感应分流器误差理论研究及补偿模块设计

发布时间：2020-08-06 07:43

【摘要】：在电力系统安全稳定运行日益重要的今天。电流互感器作为一种为电力系统提供计量、测量和保护的重要设备,电流互感器的工作性能会直接影响到电流测量、计量的准确性和输变电保护装置动作的准确可靠性。作为一种特殊的自耦式电流互感器,感应分流器被高效运用于电流互感器检定以及电流比较仪的量程扩展,特别适用于工频小电流量值溯源。在感应分流器的测量过程中存在铁芯中的励磁误差,这种励磁误差存在于感应分流器的测量原理之中,依靠感应分流器的绕制和材料选用等电工方面的方法不能够消除这种误差。针对这一问题,采用一种电子式的方法来减小或者消除感应分流器的励磁误差就成为提高感应分流器精度的一种发展趋势和研究热点。本文开展了感应分流器有源补偿技术研究,分析了感应分流器的理论模型和误差原理,研究了感应分流器的误差特性和电流互感器常用的误差补偿方法,在此基础上研究了有源电子补偿的技术,通过对比互感器有源补偿的多种方法,提出了感应分流器的电子补偿技术和基于PID的误差补偿技术,设计了具有低误差、高信噪比、良好电磁兼容特性的电子补偿模块以及一种基于PID控制的误差补偿模块,电子补偿模块包含四个部分:电压放大器,积分器,低通滤波器。积分器实现积分功能并且抑制积分漂移,电压放大器可适当调节信号的放大倍数,低通滤波器提高信噪比。基于PID的误差补偿模块包括:放大器、加法器、主控电路、输出调节电路,通过PID控制产生感应分流器的补偿信号。本文介绍了两种设计方案的设计思路,电路设计、各部分功能以及电路调试与实验结果。在课题中选用Keil软件进行单片机C语言编译,选用Multisim和Protues软件进行电路方案仿真,并选用Altium Designer软件进行PCB电路板绘制。最后为了验证有源补偿电子电路对于感应分流器的精确度补偿效果,进行了相应的感应分流器检定线路和误差试验。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM933.1
【图文】：

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2f RC（述各个电路对信号的处理，就可以获得用于感应分流器误差补结果如图 4.8 所示：R3R1R2C3R9R8R6R4R5+- - -+ +①比例放大 ②积分电路 ③滤波电路④跟随C4U1U3U41u2u3uR7图 4. 8 电子补偿模块原理图Fig 4.8 Principle diagram of electronic compensation module

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合肥工业大学硕士学位论文界面成为应用较为广泛的EDA软件。美国国家仪器（NI）有限公司推出的以WindowCadence，Multisim软件具有更加直观的图形设真的复杂内容，这样使得使用者不需要对SPIC的进行捕获、仿真和分析设计。信号采用交流仿真，输入信号为 50Hz交流电信信号输入设计好的感应分流器电子补偿模块中：图 4.10 与图 4.11 所示：

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图 4. 11 电子补偿模块仿真实验结果Fig 4.11 Simulation results of electronic compensation moduleultisim 仿真结果可以看出，设计的电子补偿模块能够满足于对号进行放大、移相等功能。小结首先介绍了感应分流器电子补偿模块的整体结构设计，采用反偿感应分流器的励磁误差；在本章的第二节通过对电子补偿模行介绍，详细说明了该电子补偿模块的设计思路、通说说明了感应分流器误差与测量精度的影响，在第三节通过仿真软件仿块，说明了该电子补偿模块能够实现设计之处构想的功能。

【参考文献】