柔性Rogwski线图及其在电气设备绝缘在线监测中的应用

摘要

近年来随着电力系统电网电压等级的不断提高及其容量的增加，对电气设备的绝缘性能要求就越强，电气设备绝缘的好坏，直接影响着电力系统能否正常运行，所以对电气设备的绝缘检测显得尤为重要。对电气设备进行绝缘检测能够及时的发现电气设备在运行中的缺陷，及时处理和预防不必要的停电造成的损失。互感器在绝缘检测中是必不可少的测量设备，传统的电磁式电流互感器暴露出很多缺陷，如易燃易爆，二次侧不能开路，测量范围小、频带窄等。而电子式电流互感器因其有着传统的电磁式电流互感器所没有的优点，如良好的绝缘性能，价格低，无饱和，测量范围大，频带宽等，已成为传统式电子式电流互感器更新换代的首选。
　　本文通过对柔性Rogowski线圈工作原理的阐述、结构的组成特点和工作状态的分析，讨论了挠性线圈制作工艺的缺点和制作理想线圈应满足的要求，针对挠性线圈不能批量生产，难以满足结构设计要求的特点，提出对PCB板型Rogowski线圈的设计，设计了基于印制电路板的新型结构的线圈，其结构简单、抗干扰能力强。Rogowski线圈用于测量时输出信号是微分信号，需要积分器对被测信号进行还原，通过对比模拟积分器、数字积分器与电子芯片组合式积分器的优缺点，进行了电子芯片式积分器的设计，成功实现了积分的功能。所设计的PCB板型Rogowski线圈解决了挠性线圈制作工艺的缺陷和结构带来的误差。最后使用设计的PCB板型Rogowski线圈和积分器对带电导线进行试验测量，检测结果比较好，能满足0.5％测量精确度要求。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景、目的及意义

1．2 Rogowski线圈国内外研究状况

1．3 本课题主要研究的内容

第2章 Rogowski线圈的工作机理及关键问题

2．1 Rogowski的工作原理

2．2 挠性Rogowski线圈材料的选择

2．2．1 骨架材料的选择

2．2．2 绕线材料的选择

2．3 不同形状的横截面积对挠性Rogowski线圈互感系数的影响

2．3．1 圆形截面骨架互感系数的推导

2．3．2 矩形截面骨架互感系数的推导

2．4 Rogowski线圈的两种工作状态

2．4．1 线圈的自积分工作状态

2．4．2 外积分工作状态

2．5 外界千扰磁场影响的分析

2．5．1 垂直于线圈磁场的影响

2．5．2 平行于线圈磁场的影响

2．6 本章小结

柔性组合式PCB型Rogowski线圈的设计与性能分析

2．7 柔性结构-组合式PCB型Rogowski线圈的设计

2．8 组合式PCB型Rogowski线圈互感系数的推导

2．9 邻相带电导线和导线偏心对测量结果影响的分析

2．9．1 邻相带电导线对测量结果影响的分析

2．9．2 母线偏心对测量结果影响的分析

2．9．3 测量误差试验

2．10 本章小结

第3章 积分器设计与实验

3．1 模拟积分器

3．1．1 无源模拟积分器

3．1．2 简单有源模拟积分器

3．1．3 带反馈环节的模拟积分器

3．2 数字积分器

3．2．1 数字积分算法的原理和特点

3．3 压频转换积分器的设计

3．3．1 压频转换器的积分器原理

3．3．2 AD7742的电压—频率特性在积分器中的应用

3．3．3 对设计的积分器引脚设置与实验

3．4 线圈—积分器组合的实验

3．5 本章小结

结论

参考文献

致谢