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10kV 电子互感器电能质量监测系统研究（学位论文-工学）

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1、图 1 系统构成Fig1 system composing图 2 数据处理和通讯部分Fig2 the part of digital signal processing and communicating10KV 电子互感器电能质量监测系统研究陈金辉（保定电力职业技术学院河北保定 071051）摘要：本文介绍的一种新型电能质量在线监测装置，采用电子式电流、电压互感器组合互感器，一二次一体化设计，直接安装于 10KV 线路，按照国标要求采集电能质量的各项参数，通过无线传输系统，传到电能质量管理中心。关键词：电子式互感器；罗氏线圈；双 CPU；GPRS0. 引言为了弥补传统的电磁式电流电压互感器自身磁饱和的缺陷，并且更直接的反映电网的一次信息，更好的监测电能质量，本系统采用了电子式组合互感器，一二次整体设计，不改变原有系统的结构，从一次侧直接采样信号，并完成相关处理计算和数据的无线传输。1. 电子式电流互感器简介电子式电流互感器采用了罗氏（Rogowski）线圈的基本原理。一次电流通过 Rogowski 线圈得到与一次电流 I1 的时间微分成比例的二次电压 E，将该二次电压 E 进行积

2、分处理，获得与一次电流成比例的电压信号，通过微处理器将该信号进行变换、处理，即可将一次电流信息变成模拟量和数字量输出。与传统电磁式互感器相比，其优点如下：不含铁芯（或含小铁芯），不会饱和，电流互感器二次开路时不会产生高电压，保证了人身及设备的安全；二次输出为小电压信号，无需进行二次转换，简化了系统结构，减少了误差源，提高了整个系统的稳定性和准确度；安装使用简单方便，运行无需维护，使用寿命大于 30 年。2监测系统的整体结构监测系统分监测终端、通讯系统和管理中心三部分，如图 1 所示。监测终端为电能质量监测装置，电量采集直接取自电力系统的一次侧，互感器内部集成数据处理板。数据终端配有两种通讯方式短距离无线数传和 GPRS 移动网络。利用短距离无线数传技术，可在装置附近用笔记本或计算机接收实时或时段的数据；而移动GPRS 网络则可将监测数据传到远方控制管理中心。监测中心配有监测分析软件，可进行数据显示、站点管理、电能质量分析等功能，充分满足企业用户或电力局对电网电能质量监测、分析的要求。3终端监测装置终端监测装置采用武汉天瑞特制的三相宽频高户外干式电力组合互感器，底座内部装有数据处理和通

3、讯模块。此电力组合互感器由三台常规电压互感器和三台 TECT-10 型电子式电流互感器组装而成。装置电源直接取自电压互感器的二次输出。以下详细介绍各部分。现场电量输入部分：监测装置安装于 10KV 线路上，现场电量直接输入组合互感器。三相电压的二次输出均为 100V，三相电流的二次输出为 1200mv 电压信号。装置电源部分：装置电源取自组合互感器的 PT 二次电压。取任一相电压经滤波整流稳压变换后，得到+ 15V、+ 5V 供各芯片和模块使用。任一相电压出现故障后，可自动切换到其它相，以保证装置的正常运行。数据处理和通讯部分：如图 2 所示，由于电流已为小电压信号，可直接进入处理板，而电压还需经过 100/2.5V 的变换器方可输入处理板。处理板上集成了放大、滤波等信号条理电路，A/D 转换电路，信号处理和通讯部分，并通过串口连接通讯模块 Zigbee 和 GPRS，依靠无线网络与管理中心进行数据传输。监测软件部分：由于装置直接挂于 10KV 电网，没有显示系统，所以所有的电能质量数据只能通过无线网络传到监管中心，而监管中心必须运行相应的监测软件，才能察看、分析实时或历史数据。此外，监测分析软件还可生成各种报表、图形、曲线，方便监管人员对电能质量进行分析。4结束语电子式互感器具有测量精度高、测频范围宽、无磁饱和的优势，同时信号直接取自电网一次侧，因此基于组合电子式互感器、双 CPU 和无线通讯的新型电能质量在线监测装置具有较高的测量精度和较强的实时信号处理能力，更能得到精确的测量数据，真实的反映电网的运行状况，能完全满足当代电力系统高端电能质量监测和谐波分析的需要，具有广阔的应用前景。

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