基于新型钳形Rogowski线圈的电流互感器在线校验系统技术方案

基于新型钳形Rogowski线圈的电流互感器在线校验系统，包括新型钳形Rogowski线圈传感头、无线传输器、信号通过分析模块、上位机。所述新型钳形Rogowski线圈传感头包括两块PCB板、钳形Rogowski线圈、屏蔽罩，两块PCB板与钳形Rogowski线圈固定放置于屏蔽罩中。两块PCB板平面与钳形Rogowski线圈平面垂直，当线圈闭合紧密时，两块PCB板平行，且两块PCB板的延长线经过线圈中心连成一条直线，第一块PCB板PCB1固定在与钳形Rogowski线圈左半圆中心线夹角135°处，第二块PCB板PCB2固定在与钳形Rogowski线圈右半圆中心线夹角45°处。钳形Rogowski线圈通过连接线连接信号通过分析模块。本发明专利技术在变电站现场测量时实现了装置自身准确度的自诊断，从而保证了测量准确度，克服了常用钳形电流表法存在的易受开口气隙大小影响、准确度不高的问题。

Current transformer on-line calibration system model based on Rogowski coil clamp

A model of Rogowski coil current transformer on-line calibration system based on Rogowski model, including clamp coil sensor head, wireless transmitter, signal through the analysis module, PC. The new clamp Rogowski coil sensor head consists of two PCB boards, a Rogowski coil and a shielding cover, two PCB boards and a Rogowski coil placed on the fixed shield. The two PCB boards and Rogowski coil clamp plane perpendicular to the plane, when the coil is closed tightly, two PCB boards and parallel extension line of two PCB boards through the center of the coil of a straight line, the first PCB PCB1 board is fixed on the clamp and the left semicircle Rogowski coil center line angle of 135 degrees, second PCB boards PCB2 and Rogowski are fixed on the clamp coil right semicircle center line angle of 45 degrees. A Rogowski coil by connecting the signal through the analysis module connecting line. The present invention in substation measurement to realize the self diagnosis accuracy of the device itself, so as to ensure the accuracy of measurement, to overcome the common law on ammeter being sensitive to the opening of the air gap size effect and low accuracy problem.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统测量领域，具体涉及一种基于新型钳形Rogowski线圈的电流互感器在线校验系统。
技术介绍
