基于互感器的大電流測量系統(tǒng)研制畢業(yè)論文

1、本科畢業(yè)論文論文題目：基于互感器的大電流測量系統(tǒng)研制 學(xué) 號： 200801230208 姓 名： 李欣 學(xué)科專業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師： 宋蓬勃 山東師范大學(xué)教務(wù)處制2012 年 5 月20 日畢業(yè)論文（設(shè)計）內(nèi)容介紹論文（設(shè)計）題 目基于互感器的大電流測量系統(tǒng)研制選題時間201110.10完成時間2012.5.20論文（設(shè)計）字?jǐn)?shù)5249關(guān) 鍵 詞磁傳感器 大電流 離散傅里葉變換 準(zhǔn)確性論文（設(shè)計）題目的來源、理論和實(shí)踐意義：傳統(tǒng)的電流測量使用電磁式互感器，但其存在許多固有的缺點(diǎn)，近年來隨著技術(shù)的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了Rogowski線圈電流互感器，電子式電流互感器，光電電流互感器等。

2、而大電流測量用互感器的小型化，智能化和低成本是一個必然的趨勢，用微磁傳感器測量電流周圍的磁場從而測量電流是解決這一問題的一種思路。基于互感器測量大電流的方法，設(shè)計了一套測量大電流的實(shí)驗測試系統(tǒng)，基于離散傅里葉變換的電流測量算法設(shè)計了數(shù)據(jù)采集處理的軟件系統(tǒng)，通過對不同母排截面形狀，不同母排拓?fù)?，不同傳感器拓?fù)?，不同電流大小的各種組合進(jìn)行試驗。通過電流傳感器的實(shí)踐，可以是電流實(shí)時測量和顯示，提供機(jī)電保護(hù)信號同時具有微機(jī)通訊接口。論文（設(shè)計）的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)： 此測量系統(tǒng)只關(guān)注最高次為51次的諧波，其波長遠(yuǎn)大于測量系統(tǒng)的尺寸。本測量系統(tǒng)屬于磁準(zhǔn)靜態(tài)場,可忽略位移電流，不考慮電磁場的波動性,設(shè)磁場空

3、間中不存在非線性物質(zhì)。磁場與產(chǎn)生它的電流具有相同頻率，在工作帶寬內(nèi)磁傳感器輸出隨磁場的變化而變化，所以磁傳感器輸出電壓的頻率等于磁場頻率。在幅值以及相位上，磁場與電流以及磁傳感器輸出與磁場之間都具有線性關(guān)系。此次測量采用的是互感器測量大電流的一種新的測量方式，更加精確的保證了大電流的測量的準(zhǔn)確性。附：論文（設(shè)計）本人簽名： 年 月 日 目錄摘要41 基本原理52引言53實(shí)驗系統(tǒng)設(shè)計631 實(shí)驗系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)632 實(shí)驗測試硬件系統(tǒng)633 數(shù)據(jù)采集處理軟件系統(tǒng)74驗證內(nèi)容841 實(shí)驗內(nèi)容842 實(shí)驗數(shù)據(jù)及誤差分析842.1 不同電流大小的實(shí)驗情況842.2 不同模型形勢的實(shí)驗情況942.3 不同母

4、排間距的實(shí)驗情況942.4 不同磁傳感器拓?fù)涞膶?shí)驗情況1043 實(shí)驗結(jié)果討論105總結(jié)11參考文獻(xiàn)12 基于互感器的大電流測量系統(tǒng)研制摘要 電力系統(tǒng)中現(xiàn)有的大電流測量設(shè)備往往存在體積大、測量范圍窄、絕緣困難等缺陷，故提出了使用互感器測量交直流大電流的思路，該測量方法具有體積小、成本低、非接觸測量、交直流通用、可數(shù)字化輸出等優(yōu)點(diǎn)。為了分析在實(shí)際系統(tǒng)中影響該方法測量精度的若干因素，利用基于 離散傅里葉變換的多相大電流測量算法，設(shè)計了大電流實(shí)驗測量裝置，并使用該裝置進(jìn)行了一系列不同母排形狀的測量實(shí)驗，并對各測量環(huán)節(jié)產(chǎn)生的誤差來源進(jìn)行了理論分析。關(guān)鍵詞 磁傳感器；大電流；離散傅里葉變換；準(zhǔn)確性Abst

5、ract Currently available methods for high current measurement often have shortcomings of large volume, limited measurement range and difficulty in insulation in power systems. Hence the demand of many electrical applications for novel technologies to overcome these problems. To this end, a promising

6、 solution is the utilization of magnetic sensor arrays to measure both the AC and DC large current in a power system. Compared with transformers, this approach has such advantages as a smaller size, lower cost, digital output and non-contact measurement. In order to analyze several aspects affecting

7、 the measuring accuracy, the poly-phase current measurement algorithm based on the DFT is employed, and the hardware and software frameworks of the experimental measurement system are designed. A series of experiments on different bus-bar cross sections are completed with the experimental system, an

