口
华中科技大学硕士学位论文电子式互感器数字接口姓名：李萌申请学位级别：硕士专业：电工理论与新技术指导教师：李红斌20050420摘要为了将电子式互感器应用于变电站自动化系统电子式互感器的二次输出分为数字输出和模拟输出两种是一种过渡性的措施国际电工委员会制订了电子式互感器标准文件IEC60044-7/8ΪÁ˲»ÖÁÓÚÏÞÖÆ»¥¸ÐÆ÷¼¼ÊõµÄ·¢Õ¹ËüÖ»ÊDzûÊöÍⲿ¿É¼ûµÄº¯Êý¹¦Äܼ°ÆäÒ»ÖÂÐÔÐèÇóÕýÊÇÕâ¸öÇø±ð电子式互感器与计量保护装置的合理接口设计而且能提高整个系统的准确度和可靠性并最终实现变电站内的信息共享和系统集成以及电子式互感器的数字接口通讯模型并通过对变电站过程层和间隔层通信规范的研究在对电子式互感器数字输出特性做了详细阐述之后并研制了基于IEC61850标准的数字接口实验结果表明误差满足标准IEC60044-8对0.2级电子式互感器的准确限要求关键词AbstractFor the purpose of successfully applying electronic instrument transformers to substation automation system, the most typical problem to be solved is the interface between electronic instrument transformers and substation secondary equipment.The secondary output of electronic instrument transformers divides into digital output and analog output.Analog output is a transitional step, which makes use of substation secondary equipment with analog interface. Digital output is the final requirement requested by new-style substation.IEC make out the standard about electronic instrument transformers named IEC60044-7/8, in which involves the expatiation of interface part. Out of development of electronic instrument transformers, the standard don’t rule the function of electronic instrument transformers, it only give expatiation of outside visible function and consistency requirment.The most difference between electronic instrument transformers and traditional electromagnetic transformers is that the former can provide digital signal directly, Due to this difference, it will impact on substation automation system widely and deeply.Well-designed interface between electronic instrument transformers and secondary equipment can not only simplify secondary equipment, but aslo improve veracity and reliability of the whole system.The interface standardization will urge optimization of substation automation communication-control system.Benefited from interface standardization, information sharing and system integration in substation will come true finally.Firstly, the paper introduces merging unit that realize digital output.And then, it introduces digital output communication model.Secondly, the paper makes an analysis on the function integration scheme of substation automation based on IEC61850 standard.Through the research on communication specification between process level and bay level, it puts forward the stepped improvement to substation architecture induced by electronic instrument transformers.After detailed expatiation about digital output characteristic, the paper puts forward a set of digital interface scheme. Followingly, thedigital interface based on IEC61850 standard is developed.At the bottom of this paper, a calibration experiment is carried out toward the designed digital interface. The experiment result indicates that c ommunication capability of the designed digital interface can meet stabilty and real-time requirement of substation automation system.At the same time, error is completely in conformity with precision requirement to 0.2 class electronic instrument transformers ruled by IEC60044-8 standard.Therefore, the designed digital interface is available for digital output application in 0.2 class electronic instrument