目前，不论是传统互感器还是电子式互感器的校验都停留在离线校验阶段，缺乏可以在带电状态下对互感器进行监测的有效手段，而且缺乏相应的校验规范，从而限制了互感器的提高和完善，也制约了其在数字化变电站中的推广应用。目前电子式互感器在现场校验时一般采用电磁式电流互感器作为标准电流互感器，现有的现场校验所使用的标准互感器体积大、重量重、动态范围小，不利于现场操作。目前互感器校验时，通常需要对线路停电，导致校验过程十分复杂，给供电公司和用户带来诸多不便，且不利于互感器最大限度的利用。因此对互感器的在线实时误差校验显得尤为重要。Rogowski线圈作为一种电流传感器，由于具有体积小、重量轻、测量频带宽、动态范围大的特点，可采用钳形Rogowski线圈作为标准电流互感器，可以实现对电流互感器的带电安装和校验。但是钳形Rogowski线圈在安装过程中容易存在开口气隙，影响测量精度，因此钳形Rogowski线圈的开口气隙自校准是研究难点。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于新型钳形Rogowski线圈的电流互感器在线校验系统，由于采用气隙自校准方式，在变电站现场测量时实现了装置自身准确度的自诊断，从而保证了测量准确度，克服了常用钳形电流表法存在的易受开口气隙大小影响、准确度不高的问题。该系统具有体积小、重量轻、结构简单等优点，准确度可达0.05级，现场使用时可移动性强。同时，新型钳形Rogowski线圈开口气隙自校准过程的数据经过无线传输装置传输，与校验过程数据通道相互独立，可分开保存，以便于深入挖掘分析，保证了数据的独立性。本专利技术采取的技术方案为：一种新型钳形Rogowski线圈传感头，包括两块PCB板、钳形Rogowski线圈、屏蔽罩，两块PCB板与钳形Rogowski线圈固定放置于屏蔽罩中。两块PCB板平面与钳形Rogowski线圈平面垂直，当线圈闭合紧密时，两块PCB板平行，且两块PCB板的延长线经过线圈中心连成一条直线，第一块PCB板PCB1固定在与钳形Rogowski线圈左半圆中心线夹角135°处，第二块PCB板PCB2固定在与钳形Rogowski线圈右半圆中心线夹角45°处。基于新型钳形Rogowski线圈的电流互感器在线校验系统，包括新型钳形Rogowski线圈传感头、无线传输器、信号通过分析模块、上位机。所述新型钳形Rogowski线圈传感头包括两块PCB板、钳形Rogowski线圈、屏蔽罩，两块PCB板与钳形Rogowski线圈固定放置于屏蔽罩中。两块PCB板平面与钳形Rogowski线圈平面垂直，当线圈闭合紧密时，两块PCB板平行，且两块PCB板的延长线经过线圈中心连成一条直线，第一块PCB板PCB1固定在与钳形Rogowski线圈左半圆中心线夹角135°处，第二块PCB板PCB2固定在与钳形Rogowski线圈右半圆中心线夹角45°处。钳形Rogowski线圈通过连接线连接信号通过分析模块，信号通过分析模块连接被测电流互感器，信号通过分析模块连接上位机。无线传输器放置于屏蔽罩外侧表面，无线传输器通过连接线与两块PCB板相连接。所述PCB板尺寸为7cm×7cm，为双面板，每个面上有5圈自内向外的导线，PCB板厚度1.6mm。所述钳形Rogowski线圈厚度为6mm，内径为64mm，外径为84mm，匝数为600。一种电流互感器在线校验方法，在新型钳形Rogowski线圈传感头安装完成后，进行开口气隙自校准，自校准方式为：第一块PCB板PCB1和第二块PCB板PCB2通过串联输出电压信号，经由高压侧信号采集单元采集并传输到低压侧信号处理单元，在信号处理单元中将信号放大，并完成电压量与开口气隙大小的函数转换，操作人员根据开口气隙大小，对传感头进行夹紧操作。一种电流互感器在线校验方法，钳形Rogowski线圈和两块PCB板同时开合，两块PCB板之间的夹角与钳形Rogowski线圈左右半圆之间的夹角相同。一种电流互感器在线校验方法，新型钳形Rogowski线圈传感头线圈闭合紧密时，第一块PCB板PCB1、第二块PCB板PCB2相连成一条直线，串联输出电压近似为0，当线圈闭合不太紧密存在开口气隙时，第一块PCB板PCB1、第二块PCB板PCB2具有一定的夹角，串联输出电压增大，电压与开口气隙大小近似成指数关系。一种电流互感器在线校验方法，第一块PCB板PCB1、第二块PCB板PCB2串联输出电压量，通过无线传输器传输到远端接收装置，进行开口气隙大小转换，并由操作员进行钳形Rogowski线圈开口气隙的调整。本专利技术一种基于新型钳形Rogowski线圈的电流互感器在线校验系统，技术效果如下：1)、根据两块PCB板串联电压输出与线圈开口气隙之间的非线性关系，在安装好传感头以后，首先根据PCB串联电压输出判断开口气隙大小，若开口气隙大于某一个阈值，则对线圈开口进行夹紧，直到开口气隙小于该阈值，钳形Rogowski线圈闭合紧密。基于上述方式的开口气隙自校准，使得钳形Rogowski线圈的测量过程不受开口气隙的影响，测量准确度提高。2)、新型钳形Rogowski线圈开口气隙自校准过程的数据，经过无线传输装置传输，与校验过程数据通道相互独立，可分开保存，以便于深入挖掘分析，保证了数据的独立性。