工业电流互感器频率特性分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com《电气应用》2006年第25卷第11期工业电流互感器频率特性分析郭书友李夏青(1．北京化工大学信息科学与技术学院1000292．北京石油化工学院信息工程学院102617)摘要介绍了一种新颖的测量工业电流互感器传变频率范围的实验方案，并基于Lab—VIEW和Matlab软件利用现代数字信号处理技术对实验数据进行处理和分析。分析结果表明该实验方案十分理想。关键词电流互感器频率响应暂态电流带宽号和二次侧的感应输出信号。1引言由于实验要求开关的控制速度要快，开关闭合电流互感器(C

2、urrentTransformer，CT)作为瞬间电路中流过的电流又很大，所以这些条件对实电流传变元件，广泛应用于电力系统监控、保护等验设备的要求也就很严格。领域。随着微机保护和电力系统自动化在电网中的首先，实验所用的开关需要具备动作灵敏性，普遍使用，导致保护装置所需的电网运行信息向高因为如果开关的动作速度不够快，测量结果就可能频方向发展，目前使用的电流互感器的频带宽度有会严重影响到电流互感器的频带范围，同时开关还大小、频率特性如何测量等问题有待进一步研究。要有良好的频繁开闭大电流和很强的灭弧能力，鉴因此研究CT频率传

3、输特性，设计合理且实用的测于此，实验采用接触器来进行控制，以满足上面的量方法，具有十分重要的意义。传统的测量电流互要求。其次，在开关闭合瞬间由于流过采样电阻的感器传变频率的方法，需要频率连续可调的大功率电流很大，最大可以达到大约49A，所以如果采样电源，此种电源难以找到。因此，使用大功率直流电阻不足够小，那么就会在采样电阻两端产生很大电源，配以适当的控制电路，产生脉冲电流，结合的电压，此电压就要求该电阻必须是个大功率的采现代信号处理方法，对Lcz一35型电流互感器的样电阻，更重要的是这个电压可能会对数据采集卡频带进行测

4、量，取得了令人满意的效果。造成损害，同时也会额外地引入一定的干扰信号，给后部分的数据分析增加不必要的困难。所以，该2测量方案实验选用了一个低阻值、大功率的采样电阻来解决如前所述，根据实际的实验条件，设计测量电以上的问题。另外，为了避免电流互感器通过大电流互感器带宽的电路接线如图1所示。获取电流互流时出现饱和现象，采用Lcz一35型工业电流互感器一、二次侧信号的主要思路是在直流电源输出感器，其额定电压为35kV，额定一次电流为稳定的前提下，利直流电源1O00A，而实验用的可调直流电源输出的额定电压用开关S的突然闭T为48

5、V、额定电流为50A，所以确保CT不会出现合来产生一个瞬问开关饱和状态。最后，如果数据采集卡的频率偏低，则近似脉冲电流，以会使测量结果严重失真，得不到准确的CT的带此充当电流互感器CT宽，使用的数据采集卡是美国NI公司生产的一次侧的高频突变DAQ一5112卡，该卡的采样频率高达100MHz，信号，同时利用高采样电阻因此该采样频率也足以满足实验要求。频数据采集卡的03数据处理及分析通道和1通道来分别获取电流互感器首先，0、1通道采集到的电流互感器一、二的一次侧的突变信图1实验接线图次侧的原始波形经过适当截取和平滑滤波后得

6、到如一29—维普资讯http://www.cqvip.com{ill气应用》2006年第25卷第11期工业电流互感器频率特性分析图2所示的波形图。>，

7、认为是由一个一阶微分环节和一个传递函数串联构成的，因此，要想得到电流互感器的传输频率特性，还需要再对奇对称后的二次侧信号进行一次积分，积分后的波形如图4所示。321》出0脚一l(a)CT一次3-2zs嘲嘲嘲豳阑剿脚阐隧嘲嗍嘲-L3数据点数(个)毒晷·s睡鳓阐嗍髓(b)对图2b奇对称4周期延拓后的波形·豳獭豳嗍删豳m闽图3对图1处理后的波形o-s嘲嘲嘲嘲舳豳m网。嘲掰啪嗍

8、嗍稀一0'50IIlllRIllllllllRillllllRI200000400000600000数据点数(个)之趟弹靼笪I(b)CT二次OOOl864图2CT一、二次侧经过平滑滤波、截取后的波形由于时域的取样对应于频域的周期延拓，所以如果直接对CT的一次侧信号进行傅里叶变换，那么原始信号尾部的强冲击下降沿将会把它的上升沿部分的高频分量淹没，这样就不能准确测量出CT图4对图2b进行积分后的波形的通频带。因此本文采取对CT一次侧原始信号进分别对图3b和图4的波形进行傅里叶变换后行偶对称的方法来解决这个问题，同时需相应地

9、将即可得到电流互感器的幅频特性曲线，同时为了便CT的二次侧信号进行奇对称。为了使电流互感器于对电流互感器幅频特性曲线进行细节分析，在信的一、二次侧原始信号的傅里叶变换后的能量更号处理的过程中对传递函数进行了归一化处理，如强，分析的结果更准确，将以上对称后的信号又进图5所示。行4周期延拓如图3所示。对电流互感器暂态特性的实验研究，从