transformers.Keywords独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果除文中已经标明引用的内容外对本文的研究做出贡献的个人和集体本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担日期使用学位论文的规定学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文不保密指导教师签名年月日日期1 绪论1.1 电子式互感器简介传统的电流互感器(CT)ÔÚ¹ýÈ¥Ò»¸ö¶àÊÀ¼ÍÀïÊÊÓ¦Á˵çÁ¦½¨ÉèµÄ·¢Õ¹ÐèÇó´«Í³µÄµç´Å¸ÐӦʽ½á¹¹ÒÑÖð½¥±©Â¶³öÓëÖ®²»ÏàÊÊÓ¦µÄÈõµãÌå»ý´óÔì¼Û¸ß¶¯Ì¬·¶Î§Ð¡»¥¸ÐÆ÷µÄÊä³öÐźŲ»ÄÜÖ±½ÓÓë΢»ú»¯¼ÆÁ¿Óë±£»¤É豸½Ó¿ÚµÈÆÈÇÐÐèÒªÒ»ÖÖÐÂÐ͵ĵçÁ¦»¥¸ÐÆ÷À´´úÌ洫ͳµÄC T由于光的测量方法与电的测量方法相比具有抗电磁干扰人们开始尝试将现代光学传感技术这就是所谓的电子式电流互感器简称ECTElectronic Voltage Transducer[1]¿ÉÒÔ·ÖΪÓÐÔ´ÐͺÍÎÞÔ´ÐÍÁ½ÖÖÓÐÔ´Ð͵ç×ÓʽµçÁ÷»¥¸ÐÆ÷ÊÇÔÚ´«¸ÐÍ·²¿·ÖÓÃRogowski线圈或低功率的电磁感应式CT获取被测电流信息高压侧调制电路将电压信号转换成数字信号驱动发光二极管无源型电子式电流互感器(OCT)则是利用Faraday磁光效应线偏振光的偏振面将会发生旋转通过测量偏振光的旋转角即可测得电流值以获得被测高电压的大小一束线偏振光通过有电场作用的Pockels晶体时使得入射光产生双折射通过间接测量方法就可以得出被测电压的大小[2]µç×Óʽ»¥¸ÐÆ÷¾ßÓÐÈçÏÂÓŵã1ÖØÁ¿ÇáArray抗电磁干扰暂态响应范围大4¿É²âÁ¿µçѹ¹ýµçѹºÍÂö³åÐźŲ¨ÐÎArray没有因充油而产生的易燃6ÕâÖÖÊä³ö·½Ê½ÓкܶàÓŵãÊ¡È¥Á˼̱£µÄA/D´Ù½øÁË΢»ú±£»¤µÄ·¢Õ¹Êý×ֽӿڵıê×¼»¯½«Ö±½Ó´Ù½ø±äµçվͨÐÅ¿ØÖÆϵͳµÄÓÅ»¯ºÍ·¢Õ¹¼ÆÁ¿¾«¶È¸ü¸ß´Ó¶ø·½±ãʵÏÖµçÁ¦ÏµÍ³×Ô¶¯»¯¹¦ÄÜÓÐÀûÓÚʵÏÖ±äµçÕ¾Êý×Ö»¯¿ÉÒÔ˵΢»ú»¯ºÍ×Ô¶¯»¯·¢Õ¹µÄÇ÷ÊÆ[5]ÊÇ´«Í³µç´Åʽ»¥¸ÐÆ÷µÄÀíÏëÌæ´ú²úƷ΢µç×Ó¼¼ÊõºÍÊý×ÖÐźŴ¦Àí¼¼ÊõµÄ·¢Õ¹Ê¹µÃµç×Óʽ»¥¸ÐÆ÷µÄ·¢Õ¹¼°ÊµÓû¯³ÉΪÏÖʵµç×Óʽ»¥¸ÐÆ÷¾-ÀúÁËÔ-ÀíÐÔÑо¿Ä¿Ç°²úÆ·»¯µÄÍƹãÓ¦Óý׶ιúÍâ¾Í¿ªÊ¼Í¶×ʽøÐеç×Óʽ»¥¸ÐÆ÷µÄÑÐÖƹ¤×÷Æä´ÎÊÇÈÕ±¾¸÷×ÔÔÚ1982年左右成立了专题研究组１９８６－１９８８１６１ｋＶ组合式光纤电流互感器/光学电压互感器和161kV的继电保护式OCT测量范围为20准确等级为0.3级的计量与保护OCT 其中最具代表性的是1986年美国的田纳西州电力管理局高电压可靠运行两年后拆除此次系统由第一次的单相计量扩展为三相计量全光学系统和传统油浸式电磁型互感器误差相差不到1%²¢ÔÚÔËÐÐËĸöÔºóÎó²î½ö0.4到1994年ABB公司不仅拥有多种电压等级的交流数字电子是OCT并在多个地区挂网运行据称也可用于500kV电压等级称为瑞典日本除研究500kV»¹½øÐÐ500kV以下直到6600V电压等级的GIS用的或者零序电流三菱公司制造的6.6kVÔÚÖв¿电力公司的配电网中安装满足JEC1201ÒÑÔÚ1989年末通过试验鉴定重量约3.5kg¸ù¾ÝµçÁ÷µÄÁ÷Ïò¶«·½µçÆø¹«Ë¾Ó붫֥¹«Ë¾ºÏ×÷ÔËÐÐÁ¼ºÃÈÕ±¾Ò»Ð©µçÆø¹«Ë¾»¹°ÑOCT用于抽水蓄能电站电流的测量３５０００Ａ１５０ＨZÓ¢¹ú·¨¹úµÈ¹úÒ²ÔÚµç×Ó»¥¸ÐÆ÷µÄÑо¿ÉÏÈ¡µÃÁ˽ϴóµÄ½øÕ¹µÂ¹úרҵ»¥¸ÐÆ÷¹«Ë¾Ritz也在开发无源式及有源式电子互感器[8]Å·ÖÞ½öÓÐÉÙÁ¿Ð±äµçÕ¾µÄ½¨Ôì¼Æ»®因此目前的研究重点在于如何把电子式互感器集成到现有变电站为规范各组织在变电站自动化系统领域内的研究经过不断的完善和发展其中IEC61850-9-1对电子式互感器与间隔层设备之间的通信问题做了详尽阐述功能模型通信协议等的深化与实现研究单位有清华大学西安交通大学电子部26所近几年来现在电子式互感器在变电站自动化系统中的应用正成为研究重点是变电站综合自动化系统的一个发展方向[12]µç×Óʽ»¥¸ÐÆ÷Óë±äµçÕ¾¶þ´ÎÉ豸µÄ½Ó¿Ú±ê×¼ÎÊÌâÈÕ½¥Í¹ÏÖÆÈÇÐÐèҪͳһµÄ½Ó¿Ú±ê×¼虽然早在1999年就出台了电子式电压互感器标准IEC60044-7[13]Ôڴ˱ê×¼ÖÐ2002年出台了电子式电流互感器标准IEC60044-8[14]²¢¶ÔÆäÊä³öÌØÐÔ×ö³öÃ÷È·¹æ¶¨½»¸ø¹ú¼Ò»¥¸ÐÆ÷ÖʼìÖÐÐijе£2004年3月2004年5月召开了工作组第一次会议预计此项工作将在2005年年底完成我国针对电子式互感器的数字输出研究处于刚刚起步阶段1.2.3 发展前景目前电子式电流互感器标准对电子式互感器的构成我国也已经酝酿起草国家标准经过几年的电网改造对相应的网络瞬态保护提出了更快速的要求输电线路越来越长力互感器已经无法满足距离保护的瞬态性要求国内外研究单位对电子式互感器的技术进行了近30年的探索都已经积累了一定的经验Array国内外不少企业斥资投入电子式互感器制造领域可以预见将会在电力系统的计量故障分析电能质量分析GIS插接式智能组合电器HVDC1.3 研究意义为了将电子式互感器用于变电站自动化系统电子式互感器的二次输出分为数字输出和模拟输出两种是一种过渡性的措施国际电工委员会制订了电子式互感器标准文件IEC60044-7/8ΪÁ˲»ÖÁÓÚÏÞÖÆ»¥¸ÐÆ÷¼¼ÊõµÄ·¢Õ¹ËüÖ»ÊDzûÊöÍⲿ¿É¼ûµÄº¯Êý¹¦Äܼ°ÆäÒ»ÖÂÐÔÐèÇóÕýÊÇÕâ¸öÇø±ðArray简化了二次设备的结构传统的电磁互感器的模拟输出信号到这些数字装置需要经过采样保持A/D变换可以直接为数字装置所用简化了数字装置的硬件结构２提高了系统的准确度和可靠性产生的系统误差不可预计因而完全不受负载的影响Array变电站自动化系统间隔层和过程层的连接方式更加开放和灵活式互感器传送的是模拟信号就需要进行复杂的二次接线可以利用现场总线技术实现点对点/多个点对点或过程总线通信方式彻底解决二次接线复杂的问题可见不仅能简化二次设备接口的标准化还可促使变电站自动化通信控制系统的优化因此对电子式互感器应用于变电站自动化系统有着至关重要的促进作用华中科技大学申请到国家自然科学基金”实用化光学电流互感器补偿理论与方法研究”的课题研究工作50377011°´ÕÕ¹ú¼Êµç¹¤Î¯Ô±»áͨ¹ýµÄÊÊÓÃÓÚECT的最新标准IEC60044-8µÄÒªÇóÊýѧģÐÍÕû»úÎȶ¨ÐÔ本人在研究生学习期间全面参与电子式互感器数字输出技术的研究工作根据国际电工委员会制定的标准IEC60044-7/8°üÀ¨Êý×ÖÊä³öµÄͨѶ·½Ê½Êý¾Ýͬ²½ÒÔ¼°Êý¾Ý´«ÊäµÄʵʱÐÔÎÊÌâ2¶ÔÊý×Ö½Ó¿ÚͨѶģÐͽøÐÐÁËÑо¿²¢Í¨¹ý¶Ô±äµçÕ¾¹ý³Ì²ãºÍ¼ä¸ô²ãͨÐŹ淶µÄÑо¿参与合并单元逻辑模型与物理模型的构造数据采集处理模块和串口发送模块组成提出了一套基于嵌入式以太网的实现方案通过高效集成的网络运行平台实现电子式互感器与变电站间隔层的通信功能４给出了比值误差复合误差以及瞬时误差的定义对数字电桥法在国家互感器质检中心对所研制数字接口进行了实验鉴定其输出电流信号作为数字接口的输入信号１００％２０％实验结果表明误差满足标准IEC60044-8对0.2级电子式互感器的准确限要求2 