3)、新型钳形Rogowski线圈传感头体积小、重量轻，总重量不超过2kg，操作方便简单，测量范围0～100A，准确度达到0.05级，非常适合变电站现场使用。4)、钳形Rogowski线圈和两块PCB板放置于屏蔽罩内，在变电站现场使用时抗干扰能力强。附图说明图1为本专利技术系统连接示意图。图2(a)为本专利技术的钳形Rogowski线圈输出幅值与开口气隙之间的关系图。图2(b)为本专利技术的钳形Rogowski线圈输出相位与开口气隙之间的关系图。图3(a)为本专利技术的线圈闭合紧密时，两块PCB板位置图。图3(b)为本专利技术的线圈存在开口气隙时，两块PCB板位置示意图。图4为本专利技术的两块PCB板串联连线示意图。图5为本专利技术的钳形Rogowski线圈输出电压与开口气隙大小近似成指数关系图。其中，标记4表示两块PCB板串联连线。具体实施方式原理分析：钳形Rogowski线圈作为电流互感器，其测量精度受到开口气隙的影响，线圈输出幅值变化量随开口气隙增大而增大，在1mm开口气隙范围内，幅值变化量达到0.2％。为了对线圈进行开口气隙校准，本专利技术在钳形Rogowski线圈特定位置放置两块PCB板，均与线圈平面垂直，且当线圈闭合紧密时，两块PCB板成平行，且两块板的延长线经过线圈中心连成一条直线。通过检测PCB板的输出量，将两PCB板串联输出电压量通过无线传输器6传输到基于C8051F单片机的远端接收测控装置，进行开口气隙大小转换，指示操作员对钳形线圈开口气隙进行调整，从而实现钳形Rogowski线圈的气隙自校准。新型钳形Rogowski线圈在安装之前可实现对开口气隙的自校准，大大提高了标准电流互感器的校验准确度。进行自校准后的传感头输出信号经采集单元采集，由信号传输单元传输至低压侧信号处理单元，进行信号的合并和处理，从而进行在线校本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型钳形Rogowski线圈传感头，其特征在于：包括两块PCB板(2)、钳形Rogowski线圈(1)、屏蔽罩(3)，两块PCB板(2)与钳形Rogowski线圈(1)固定放置于屏蔽罩(3)中；两块PCB板平面与钳形Rogowski线圈(1)平面垂直，当线圈闭合紧密时，两块PCB板平行，且两块PCB板的延长线经过线圈中心连成一条直线，第一块PCB板(PCB1)固定在与钳形Rogowski线圈(1)左半圆中心线夹角135°处，第二块PCB板(PCB2)固定在与钳形Rogowski线圈(1)右半圆中心线夹角45°处。

【技术特征摘要】
1.一种新型钳形Rogowski线圈传感头，其特征在于：包括两块PCB板(2)、钳形Rogowski线圈(1)、屏蔽罩(3)，两块PCB板(2)与钳形Rogowski线圈(1)固定放置于屏蔽罩(3)中；两块PCB板平面与钳形Rogowski线圈(1)平面垂直，当线圈闭合紧密时，两块PCB板平行，且两块PCB板的延长线经过线圈中心连成一条直线，第一块PCB板(PCB1)固定在与钳形Rogowski线圈(1)左半圆中心线夹角135°处，第二块PCB板(PCB2)固定在与钳形Rogowski线圈(1)右半圆中心线夹角45°处。2.基于新型钳形Rogowski线圈的电流互感器在线校验系统，包括新型钳形Rogowski线圈传感头、无线传输器(6)、信号通过分析模块(8)、上位机(10)，其特征在于：所述新型钳形Rogowski线圈传感头包括两块PCB板(2)、钳形Rogowski线圈(1)、屏蔽罩(3)，两块PCB板(2)与钳形Rogowski线圈(1)固定放置于屏蔽罩(3)中；两块PCB板平面与钳形Rogowski线圈(1)平面垂直，当线圈闭合紧密时，两块PCB板平行，且两块PCB板的延长线经过线圈中心连成一条直线，第一块PCB板(PCB1)固定在与钳形Rogowski线圈(1)左半圆中心线夹角135°处，第二块PCB板(PCB2)固定在与钳形Rogowski线圈(1)右半圆中心线夹角45°处；钳形Rogowski线圈(1)通过连接线(5)连接信号通过分析模块(8)，信号通过分析模块(8)连接被测电流互感器(7)，信号通过分析模块(8)连接上位机(10)；无线传输器(6)放置于屏蔽罩(3)外侧表面，无线传输器(6)通过连接线与两块PCB板(2)相连接。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振华，闫苏红，胡蔚中，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42