電子式電流互感器模擬量電壓輸出的額定值.doc

a) 模擬量輸出與數(shù)字量輸出的電流互感器/電壓互感器的系統(tǒng)/準確度比較對構成元件為相同準確級的各系統(tǒng)進行比較時，采用數(shù)字量輸出的ECT和EVT的系統(tǒng)，其系統(tǒng)總準確度與采用模擬量輸出的系統(tǒng)的不一樣。見圖D.6。當采用數(shù)字量輸出的ECT和EVT時，由純數(shù)字信號傳輸引起的誤差被排除。在此情況下，只要計算精度選擇恰當，儀表因是數(shù)字值的純計算而不會增加任何誤差。在儀表中，受溫度或長期漂移影響的可能性也全部被消除。電流互感器0.2級儀表0.2級電壓互感器0.2級電纜誤差0.1%計量輸出誤差0.7%A/D1.1 常規(guī)計量系統(tǒng)ECT0.2級數(shù)字儀表無附加誤差EVT0.2級纜線無附加誤差計量輸出誤差0.4%數(shù)字輸出的ECT和EVT計量系統(tǒng)圖 D.6 常規(guī)計量系統(tǒng)與數(shù)字量輸出的ECT和EVT計量系統(tǒng)的誤差比較模擬量輸出型電子式電流互感器的技術信息b) 范圍本附錄適用于新制造的模擬量輸出型電子式電流互感器，用于電氣測量儀器和繼電保護裝置。電子式電流互感器采用電流傳感器（例如，電流互感器，霍爾效應傳感器，空心線圈（羅戈夫斯基線圈）和/或光學裝置，由二次轉換器提供模擬量電壓輸出。電子式電流互感器可以包含二次信號電纜。c) 二次輸出的數(shù)學描述當ttdr - jor/(2pf)時，二次電壓可以如下表示：式中：Ussc二次電壓對稱分量的方均根值；Us dc二次直流電壓，包括指數(shù)衰減分量；us res二次剩余電壓，包括諧波和次諧波分量；f 基波頻率；js二次相位移；t時間瞬時值；tdr額定延遲時間。d) 二次直流偏移電壓（Us dc0）直流偏移電壓是電子設備的普遍特性，這是由于電子元件需要偏壓而造成的。按照定義，它是在零輸入信號時的設備輸出上測得。正常情況下，偏移電壓可認為與信號以及輔助電源無關，因而是輸出信號的附加分量。如果電源與輸入信號有關，例如一次轉換器的電源來源于一次電流本身，則可能出現(xiàn)特殊的狀態(tài)。在這種情況下，僅在一次電流大于喚醒電流時才可以獲得穩(wěn)定的電源及其產(chǎn)生的穩(wěn)定偏移電壓。小于此最低一次電流，尤其是零值時，偏移電壓可能改變其數(shù)值。對于這種特殊情況，制造方與用戶應商討確定一個恰當?shù)腢sdc0技術要求。建議可規(guī)定最小一次電流，超過它時Usdc0依照上述定義，例如Ip0.1Ipr時Usdc0 = 5mV。e) 穩(wěn)態(tài)準確度測量的試驗電路被試ECTP1R1V1RcRectVectP2基準CTP1P2S1S2傳輸系統(tǒng)Ip模擬量輸出的二次變換器鎖定放大器Kr符號Kr基準電流互感器的額定變比V1鎖定放大器的輸入電壓R1調節(jié)同步放大器輸入電壓的負荷R1Rc基準電流互感器的額定二次負荷Vect模擬量輸出型ECT的二次電壓RectECT的額定二次負荷要求R1和Rect是高精度負荷鎖定放大器的輸入電壓應按標稱條件調節(jié)。此電壓應等于標稱額定二次電壓。圖 E.1 穩(wěn)態(tài)準確度測量的試驗電路f) 鐵心線圈式低功率電流互感器的信息a） 范圍鐵心線圈式低功率電流互感器（LPCT）是傳統(tǒng)電磁式電流互感器的一種發(fā)展。由于現(xiàn)代電子設備的低輸入功率要求，LPCT可以按照高阻抗Rb進行設計。結果是，傳統(tǒng)電磁式電流互感器在非常高（偏移的）一次電流下出現(xiàn)飽和的基本特性得到改善，并因此顯著擴大測量范圍。b） 應用總消耗功率的降低，便有可能無飽和地高準確度測量高達短路電流的過電流。對全偏移短路電流也能滿足。除了量程比較寬，LPCT可以設計得尺寸比傳統(tǒng)電磁式電流互感器小。隨之，由于全部使用范圍可以由單個（多用途）電流互感器承擔，測量用與保護用互感器無須有差別。c） 原理LPCT是一種電磁式電流互感器，它包含一次繞組、小鐵心和損耗極小的二次繞組，后者連接并聯(lián)電阻Rsh。此電阻是LPCT的內裝元件，對互感器的功能和穩(wěn)定性極為重要。因此，原理上LPCT提供電壓輸出。