电子式互感器的数字接口通讯模型实现电子式互感器与计量保护设备的接口主要有2种方式此时保护设备无需改动方式2是其输出直接与带数字式接口的保护设备相连无论从系统可靠型还是技术发展角度考虑针对电子式互感器与保护国际电工委员会制定了IEC60044-7/8(电子式电压/电流互感器标准)和IEC61850-9-1(串行单向多点或点对点传输协议)标准[17]并严格规范了它与保护及测控设备的接口方式它是针对数字化输出的ECT/EVT而引进的新概念测控设备3只测量1只中性点3只测量1只母线合并为一个单元组如图 2.1图中 EVTa指电子式电压互感器a相SC指二次转换器电子式互感器数字接口通信具有以下几个重要特点[18][19]1ºÏ²¢µ¥ÔªÐèͬʱ½ÓÊÕ¸÷×Ô¶ÀÁ¢µÄ¶à·Êý¾ÝÒÔ·ÀÖ¹Ìṩ´íÎóÊý¾Ý¸ø±£»¤²âÁ¿É豸2ºÏ²¢µ¥ÔªËù½ÓÊյĵçÁ÷½Ó¿ÚͨÐÅ´¦Àíʱ¼äµÄ¿ìÂý½«Ö±½ÓÓ°Ïìµ½±£»¤µÄ¶¯×÷ʱ¼ä¹Ê¶ÔÆ俹¸ÉÈÅÐÔÒªÇóºÜ¸ß通信信息流量大电压信息这些信息均是周期性的在对采样率要求较高的线路差动保护和计量等应用中通信速度较高故合并单元与各路数据通道一般采用光纤通信这就对通信速度提出了较高的要求保护通信和测量等装置以合适的形式进行集成ＩＥＤ）组成自动化系统可使信号电缆大为减少这样既提高了系统的经济性因此维护和运行成本的有效途径甚至同一厂家不同型号的IED所采用的通信协议和用户界面的不相同因为需要额外的硬件和软件来实现IED互联这在很大程度上削弱了变电站实现自动化的优点和意义还应具备互操作性互操作性设备的互操作性可以最大限度地保护用户原来的软硬件投资可扩展性软件系统和硬件系统都尽可能采用模块化设计方法同时要求通信借口标准化高可靠性特别是作为系统数据通道的通信系统和人机界面的监控主站应具有互相独立的冗余配置冗余的通信系统和监控主站应该可以在系统不停止工作的情况下进行热切换IEC在充分考虑上述变电站自动化系统的功能和要求制定了变电站内通信网络与系统的通信标准体系IEC61850标准面向对象的建模技术为不同厂商的IED实现互操作和系统无缝集成提供了途径[24][25]IEC61850提出了变电站内信息分层的概念都将变电站的通信体系分为3个层次Station level间隔层Process level站级总线(Station bus)处理变电站层和间隔层的通讯变电站通信系统分层模型如图2.2所示电子式互感器数字接口的通讯实质上就是变电站过程层与间隔层智能电子设备之间的通讯问题并用过程总线代替大量的并行电缆来连接过程层和间隔层使变电站的二次接线概念彻底改观[27]Ò»´ÎÉ豸±»¿Ø³Ì¶ÈºÍÐÔÄÜ´ó´óÌá[28][29]¸ßÕ¼µØÃæ»ý´ó´ó¼õÉÙµÈ在一次设备中其信息输出方式不仅是互感器集成于变电站通信控制系统的决定性因素之一可以预见阶段如下１开关设备的控制由过程总线完成系统结构如图2.3所示互感器的测量数据通过点对点连接直接传送到保护装置并将RMS值从合并单元向间隔层传送但它们分别遵循不同的标准而过程总线遵循IEC61850-9-2标准由于用到了通信模块图2.3 点对点连接和过程总线相结合阶段Array过程总线共享互感器数据阶段在这一阶段中该合并简化了间隔层里复杂的接线状况过程总线的传输速度和响应能力比前一阶段要求更高过程总线标准IEC61850-9-2依然适用图2.4 过程总线共享互感器数据阶段Array过程总线和站级总线统一使得连接站级总线和过程总线成为可能将保证通信系统的实时响应等性能指标不受影响统一的访问和存储方式将大大降低设备和变电站运行和维护费用图2.5 过程总线和站级总线统一3 电子式互感器的数字输出特性电子式互感器的数字输出是数值的序列适应了电力系统的数字化趋势简化了继保设备目前电力系统中广泛应用以微机为基础的数字保护只需弱电信号就可以了大电流变换为微机保护所要求的电压电子式互感器模拟输出省去了继保的小CT电子式互感器数字输出还省去了继保的A/D2Ìá¸ßÁË΢»ú±£»¤µÄ¾«¶ÈºÍ¿É¿¿ÐÔ[33]3ÁéÃôÐÔ¸ß现有的保护装置(包括微机保护)由于受传统的互感器性能的限制易受系统振荡和电磁饱和的影响大容量利用故障时的暂态信号量作为保护判断它对互感器的线性度电子式互感器能满足这一要求４满足电力系统精确计量的要求电子式互感器的测量范围宽更方便与数字电能表接口有功无功功率等参数[35]µç×Óʽ»¥¸ÐÆ÷µÄÊý×ÖÊä³öÐźŲ»´æÔÚ¶þ´ÎµçÀº͵繤ÒDZí´øÀ´µÄÎó²îArray可方便实现电力系统自动化功能合并单元将一组数据填入到同一数据帧中易于进行数据处理７光纤化和智能化电子式互感器的信号和传输形式都可以采用光缆实现优点和光纤通信技术的广泛采用使得变电站内部以及和上级站之间的数据传输更加可靠和迅速受变电站已经存在的二次设备的限制国际电工委员会已经制定相关标准IEC60044-7ºÍIEC60044-8Êý×ÖÊä³öµÄ±ê×¼²ÉÑùÂʹúÄÚÕýÔÚÖƶ©µç×Óʽ»¥¸ÐÆ÷µÄ¹ú¼Ò±ê×¼ÔÚÊý×Ö½Ó¿ÚÉè¼ÆÖв¢Í¨¹ý»ùÓÚ¹âÏË»òÍ-ÀµĴ«ÊäϵͳÀ´ÊµÏÖÎïÀíÁ¬½ÓÕë¶ÔÎïÀí²ãÓëÊý¾ÝÁ´Â·²ãµÄÌØÐÔÒ»ÖÖÊÇIEC60044-8中描述的通讯方式并按照IEC60870-5-1(远动设备及系统传输帧格式)规定的FT3数据帧格式封装另一种采用IEC61850-9-1描述的以太网接入方式按照ISO/IEC8802.3协议规定的帧格式进行数据封装3.1.1 IEC60044-7/8描述的通讯方式±ê×¼´«Êä²ÉÓÃͨÓÃÖ¡¸ñʽ采用曼彻斯特编码对于采用光纤连接的传输系统根据传送距离的不同如果采用光纤传输对光驱动器的特性有2点要求１信号幅值从10%变化到90%的时间必须小于20ns2³¬µ÷Á¿ÒªÐ¡ÓÚ¹âÂö³å¶î¶¨Êä³öµÄ30%ÎƲ¨±ØÐëСÓڶÊä³öµÄ10%对光接收器的特性有3点要求１信号幅值从10%变化到90%的时间必须小于20ns2光传输的时钟精度数据传送应该在额定时钟周期的±10nsÔò±ØÐë×ñ´ÓEIA-RS-485标准即从TAE/TVE到二次设备的传输Array输出阻抗输出阻抗应该是110Ω±20%6MHz2ͨ¹ý1个110Ω的电阻连接到输出终端信号峰峰值应在3 Array上升和下降时间 铜导线传输系统接收器性能有以下要求１最小输入阻抗为12kΩHz2µ±½ÓÊÕÆ÷Ö±½ÓÁ¬µ½Çý¶¯Æ÷ÉÏÊäÈëÐźÅÓ¦¸ÃÄÜʹ½ÓÊÕÆ÷ÕýÈ·´«ÒëÐźÅ3ÒªÇóÔÚ1个随机输入信号产生了时间长达半个周期且幅值达到200mV的干扰的情况下链路层采用IEC60870-5-1规定的FT3帧格式可用于告诉多支路同步数据链发送/无应答无需二次单元的确认和应答数据段和CRC 校验码组成通讯协议易于标准化传输规则１该数以曼彻斯特编码在两帧数据之间连续发送增加通信连接的可靠性Array一帧数据的前16位代表起始特征符16个字节的用户数据由1个16位的校验序列结束可能在用户字节中填充无用字节以达到规定的字节数４由多项式X16+X13+X12+X12+X11+X10+X8+X6+X5+X2+1产生16位码接收器校验信号性质校验序列及帧长否则就将此帧数据提交给用户FT3帧结构如表3.1所示表3.1 