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82 Power System Technology Vol. 29 No. 14

電方式，這種供電方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，但存在死區(qū)，即母線負(fù)荷較小時(shí)不能正常供電。

本文對(duì)有源電子式電流互感器的高壓側(cè)電路進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種新的設(shè)計(jì)方案，對(duì)電路的軟硬件具體實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了詳盡的論述。該設(shè)計(jì)方案能夠克服低頻干擾，進(jìn)行相位補(bǔ)償，并使高壓側(cè)供電電路在電網(wǎng)大電流和空載小電流下保持穩(wěn)定的電壓輸出。

（如圖2所示），沒(méi)有磁飽和、動(dòng)態(tài)范圍小等問(wèn)題。載流導(dǎo)線從Rogowski線圈中心穿過(guò)，導(dǎo)線上有電流通過(guò)時(shí)線圈兩端的感應(yīng)電勢(shì)為

e(t)= Mdi(t)/dt (1) 式中 M為Rogowski線圈的互感。

i(t)

2 電子式電流互感器的工作原理

電子式電流互感器通過(guò)光學(xué)傳感頭將一次高壓側(cè)的大電流轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，再通過(guò)光纖傳遞到二次低壓側(cè)，在二次低壓側(cè)做一定的處理后再以模擬量或數(shù)字量形式輸出供測(cè)量和保護(hù)使用。一次電流傳感器可采用光學(xué)元件，也可采用空心線圈。

電子式電流互感器可根據(jù)傳感頭部分是否需要電源分為有源型和無(wú)源型兩類。本文研究的有源電子式電流互感器的高壓側(cè)電路的具體工作原理如圖1所示。高壓側(cè)包括羅果夫斯基（Rogowski）線圈、積分電路、模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換芯片、主控CPU、供電電路。電流信號(hào)通過(guò)Rogowski線圈獲��；A/D芯片采用了具有16位轉(zhuǎn)換精度的逐次逼近型高速A/D MAX1166；主控CPU采用Intel公司的87C51單片機(jī)；高壓側(cè)電路的電源從電網(wǎng)母線上取得。逐次逼近型A/D的采樣轉(zhuǎn)換值是即時(shí)值，電子式電流互感器的高壓側(cè)通過(guò)單片機(jī)87C51來(lái)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，并通過(guò)串行通信口將讀出的轉(zhuǎn)換值利用光纖傳輸系統(tǒng)傳送到低壓側(cè)。第3節(jié)將分別討論積分電路、電光轉(zhuǎn)換和高壓側(cè)供電電路。

低壓側(cè) e(t)

圖2 Rogowski線圈 Fig. 2 Rogowski coil

Rogowski線圈的輸出信號(hào)均為源信號(hào)的微分，因此必須將微分信號(hào)還原才能得到被測(cè)的電流信號(hào)。被測(cè)電流信號(hào)可表示為

i(t)= [∫e(t)dt]/M (2)

傳統(tǒng)的積分電路中，積分電路對(duì)低頻信號(hào)的放大倍數(shù)有可能是工頻信號(hào)的很多倍，低頻干擾信號(hào)常會(huì)影響積分電路的正常工作；此外，在后續(xù)信號(hào)處理過(guò)程中也可能引入新的相移，因此積分

后還要考慮移相[8]。為使積分電路在整個(gè)低頻段的增益都很小，且積分電路還能起到相位補(bǔ)償?shù)淖饔�，，本文�?duì)基本積分電路進(jìn)行了改進(jìn)，采用了如圖3所示的新型積分電路。

Fig. 3 Diagram of improved integrated circuit

新型積分電路的傳遞函數(shù)為

2

Uoω0

=K2 (3) 2Uis+αω0s+ω0

圖1 有源電子式電流互感器的高壓側(cè)電路工作原理圖

Fig. 1 Principle diagram of circuit at high voltage side of

active power electronic current transducer

3 高壓側(cè)電路的硬件設(shè)計(jì)

3.1 改進(jìn)的積分電路

在有源電子式電流互感器中，作為一次電流采樣傳感頭的元件，Rogowski線圈是將導(dǎo)線均勻地繞在一個(gè)非磁性材料的骨架上制作而成的空心線圈

式中 K=(R3+R4)/R3；ω0=(R1R2C1C) 1/2；α=(R4/R3) (R1C+R2C1+R1C1) (ω0R1R2CC1) 1。 新型積分電路歸一化后的幅頻特性和相頻特性曲線如圖4、5所示。假定ω0=100π，新型積分電路可實(shí)現(xiàn)對(duì)工頻信號(hào)的積分，由圖4、5可見(jiàn)，積分電路的低頻特性有了較明顯的改善。通過(guò)調(diào)整ω0的大�。ǜ淖僐2、R1、C1、C），積分電路就可方便

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