低功耗光電電流互感器的研究.pdf

1、電流互感器是電力系統(tǒng)中重要的計(jì)量、保護(hù)設(shè)備，其精度及可靠性與電力系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行密切相關(guān)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新的供電電壓等級(jí)不斷提高，系統(tǒng)的測(cè)量和保護(hù)精度要求不斷提高，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器由于存在結(jié)構(gòu)上的不足在運(yùn)行中日益暴露出不可克服的缺點(diǎn)，難以達(dá)到數(shù)字化和智能化的要求。因此，新型的電子式電流互感器取代傳統(tǒng)的電磁式電流互感器成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。光電電流互感器由于具有安全性能好、制造成本低、運(yùn)行精度高、體積小、重量輕和維護(hù)成

2、本低等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
　　 本文首先概述了國(guó)內(nèi)外電子式互感器的研究現(xiàn)狀以及電子式互感器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。由于高壓側(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的供能是互感器目前研制過(guò)程中存在的最大障礙，因此在此基礎(chǔ)上，綜合考慮成本、可靠性、精度和實(shí)用性等方面設(shè)計(jì)了低功耗的光電電流互感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，從結(jié)構(gòu)上根本解決高壓側(cè)的功耗問(wèn)題，整個(gè)設(shè)計(jì)主要包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)處理硬件單元、數(shù)字變換控制單元和光纖傳輸單元等。
　　 其次，本

3、文采用Rogowski線圈作為高壓電力線上保護(hù)通道的傳感頭，將Rogowski線圈的輸出數(shù)字化后，通過(guò)光纖傳送到低壓端恢復(fù)成原來(lái)的模擬信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓側(cè)電力母線電流的測(cè)量。
　　 第三，信號(hào)處理電路主要完成對(duì)采集前端信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理，該部分的硬件設(shè)計(jì)，主要包括信號(hào)的積分、濾波、極性變換等部分，圍繞系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)思想進(jìn)行芯片選型和信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)，同時(shí)將系統(tǒng)的各功能模塊先在OrCAD/PSpice中仿真，符合設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行電

4、路的設(shè)計(jì)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并改進(jìn)電路，使系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)相應(yīng)指標(biāo)的前提下功耗降到最低。數(shù)字變換單元采用TI公司的超低功耗單片機(jī)MSP430實(shí)現(xiàn)控制，其豐富的片內(nèi)外功能模塊和超低功耗的性能完全滿(mǎn)足本系統(tǒng)所要達(dá)到的要求，多種工作模式的轉(zhuǎn)換能將功耗降到最低，同時(shí)其軟件平臺(tái)IAR Embedded。Workbench能經(jīng)濟(jì)、方便的進(jìn)行相應(yīng)軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試，便于系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)的軟件部分主要包括溫度監(jiān)測(cè)、A/D采樣控制、CRC校驗(yàn)和異步收發(fā)等功能模塊。

5、設(shè)計(jì)中采用16位微功耗高速芯片ADS8325作為A/D轉(zhuǎn)換器，保障了數(shù)據(jù)采集的精確性、實(shí)時(shí)性和系統(tǒng)的低功耗性能；采用低功耗、低成本、高性能的MSP430F149芯片做控制器件，降低了系統(tǒng)的功耗提高了控制器的性能；利用光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高壓部分和低壓部分的完全電氣隔離和實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸，提高了信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_性；設(shè)計(jì)了低功耗的光纖發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路。
　　 作者對(duì)本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行了硬件測(cè)試和軟件測(cè)試，給出了測(cè)試結(jié)果并對(duì)誤差進(jìn)行了分析。論