FT3帧的帧结构字节 字节 字节 字节 字节 字节 字节1-2 3-18 19-20 21-36 37-38 39-54 55-56起始 用户 核对 用户 核对 用户 核对 字节 数据1 序列1 数据2 序列2 数据3 序列3为了与IEC61850-9-1兼容数据类型有数据块数一帧数据内容的详细说明如表3.2所示ｌｓｂ Ｍｓｂ 数据组02lsb msb 源识别符 lsb msb 额定相电流ｌｓｂ ｍｓｂ 额定中性线电流ｌｓｂ ｍｓｂ 额定相电压ｌｓｂ ｍｓｂ 额定延时ｌｓｂ 字节1 数据组2 字节2 字节3 字节4 字节5 字节6 字节7 字节8 字节9 字节10 字节11 字节12 字节13 字节14 字节15 字节16字节1 数据组3 字节2 字节3 字节4 字节5 字节6 字节7 字节8 字节9 字节10 字节11 字节12 字节13 字节14 字节15 字节16表3.2中的数据组13即为FT3帧中的用户数据13½«FT3帧中的3个用户数据序列细化表3.2说明一帧数据有2个状态字下面的表3.3分msb A 相电流保护lsb msb B 相电流保护lsb msb C 相电流保护lsb msb 中性电流lsb msb A 相电流测量lsb msb B 相电流测量lsb msb C 相电流测量lsb msbA 相电压lsbmsb B 相电压lsb msb C 相电压lsb msb 中性相电压lsb msb 母线电压lsb msb 状态字1lsb msb 状态字2lsb msb 计数器 lsb msb保留定义lsb别解释了2个状态字的每一位意义电流量没有使用并且在该数据域的值须为0000HÔòÏàÓ¦µÄÎÞЧ±êÖ¾ºÍάÐÞÇëÇó±êÖ¾ÒªÖÃλ无需维护1有效1正常运行1有效1正常运行数据有效内应该被0无效1数据集不能用插值0无效1时间同步成功值方案有效1时间同步失败要设置5-7 A有效1有效1C相测量数据所有者使用0无效12 TAE输出数据类型对空芯线所有者使用0di/dt 圈置位13-15 备用所有者使用3.1.2 IEC61850-9描述的通讯方式IEC61850使用了面向对象建模技术并具有面向未来的开放的体系结构模方法和信息模型是IEC61850的核心[38]ÆäÖÐ7-2基于服务和对象定义了满足不同通信要求的抽象服务模型和抽象通信服务接口(ACSI)ÈçÄ£Äâ²âÁ¿Öµ²ÉÑù´«Êä·þÎñ±ÕËøÐźÅ)等[39][40]它可将上述抽象模型及服务映射到底层实际的对象和通信协议中这使得此标准可灵活地采用高速发展地通信技术而无需更改上层ACSI的模型定义[41]9-1将采样值以串行单向点对点方式映射到底层实际的对象和通信协议中一般又称之为基于过程总线的特殊通信服务映射[42][43]9-2中所规范的总线传输已经是网络的概念但在现阶段要实现9-2会面临许多问题按IEC61850对变电站自动化系统结构的分层和逻辑接口定义流量大且对数据有同步精度要求的电流也包括如保护跳闸命令这类变电站快速报文中最重要的信息如何保证这些优先级参差不同周期性和突发性信息在同一网络中可靠传输还需经过大量的实验论证[45]Öƶ©Õß³ä·Ö¿¼ÂÇÁËÕâÁ½²¿·ÖµÄ¼æÈÝÐÔ9-1是点对点传输接收方是1个和多个智能电子元器件(IED)±¾²»±Ø¿¼ÂÇÒÔÌ«ÍøÊý¾Ý´«ÊäÖеijåײ¼°¼ì²âÎÊÌ⵫ËüÈ´ÒýÈëÁËÐéÄâ¾ÖÓòÍøºÍÊý¾Ý´«ÊäÓÅÏȼ¶µÈ¸ÅÄî所以在IEC61850-9-1中定义的通信接口是串行单向点对点传输实际上它发送给二次保护电压采样值信息合并单元与二次设备之间的串行单向点对点通讯示意图如图3.1ºÏ²¢µ¥ÔªÓë¶þ´ÎÉ豸֮¼äµÄÁ¬½Ó¿ÉÒÔÊǹâÏË´«ÊäϵͳIEEE802.3100base-FX 或10base-FL»ùÓÚISO/IEC802.3协议表3.4 802.3帧格式PR SD DA SA TPID TCI TYPE PDU APDU FCS 56bit8bit48bit48bit16bit16bit16bit64bit584bit32bit PR ÓÃÓÚÊÕ·¢Ë«·½µÄʱÖÓͬ²½SDÊÇ8位的10101011表示跟随的是真正的数据目的地址即16进制的FFFFFFFFFFFF源地址但在局域网内应为唯一的标识协议检验标志 TCI帧的数据类型PDU应用协议数据单元32位应用服务数据单元分为通用数据段和状态标志数据段 FCS¿É¼ÆËã³öÊý¾Ý´«Ë͵IJ¨ÌØÂÊR S 为采样率mu N 为所连接的合并单元数目L T 为报文长度最大值LT 其中46Byte 的应用服务数据单元由IEC60044°üº¬ÁËÈýÏàµçѹÖÐÐÔµçѹ¶î¶¨Ïàµçѹ¶î¶¨ÖÐÐÔµçÁ÷额定延时时间采样率根据IEC 标准对电流信号每周期可采样点数为2080ÔÚ¼«ÏÞÇé¿öÏÂ3.936Mbps»¹Ðè¼ÓÉÏ10¼´3.936Mbps*1.1因此±ê×¼IEC61850-9-1描述的信息交换是通过应用服务数据单元实现的标准化其类型标识和特定的应用条目是联系在一起的它与IEC60044-8定义的帧是一致的十进制11585保护用电子式互感器数字输出额定标准值是十六进制的0ICFH0%偏移100%偏移测量用电子式互感器可以测量的电流/电压可达到额定一次值的2倍而不会过载80r f -48r f -20rf ¶ÔÓڽϸߵÄ׼ȷ¼¶Èç¹û±»¹©¸øµÄϵͳËùÐèÊý¾ÝÂÊ´óÓÚÊý¾Ý²ÉÑùƵÂÊ数字输出的电子式互感器还定义了额定延时在计算互感器的相位误差时由于采用等距采样且等于数据采样频率的倒数2Ts3.3 数字输出的同步问题数据同步问题是指变电站二次设备需要的采样数据是在同一个时间点上采得的解决同步问题有插值计算法和同步脉冲法根据互感器提供的若干个时间点上的采样值值计算得到需要的时间点上的电压同步脉冲法则是使用统一的同步脉冲信号提供给二次设备例如GPS 接收机通常需要一个开放的整流输出器与站电池连接[50]Ó¦²ÉÓùâÊäÈëµÍµçѹÊäÈëÒ²ÊÇÒ»¸öµÍ³É±¾¸ßЧµÄ·½°¸Ò²¿ÉÒÔÊǹâѧÁ¬½ÓµÄ触发时刻 时钟频率无论输入脉冲是否异常1tlig htin MUin MU图3.3 同步脉冲触发特性示意图当同步时钟采用光学输入时触发水平应遵循以下规范10V 或24V触发电平输入电流范围２０ｍＡ 变电站电池等级以上的电压输入60V35V脉冲持续时间t>30msh脉冲间隙t>500msl输入电流范围２０ｍＡ 实际应用中可将两种方案结合起来由二次设备进行插值计算得到需要的时间点上的采样值也必须进行插值计算4 电子式互感器数字接口的研制电子式互感器的数字接口负责将瞬时电流并传送到变电站的二次计量和保护设备在数字接口设计中并通过基于光纤或铜缆的传输系统来实现物理连接针对物理层与数据链路层的特性一种是IEC60044-8中描述的通讯方式并按照IEC608701规定的FT3数据帧格式封装另一种采用IEC61850-9-1描述的以太网接入方式按照ISO/IEC8802.3协议规定的帧格式进行数据封装上述两种通讯技术中稳定性传输速度快易于实现与上层管理信息网络的无缝连接便于实现互连和互操作[51][52]ͳһÐÔ͸Ã÷ÐÔµÄÇ÷ÊÆ4.1 数据传输的实时性问题变电站自动化系统各层之间有大量的数据需要交换电压采样实时数据对设备的监测和诊断数据等每次传送的报文短而且对实时性要求严格[53]µç×Óʽ»¥¸ÐÆ÷Óë²âÁ¿实时性分析CSMA/CDÕâÖÖËæ»úÐԵķÃÎÊÐ-ÒéÒâζ×ÅÊý¾Ý´«Êäʱ¼äµÄ²»È·¶¨ÐÔ[54]ÏìӦʱ¼äÓ¦¿ØÖÆÔÚ5-10ms范围内认为因以太网具有载波侦听多路访问的本质因而不能满足实时系统的需要此时所有冲突的节点会按退避算法(backoffalgorithm)随机访问延迟一定的时间以获得介质的访问权。