并聯(lián)電阻Rsh設計為互感器的功率消耗接近于零。二次電流Is在并聯(lián)電阻上產(chǎn)生電壓降Us，其幅值正比于一次電流且同相位。而且，互感器的內部損耗和負荷要求的二次功率越小，其測量范圍和準確度越理想。LPCT的功能可以描述如下：例如，Rsh設計為：其Usmax與Ith相對應。電流到電壓的轉換器。Rsh是LPCT的內裝元件P1IpS1RbUsRshNsNpS2P2圖 E.2 鐵心線圈式互感器P1IpS1RbUsRshS2P2IpLmRFeCcRt符號Ip一次電流RFe等效鐵損電阻Lm等效勵磁電感Rt二次繞組和引線的總電阻Rsh并聯(lián)電阻（電流到電壓的轉換器）Cc電纜的等效電容Us(t)二次電壓Rb負荷，WP1，P2一次端子S1，S2二次端子圖 E.3 電壓輸出的鐵心式電流互感器等效電路d） 輸出特性傳統(tǒng)電流互感器的變比（按GB 1208標準規(guī)定）通常與額定一次電流相關聯(lián)。由于LPCT具有測量大電流且不出現(xiàn)飽和的能力，更為合理的是將測量范圍聯(lián)系到電網(wǎng)預期的最大電流。g) 單獨式空心線圈和空心線圈的一般信息a） 范圍在高壓電網(wǎng)中，羅哥夫斯基型傳感器在繼電保護上采用日益增多。自從1912年就已知道，羅哥夫斯基線圈的輸出與電流的導數(shù)成正比。在高電壓應用中，傳感器輸出的積分往往不在線圈本體上進行，可以免去電子器件，而更愿在繼電器上實現(xiàn)，這樣能夠降低費用。本附錄重溫單獨式空心線圈原理，列出其輸出的導數(shù)形式。除此獨特點外，空心線圈的其他特性要求（溫度特性，電磁兼容，絕緣要求）則依據(jù)本標準。b） 原理在空心線圈中，二次繞在非磁性骨架上（見圖E.4）。無鐵磁材料使這種傳感器的線性度良好，不飽和也無磁滯現(xiàn)象。因此，空心線圈具有優(yōu)良的穩(wěn)態(tài)性能和暫態(tài)響應。空心線圈應用安培定理時表明，當負荷為高阻抗Z時，線圈的輸出電壓是穿過線圈的一次電流Ip(t)的函數(shù)。ZIp(t)Us(t)注： 非磁性骨架二次繞組圖 E.4 單獨式空心線圈1. 對于圓環(huán)形骨架a) 任意截面的近似公式b) 矩形截面的公式式中：m0 真空導磁率，4p10-7 N 匝數(shù)密度 匝/mA 單匝面積 m2 2ra外直徑 m2ri內直徑 mh高度 mNw空心環(huán)的匝數(shù)e(t)低負荷Rb 時，空心線圈的輸出電壓 V以這些符號，令則空心線圈的輸出電壓為，或在穩(wěn)態(tài)正弦電流下：2. 等效電路圖E.5為空心線圈的等效電路。LwLfe(t)P1S1RbUsRaS2P2IpCcRt符號Ip一次電流e(t)空心線圈的電勢Lf二次繞組的漏電感LLf + LwLw引線的電感Rt二次繞組和引線的總電阻Us(t)需校正的輸出電壓Ra校正電阻（任選）Z負荷阻抗，或Rb功率因數(shù)為1的負荷阻抗Cc電纜的等效電容P1，P2一次端子S1，S2二次端子圖 E.5 電壓輸出的單獨式空心線圈電流互感器的等效電路電阻Ra是任選的，供校正調節(jié)用。也可采用在銘牌上標出校正系數(shù)。電阻Ra或校正系數(shù)是用于補償線圈骨架尺寸和匝數(shù)的制造偏差。它們也使傳感器與電子裝置能有互換性。以下公式依據(jù)圖E.5等效電路：3. 相量圖j-90j圖 E.6 單獨式空心線圈的相量圖相位移 j： 誤差： 或者不按相量圖，則cos j = 1 時：c） 測量使用要點單獨式空心線圈實際使用時，積分器是繼電保護或測量系統(tǒng)的組成部分。為測量單獨式空心線圈的瞬時誤差，必須采用時間常數(shù)合適的積分器。積分器的輸入阻抗必須是單獨式空心線圈的額定阻抗。電子式電流互感器模擬量電壓輸出的額定值額定二次電壓（Usr）的標準值：在額定一次電流下的額定二次電壓Usr方均根值，其標準值為：22.5mV，150mV，200mV，225mV，4V。對于在中壓系統(tǒng)中通常不使用二次變換器的情況（傳輸系統(tǒng)直接連接到低壓設備，其標準額定值為：注： 22.5mV和225mV，用于輸出電壓正比于電流的ECT（例如帶內裝負荷的鐵心式互感器）。注： 150mV，用于輸出電壓正比于電流導數(shù)的ECT（例如空心線