电子式互感器数字接口通信研究
（ ． ｓ ｎ Ｉ ｓ ｉ ｔ ｆＰ ｗｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｃｏ Ｌｔ ．，Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ２ ０ １ Ｄｅ ｉ ｎ ｔｔ ｅｏ ｏ ｒＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ． ｄ ｇ ｕ ａ ｇ ｈ ｕ ５ ２ ，Ｃｈｎ ； １ ０ ｉａ ２ ．Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ｅ ｙ ｔ ｅ ｅ ｔ ｏ ｉｓ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｃ ． ｄ ａ ｇ ｈ ｕ Ｗ ｉ ｕ Ｏｐ ｏ ｌ ｃｒ ｎ ｃ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ Ｌｔ ．，Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ４ ５ ａ ｇ ｈ ｕ ５１ ９ ，Ｃｈ ｎ ） １ ｉａ
ｔ ｅ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｓ ｏ ｈ ｅ ｉ ｎ ｄ ｃ ｍｍｕ ｉａ ｉ ｎ ｐ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ． ｈ ｏ ｒ ｃ ｎ ｓ ｆｔ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ｏ ｎｃ ｔ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｏ
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１ 概
述
近年 来 ， 电子式 互感 器 的研究发 展迅 速 ， 尤其 是基 于 Ｒｏ ｏ ｋ 线 圈的 电子式 电流 互 感 器 已进 入产 品实 ｇ ｗｓ ｉ
用 化 阶段 。对 于 电子式互 感器 在变 电站 自动化 系统 中
式 互 感 器作 为 过 程 层 设 备 ， 据 其 各 个 部 分 功 能 的 根 不 同 ， 将 互 感 器 分 为 传 感 头 、 据 采 集 系 统 、 纤 可 数 光 传 输 及 接 口 、 源 功 能 装 置 、 并 单 元 ； 中 高 压 侧 电 合 其
电子式互感器的关键技术及其相关理论研究
电子式互感器的关键技术及其相关理论研究中文摘要:电子式互感器与传统电磁式互感器相比,在带宽、绝缘和成本等方面具有优势,因而代表了高电压等级电力系统中电流和电压测量的一种极具吸引力的发展方向。
随着信息技术的发展和电力市场中竞争机制的形成,电子式互感器成为人们研究的热点;越来越多的新技术被引入到电子式互感器设计中,以提高其工作可靠性,降低运行总成本,减小对生态环境的压力。
本文围绕电子式互感器实用化中的关键技术而展开理论与实验研究,具体包括新型传感器、双传感器的数据融合算法、数字接口、组合式电源、低功耗技术和自监测功能的实现等。
目前电子式电流互感器(ECT)大多数采用单传感器开环结构,对每个环节的精度和可靠性的要求都很高,严重制约了ECT整体性能的提高,影响其实用化。
本文介绍了新型传感器—铁心线圈式低功率电流传感器(LPCT)和印刷电路板(PCB)空心线圈及其数字积分器,在此基础上设计了一种基于LPCT 和PCB空心线圈的组合结构的新型电流传感器。
该结构具有并联的特点,结合了这两种互感器的优点,采用数据融合算法来处理两路信号,实现高精度测量和提高系统可靠性,并探索出辨别LPCT饱和的新方法。
试验和仿真结果表明,这种新型电流传感器可以覆盖较大的电流测量范围,达到IEC 60044-8标准中关于测量(幅值误差)、保护(复合误差)和暂态响应(峰值)的准确度要求,能够作为多用途电流传感器使用。
在电子式电压互感器方面,基于精密电阻分压器的新型传感器在原理、结构和输出信号等方面与传统的电压互感器有很大不同,本文设计了一种可替代10kV电磁式电压互感器的精密电阻分压器。
通过试验研究与计算分析,得出其性能主要受电阻特性和杂散电容的影响,并给出了减小其误差的方法。
测试结果表明,设计的10kV精密电阻分压器的准确度满足IEC 60044-7标准要求,可达0.2级。
电子式互感器的关键技术之一是内部的数字化以及其标准化接口,本文以10kV组合型电子式互感器为对象设计了一种实用化的数字系统。
电子式电流互感器的技术及研究
电子式电流互感器的技术及研究电子式电流互感器是一种用于测量电流的装置，它是电能计量、电流保护及电能调控的重要组成部分。
随着电力系统的不断发展，电子式电流互感器的技术也在不断推陈出新，以满足越来越严格的电力系统要求。
本文将详细介绍电子式电流互感器的技术及研究。
一、电子式电流互感器的基本原理电流互感器是一种通过感应原理来实现电流测量的设备。
传统的电流互感器是由铁芯和线圈组成的，电流在通过铁芯时会产生磁场，从而在线圈中感应出电压信号。
但是传统的电流互感器存在体积大、重量重、安装困难等问题，因此电子式电流互感器便应运而生。
电子式电流互感器是通过采用传感器、模拟数字转换器(ADC)、数字信号处理器(DSP)等技术实现的，其基本原理是将感应出的电压信号经过传感器转换成数字信号，然后经过数字信号处理器进行滤波、补偿和放大，最终输出真实的电流数值。
电子式电流互感器具有体积小、重量轻、安装方便、精度高和抗干扰能力强等优点，因此得到了广泛的应用。
随着电力系统的不断发展，电子式电流互感器逐渐成为了主流产品，其技术也在不断提升。
目前，电子式电流互感器的发展主要集中在以下几个方面：1. 高精度化：随着电力系统对电流测量精度要求的提高，电子式电流互感器的精度也在不断提升。
现在已经有一些电子式电流互感器的精度可以达到0.2级甚至0.1级，这对于电能计量和电流保护具有重要意义。
2. 多功能化：随着电力系统的复杂化，电子式电流互感器也在向多功能化方向发展。
现在有一些电子式电流互感器集成了电能计量、电流保护、谐波分析等多种功能，可以满足不同应用场景的需求。
3. 抗干扰能力的提升：电子式电流互感器的抗干扰能力一直是研究的重点之一，目前已经有不少电子式电流互感器能够在恶劣的电磁环境下工作，具有较强的抗干扰能力。
4. 高可靠性：电子式电流互感器作为电力系统的重要组成部分，其可靠性是非常重要的。
现在的电子式电流互感器在设计上越来越注重可靠性，采用了多种故障自检和容错处理技术，以保证其在长期运行中的稳定性。
电子式电流互感器的技术及研究
电子式电流互感器的技术及研究电子式电流互感器是一种基于电子技术的电流传感器，它能够精确地测量电流的大小并输出相应的电信号，广泛应用于电力系统、工业控制和电力仪表等领域。
本文将重点介绍电子式电流互感器的技术原理、研究进展以及未来发展趋势。
一、技术原理电子式电流互感器利用磁场感应原理来实现对电流的测量。
当电流通过传感器的一端时，会在传感器内部产生一个磁场，然后通过磁感应作用，将这个磁场转换为相应的电信号输出。
传感器的输出信号可以直接连接到数据采集系统或控制系统中，实现对电流的精确测量和监测。
电子式电流互感器与传统的电流互感器相比，具有体积小、重量轻、响应速度快、精度高等特点。
传统的电流互感器采用电磁绕组和铁芯结构，体积较大且受外界环境的影响较大，而电子式电流互感器则采用了先进的集成电路技术，能够实现更精确和稳定的电流测量。
二、研究进展近年来，随着电力系统的数字化和智能化发展，电子式电流互感器的研究也取得了一系列的进展。
在技术方面，研究人员不断探索新的电磁感应原理和集成电路技术，使得电子式电流互感器在精度、稳定性和抗干扰能力等方面得到了进一步的提高。
研究人员还致力于开发适用于不同工作环境和工作条件的电子式电流互感器，以满足不同领域的需求。
在应用方面，电子式电流互感器已经逐步取代了传统的电流互感器，成为电力系统和工业控制领域中的主流产品。
它们在电力系统的智能化监测、配电自动化、电能质量分析等方面发挥着重要的作用。
在电力仪表领域，电子式电流互感器也被广泛应用于电能计量和电能管理系统中，为用户提供了更加精准和可靠的电能数据。
三、未来发展趋势电子式电流互感器作为电力系统和工业控制领域中的重要传感器，将会在未来发挥越来越重要的作用。
研究人员和工程师们将继续努力，不断改进电子式电流互感器的技术性能和应用性能，为电力系统的安全稳定运行和工业生产的高效运行提供更加可靠和智能的支持。
智能电站中电子式互感器数字接口的设计
摘 要： 智能变电站要求合并单元采集的数据能“ 一处采集 ， 全站共享 ” ， 因此合并 止 切， 。 、 舅 博 ＋ 研容 古 向
为变电站 综合 自动
单元为满足不同智 能电子设 备 的需 求 ， 其数 字接 Ｉ Ｚ ｌ 必须 具有采 样率 转换 的功能 ， 并 在
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电器 与 能 效 管 理 技 术 （ ２ ０ １ ５ Ｎｏ ． １ １ ）
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朱 超 ， 王 锐 ， 顾 小宇’ ， 吴晓辰 ’
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电子式电流互感器Rogowski线圈数字积分数字化接口硕士论文
电子式电流互感器实用性研究与设计无线电物理， 2011，硕士【摘要】随着电力系统输送容量和电压等级的不断提高,传统的电磁式电流互感器暴露出越来越多的弱点,难以满足电网向自动化和数字化方向发展的需求。
近年来,电子式电流互感器的研究得到了国内外研究人员的广泛重视,成为了具有革命性意义的研究方向。
本文主要围绕它的设计和实用化研究展开,分为传感头的工业化设计,电流传感器积分器的实用化设计,标准化接口的研究等几部分内容:(1) Rogowski线圈是所采用的电流传感元件,本文总结了Rogowski线圈的基本原理,线圈的稳态特性和暂态特性分析,线圈的电磁参数计算。
在理论研究的基础上,讨论了线圈互换性的实现和温度补偿两个工业化问题。
(2)积分器的性能一直是影响Rogowksi线圈电流传感器的精度和稳定性的重要因素之一。
数字积分器成为近年来Rogowski线圈电流互感器实用化研究的一个较热点问题。
本文提出了一套数字积分器设计的方法,其中包括积分算法的选择,积分输入采样率和分辨率的确定,处理直流偏移、积分初值和输入饱和的方法等。
并实现了数字积分器样机,进行了实验研究。
(3)标准的数字接口是工业化的要求,也是电子式电流互感器产品进入实用化,实现互换性和互操作性的保证。
本文... 更多还原【Abstract】 With the continuous improvement of transmission capacity and voltage level in power system,the traditionalelectromagnetic current transformers have more and more weaknesses and have been difficult to meet the need that network develops towards automation and digitized direction.In recent years,the electronic current transformer(ECT)is studied extensively at home and abroad,become a revolutionary research. This dissertationg is devoted to correlative research on the practical application for sev... 更多还原【关键词】电子式电流互感器；Rogowski线圈；数字积分；数字化接口；【Key words】Electronic current transformer；Rogowski coil；Digital integrator；Digital interface；摘要5-6ABSTRACT 6-7第一章绪论10-181.1 课题研究的背景10-111.1.1 电子式电流互感器的发展现状及优势10-111.2 电子式电力互感器11-151.2.1 光学电子式互感器11-141.2.2 混合电子式互感器14-151.3 电子式电流互感器的实用化问题15-161.4 本论文的主要研究内容16-18第二章电子式电流互感器的电磁参数模型及特性分析18-282.1 Rogowski 线圈的基本原理18-202.2 Rogowski 线圈的特性分析20-222.3 Rogowski 线圈电磁参数的计算与测量22-242.4 Rogowski 线圈的实用性24-272.5 本章小结27-28第三章电流传感器积分器28-423.1 用于Rogowski 电流传感器的模拟积分器28-323.1.1 常用模拟积分器28-293.1.2 模拟积分的误差分析29-323.2 用于Rogowski 电流传感器的数字积分器32-373.2.1 数字积分器的提出323.2.2 数字积分的基本原理32-333.2.3 数字积分器算法的选择33-353.2.4 采样率和分辨率的确定35-363.2.5 数字积分器的结构设计36-373.3 数字积分器的实验研究37-403.3.1 数字积分器样机37-383.3.2 直流补偿方案38-393.3.3 试验与测试39-403.4 本章小结40-42第四章电子式电流互感器标准化接口的研究42-544.1 标准化接口的结构及数学模型42-454.1.1 电子式电流互感器的结构42-434.1.2 电子式互感器接口的数学描述434.1.3 接口对系统总准确度的影响43-444.1.4 接口对互感器带宽的影响44-454.2 电子式电流互感器的模拟接口454.3 电子式电流互感器的数字接口45-534.3.1 电子式电流互感器数字接口形式45-484.3.2 基于IEC61850 的电子互感器模型48-504.3.3 基于IEC61850-9-1 的数字接口50-534.4 本章小结53-54第五章电子式电流互感器的整体设计54-745.1 基于互感器标准化接口的结构设计54-625.1.1 互感器的时间同步55-585.1.2 高压端电路的低功耗设计58-605.1.3 互感器数字接口的实现60-625.2 电子式电流互感器的可靠性设计62-685.2.1 可靠性的一般理论62-645.2.2 电子式电流互感器可靠性模型的建立64-655.2.3 电子式互感器的可靠性评估65-665.2.4 电子式互感器的可靠性设计66-685.3 电子式电流互感器的电磁兼容设计68-725.3.1 变电站中的电磁干扰685.3.2 电子式电流互感器的EMC 设计68-725.4 本章小结72-74第六章结论74-76致谢76-78参考文献78-83。
电子式电流互感器的技术及研究
电子式电流互感器的技术及研究电流互感器是电力系统中的一种重要装置，用于测量和监测电流的大小。
传统的电流互感器采用电流互感器和电压互感器相结合的方式，但其结构复杂，体积庞大，不便于安装和维护。
而电子式电流互感器则是一种新型的电流互感器，它采用电子元器件和数字电路来测量电流，具有结构简单、精度高、体积小巧、输出信号稳定等优点，因此在电力系统中得到了广泛的应用。
电子式电流互感器的技术原理主要包括两个方面：电流传感技术和信号处理技术。
电流传感技术是指通过合适的电流传感元件，如霍尔元件、磁阻元件、互感元件等，将待测电流转换为与之成正比的电压信号。
信号处理技术是指通过内部的信号处理电路，对传感到的电压信号进行放大、滤波、线性化等处理，得到与输入电流精确对应的输出信号。
1. 传感元件的选型和设计：不同的电流传感元件具有不同的工作原理和特性，如霍尔元件、磁阻元件、互感元件等，需要根据具体的应用场景和要求选择合适的传感元件，并进行相应的电路设计和优化，以确保输出信号的精度和稳定性。
2. 信号处理电路的设计和优化：信号处理电路是电子式电流互感器的核心部分，对输入信号进行放大、滤波、线性化等处理，直接影响到输出信号的精确性和稳定性。
需要设计合适的信号处理电路，并对其参数进行优化，以提高电子式电流互感器的性能。
3. 精度和稳定性的改进：电子式电流互感器的精度和稳定性是评价其性能的重要指标，需要通过优化电路设计、采用高精度元件和合理的校准方法等手段，不断改进其精度和稳定性，以满足电力系统对电流测量的高要求。
4. 抗干扰和抗干扰能力的提高：电子式电流互感器在实际应用中常常会受到电磁干扰、温度变化、供电波动等因素的影响，因此需要采取相应的抗干扰措施，如屏蔽设计、热稳定性改善、供电电路设计等，提高电子式电流互感器的抗干扰能力。
5. 多功能和集成化设计：随着电力系统的发展，对电流互感器的要求也越来越高，需要它具备多种功能和集成化设计，如测量范围广、变比可调、输出电流或电压信号、输出数字信号等，以满足不同场景下的需求。
电子式电流互感器的技术及研究
电子式电流互感器的技术及研究电子式电流互感器是一种用于测量电流的装置，它采用了先进的电子技术来实现电流的测量和传输。
随着电力系统的发展和电力监测技术的进步，电子式电流互感器在电力系统中的应用越来越广泛，成为了电力系统监测和控制的重要组成部分。
本文将从技术原理、研究现状和发展趋势等方面对电子式电流互感器进行详细的探讨和分析。
一、技术原理传统的电流互感器是通过电磁感应原理来实现电流的测量，它们通常由铁芯线圈和二次绕组组成。
虽然传统电流互感器在稳定性和可靠性方面表现良好，但是其体积大、重量重、响应速度慢等缺点限制了其在一些特殊场合的应用。
而电子式电流互感器则采用了先进的电子技术来实现电流的测量，其主要原理是通过传感器感知电流信号并将其转化为电压信号，然后通过信号处理电路进行放大、滤波和数字化，最终输出一个与电流大小成正比的数字信号。
电子式电流互感器的特点是体积小、重量轻、响应速度快、精度高和抗干扰能力强。
二、研究现状目前，电子式电流互感器的研究重点主要集中在以下几个方面：1. 传感器技术：传感器是电子式电流互感器的核心部件，影响着整个系统的测量精度和稳定性。
目前，传感器技术已经取得了很大的进步，涌现出了许多高精度、宽频带、低功耗的传感器产品。
一些新型的传感器材料和结构设计也为电子式电流互感器的发展提供了新的可能性。
2. 信号处理技术：电子式电流互感器的信号处理技术对测量精度和抗干扰能力至关重要。
目前，数字信号处理技术已经成熟，可以实现对电流信号的高效处理和分析，从而提高了测量精度和抗干扰能力。
3. 通信技术：随着智能电网和电力物联网的发展，电子式电流互感器需要具备远程监测和控制能力。
通信技术的发展对电子式电流互感器的应用具有重要意义。
目前，无线通信技术、物联网技术和云计算技术已经被应用到电子式电流互感器中，实现了对电流信号的长距离传输和远程监测。
三、发展趋势基于对电子式电流互感器技术的研究和分析，我们可以预见电子式电流互感器在未来具有以下发展趋势：1. 高精度化：随着传感器技术的进步，电子式电流互感器的测量精度将不断提高，可以满足对电流测量精度要求越来越高的需求。
电子式电流互感器的技术及研究
电子式电流互感器的技术及研究电子式电流互感器是一种新型的电力系统装置，它主要用于测量电力系统中的电流大小。
它通过采用数字化技术，将电流信号转化为数字量，并传送到监测系统中进行处理。
与传统的电流互感器相比，电子式电流互感器具有体积小、重量轻、运行可靠、精度高等优点，因此在电力在线监测系统中得到了广泛的应用。
本文将分析电子式电流互感器的技术及研究现状。
电子式电流互感器主要由电路板、传感器和数字信号处理器组成。
传感器是该电流互感器的核心部件，它采用霍尔效应或电阻式电流传感器，通过对电流信号进行采集和变换，使其达到数字化处理的要求。
采用霍尔效应的传感器是采用霍尔元件来检测传感规模的技术。
电阻式电流传感器是一种利用高精度电阻进行电流检测的技术。
在电子式电流互感器中，传感器就像一个供电的被测元件，它的电压信号输出接到信号放大器上，经过放大和滤波后，达到翻倍电路的输入端口。
翻倍电路工作时，输出信号是输入信号的两倍大小。
这个输出信号再经过数字信号处理器的处理，转换为数字化信号，并传送到监测系统中进行处理和展示。
（一）传感器技术传感器是电子式电流互感器的核心部件，它决定着整个系统的性能。
目前市场上的电子式电流互感器的传感器主要分为两类：霍尔传感器和电阻传感器。
其中，霍尔传感器的响应速度快，精度高，干扰信号小；而电阻传感器在测量稳定性和信噪比方面表现更稳定。
为了提高电子式电流互感器的精度，当前研究主要集中在降低误差来源，减小温度对测量精度的影响，提高传感器的线性度等方面。
同时，还在开发新材料，如氧化铝陶瓷，提高传感器的稳定性和耐温性。
（二）数字信号处理技术数字信号处理是电子式电流互感器的另一个核心技术。
它主要对转换后的电流信号进行处理。
目前，数字信号处理技术在电子式电流互感器中的应用主要有两个方向：一是提高信号的精度和分辨率；二是提高设备的抗干扰能力和可靠性。
在提高信号精度和分辨率方面，目前主要采用信号平均和数字滤波的方法。
电子式互感器数字接口及其同步技术的研究与设计的开题报告
电子式互感器数字接口及其同步技术的研究与设计的开题报告一、课题背景与研究目的电力系统中，电子式互感器是重要的测量、保护元件之一，具有小型化、高精度、全数字化等优势。
为了满足新能源和智能电网的发展需求，电子式互感器的数字接口及同步技术已经成为研究的热点，其研究的主要目的是提高互感器的功能、性能和可靠性。
本文拟对电子式互感器数字接口及同步技术进行研究与设计，旨在实现互感器的数字化、网络化，并提高其同步精度和可靠性。
二、研究内容1.电子式互感器数字接口的设计：以IEC61850协议为基础，采用互联网技术，设计数字接口，实现互感器与远程监控系统的互联互通。
2.电子式互感器同步技术的研究：通过GPS同步和IEEE1588同步技术，提高互感器同步精度和可靠性。
3.电子式互感器同步测量系统：搭建互感器同步测量系统，对同步精度进行测试评估，为互感器同步技术的进一步研究提供数据支持。
三、研究意义电子式互感器数字接口及同步技术的研究与设计，将有助于实现电力系统的自动化、数字化和智能化，提高电力系统的可靠性和稳定性。
同时，该研究还将为新能源和智能电网的发展提供技术支持和保障。
四、研究方法本文将采用实验研究和理论分析相结合的方法，通过对电子式互感器数字接口和同步技术的研究和实验，获取实验数据和理论模型，并进行数据分析和理论探讨，最终实现电子式互感器数字接口及同步技术的研究和设计。
五、预期成果1.完成电子式互感器数字接口的设计，并对其进行实验测试。
2.研究电子式互感器同步技术，提高其同步精度和可靠性，并设计同步测量系统进行测试评估。
3.提出电子式互感器数字接口及同步技术发展的建议，并形成相关技术论文和专利申请。
六、研究计划第一年：研究电子式互感器数字接口，设计实验方案和试验系统，进行数字接口的设计，并开展相关实验。
第二年：研究电子式互感器同步技术，进行同步精度和可靠性测试，并搭建同步测量系统，开展相关实验。
第三年：总结和分析前两年的研究成果，提出电子式互感器数字接口及同步技术发展的建议，并形成论文和专利申请。
电子式电流互感器的技术及研究
电子式电流互感器的技术及研究
电子式电流互感器主要是指一种基于电子技术原理的电流互感器。
相比于传统的电流互感器，电子式电流互感器具有响应速度快、精度高、体积小、重量轻等特点。
它不仅可以测量电流的大小，还能够提供相应的数字信号，以方便系统对电流值的处理和控制。
电子式电流互感器的技术方案主要包括电感耦合技术、传感器技术、数字信号处理技术等。
其中，电感耦合技术是电子式电流互感器的核心技术之一。
通过将电流信号转换为磁场信号，并使其通过铁磁芯圈的磁通量变化而诱导出电势差，从而实现电流互感器的功能。
电感式电流互感器构建时，主要是将一根漏磁线圈绕制在铁磁芯环上，通过漏磁线圈感应出来的电势差和输出电路进行相应的处理，最终得到互感器的输出值。
相比于传统的电流互感器，电子式电流互感器在铁磁芯的选择、漏磁线圈的绕制、输出电路的设计等方面，都具有更高的技术要求和设计难度。
在电子式电流互感器的技术应用方面，主要有以下几个方向：
（1）高精度测量：由于电子式电流互感器的精度高，故可以有更加精细的电流测量和控制，以满足各种工业需求。
（2）数字信号处理：电子式电流互感器输出的信号为数字信号，与传统的模拟信号相比，具有更好的稳定性和抗干扰能力，可以大大提高控制系统的响应速度。
（3）高压环境应用：电子式电流互感器相比于传统的电流互感器，可以更好地适应高压环境，能够保证稳定的测量精度和输出信号强度。
（4）免维护应用：电子式电流互感器由于采用了数字信号处理技术，可以实现远程监控和维护，减少因传统维护带来的人力和时间成本。
电子式互感器研究重点
互感器中的研究点这是我总结的互感器中的几个研究点，分别是互感器高压侧数据采集、高压侧采集器电源、合并单元、积分器、接口、罗氏线圈的改进、全光纤互感器等七个方面，概述了他们的原理、现状以及研究难点。
最后还有我对这些研究点的看法。
一、互感器高压侧数据采集精度小结（一）原理数据采集这是互感器的的重点。
电子式互感器的在一次端将获取的高压数据直接传输给二次端，那么数据就会很容易受到干扰，使得测量产生误差。
如果能够用一些手段对一次端的数据进行数据采集，然后再传输出去，这样就能解决数据被干扰的问题。
通过采用TMS320LF2407的DSP芯片、PGA、FPGA等硬件和二次插值理论等算法，提高数据采集的精度和实时性。
（二）现状很多文章里面提到的方法都能达到IEC和GB规定的准确度0.2级。
（三）研究难点1、温漂对算法和光纤通信的影响，还有就是对模拟运算放大器零点漂移，使得AD转换测量结果发生偏差，晶振频率的改变会影响采样周期，导致计算误差2、电子互感器在A／D转换的过程中存在较大的角度误差二、高压侧采集器电源小结（一）原理有源式电子式互感器在运行过程当中，高压侧的采集器必须有电源供电。
目前主要有3种方式：第一种是母线取能，主要用一个小CT从母线上直接获取能量，经整流、滤波、稳压可当电源；第二种是激光供电，在低压侧通过激光器将电能转换为光能，再通过光纤将能量传送到高压侧，经光电池把光能转变为电能，通过稳压后变成稳定的电源；第三种是通过太阳能电池板、风能等自然新能源供电（二）、现状低功耗也是一种设计方式，在上面三中解决方式的基础上运用低功耗的设计电路来节能。
但是也有一种是无接触功率传输技术，适用于电子式互感器的直流电源设计的原理，达到了输出功率稳定。
可靠等特点，满足了电子式互感器高压侧对信号处理工作电源的要求。
激光供电供电是研究的热门，也有很多的优点，结合母线供电效果更加。
如果能将合并单元也作为一个供电源，也是不错的设计（好像没有人这么设计）。
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摘 要 ： 字化 变电站 中电子 式互感 器与二 次设 备 的数 字接 口是 变电站 自动化 技 术的 一 个 关键 数 点 ， 文分析 了 电子 式 互感 器标 准和 ＩＣ １ ５ 准 中对数 字量 输 出的要 求 ， 该 Ｅ ６ ８ ０标 并给 出数 字接 口数 字 量通信 帧 的 实现 方 案。在 此基 础上 ， 出 了一 种基 于现 场 可编 程 门阵 列 （ Ｐ Ａ） 数 字信 号 处 理 提 ＦＧ 和 （ Ｓ ） 术的接 １设 计 方案 ， ＤＰ 技 ３ 详细介 绍 了硬 件 和软 件设 计方 法 。试 验 结果表 明 ， 该方 案 可 以很 好 地
Ｏ 引 言
为 了将 电子 式 互 感 器用 于 变 电 站 自动 化 系统 ，
待 解决 的关 键 问题 之 一就 是互 感器 与变 电站二 次设
图１ 所示 ， 式互感器 的 内容参见 文献 ［ — ］ 电子 １ ２。
备 之 间的接 口问题 。 电子 式互 感器 不仅 能简 化二 次 设备 ， 而且 能提 高 整 个 系 统 的准 确 度 和 可靠 性 。接 口的标 准化 还可 促使 变 电站 自动化 通 信控制 系 统的 优化 ， 并最 终实 现变 电站 内的信息 共享 和 系统集 成 。
ｍｕ ｉ ａｉ ｎ ｆａ ｃ ｅ ｎ ｃ ｔｏ ｒ ｍｅ ｓ ｈ ｍｅ．Ｏｎ ｔ ｉ ａ ｉ ，ｔ ｓｐ ｐｅ ｕ ｓｆ ｒ ｒ ａ ｅ ｎ ｆｅｄ ｐ ｏ ｒ ｍｍａ ｌ ａｅ ｒ ｈ ｓｂ ｓｓ ｈｉ ａ ｒｐ ｔ ｏ ｗａ ｄ ａ ｂ ｓ ｄ ｏ ｉｌ ｒ ｇ ａ ｂ ｅ ｇ ｔ ｓａ —
・
４ ０・
工业仪表与 自动化装置
２１ ０ ２年第 ２期
电子 式 互 感 器 数 字接 口 的研 究 与设 计
杨新华 ， 玉洋 韩永军 殷 ，
（． １ 兰州理 工 大学 电气 工程 与信 息工程 学院 ；． 肃省 工业 过程 先进控 制 重点 实验 室 ， ２甘 兰州 ７０５ ） ３００
实现 数 字接 口。
关键 词 ： 电子 式互 感器 ； 并 单元 ； 场 可编程 门阵列 ； 字信 号 处理 ； 合 现 数 网络 通信模 块 中 图分 类 号 ：Ｍ ３ Ｔ ９ 文 献标 志码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ０— ６２ ２ １ ）２— ００— ４ １０ ０ ８ （０２ ０ ０４ ０