8、d the current errors introduced in each step are also analyzed. Keyword Magnetic sensor;high current;DFT;accuracy1 基本原理此測量系統(tǒng)只關(guān)注最高次為51次的諧波，其波長遠(yuǎn)大于測量系統(tǒng)的尺寸。本測量系統(tǒng)屬于磁準(zhǔn)靜態(tài)場,可忽略位移電流，不考慮電磁場的波動性,設(shè)磁場空間中不存在非線性物質(zhì)。其中任何電流（im（t），m=1，2，M）和傳感器輸出電壓（vn（t），n=1，2，N）作為周期信號都可用傅里葉級數(shù)分解為各次諧波，并可將電流，電壓的第k次諧波表示為： m，k=Im，kejm，k （1

9、）式中的兩個量分別是第m個電流第k次諧波的幅值和初相位。 磁場與產(chǎn)生它的電流具有相同的頻率，在工作帶寬內(nèi)磁傳感器輸出隨磁場的變化而變化，所以磁傳 感器輸出電壓的頻率等于磁場頻率。在幅值以及相 位上，磁場與電流以及磁傳感器輸出與磁場之間都具有線性關(guān)系，把2個過程結(jié)合到一起，對于基 波及每一次諧波有以下統(tǒng)一的諧波矩陣關(guān)系：V1，k c11,k c12,k c1m,k I1,k V2,k c21,k c22,k c2m,k I2,k = Vn,k cn1,k cn2,k cnm，k Im,k方程組中的矩陣元素Cnm，k結(jié)合了磁傳感器輸出與磁場，磁場與電流2個過程的線性關(guān)系。對第n個傳感器輸出信號進(jìn)行

10、采樣，通過DFT可以得到k次諧波分量Vn，k，從而根據(jù)所有傳感器輸出信號可以得到向量：Vk=V1,kre,V2,kre,，Vn，kre，V1，kin，V2，kin，Vn，kinT不計噪聲影響可通過下式進(jìn)行矩陣運(yùn)算或者直接求解線性代數(shù)方程組球的電流k次諧波分量：Ik=（CkTCk）-1CkTVk在頻率較低的情況下，在一小段時間t中可以認(rèn)為i（t）是恒定直流。如果在關(guān)注的頻率范圍內(nèi)磁場的延遲效應(yīng)和渦流產(chǎn)生的各種效應(yīng)可以忽略。 2引言傳統(tǒng)的電流測量使用電磁式互感器，但其存在許多固有缺陷，近年來伴隨技術(shù)的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了rogowski線圈電流互感器、電子式電流互感器、光電電流互感器等。而大電流測量用

11、互器的小型化、智能化和低成本是一個必然趨勢，用磁傳感器測量電流周圍的磁場從而測量電流是解決這一問題的一種思路。常見的磁傳感器有真空微電子磁傳感器、巨磁阻磁傳感器、霍爾磁傳感器等。 用磁傳感器測量電流的主要思路是研究建立磁場與產(chǎn)生它的被測電流之間的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)前應(yīng)用相對成熟的方法是借助于特定裝置建立磁與產(chǎn)生它的電流的對應(yīng)關(guān)系。而另一種思路就是用磁傳感器另一方面，本文的5%。誤差都是在5次諧波上出現(xiàn)的，由于5次諧波的幅值相對較小，由數(shù)據(jù) 釆集卡的A/D轉(zhuǎn)換量化誤差可知，相對誤差會偏大；而對于電流的總體誤差而言，該諧波上的偏差造 成的總體誤差將很小。另外，數(shù)據(jù)釆集過程中高斯分布的白噪聲也會產(chǎn)生一定的

12、誤差。 直接測量電流周圍空間點(diǎn)的磁場，通過一定的運(yùn)算來求解電流。其核心是把被測電流產(chǎn)生的磁場從其他干擾磁場中分離出來，從而建立磁場與產(chǎn)生它的電流之間的對應(yīng)關(guān)系。磁傳感器測量電流可以分為3個發(fā)展階段：1由最初單個磁傳感器的輸出與電流建立簡單的對應(yīng)關(guān)系2用磁傳感器環(huán)繞于電流周圍，用安培環(huán)路定律建立磁場與電流的對應(yīng)關(guān)系，但這種方法的不足是只能分析直流情形，不適用于交流電流的測量分析；3用合理的傳感器拓?fù)洌ㄟ^對多傳感器輸出信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方法，在排除干擾的同時建立磁場與電流的對應(yīng)關(guān)系。3實(shí)驗系統(tǒng)設(shè)計 31 實(shí)驗系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 實(shí)驗驗證的基本思路是釆用傳統(tǒng)電流測量方法 和用磁傳感器陣列電流測量方法測量

13、同一大電流， 將2種測量方法得到的結(jié)果進(jìn)行比較，從而驗證磁傳感器陣列測量電流新方法的有效性。32 實(shí)驗測試硬件系統(tǒng) 實(shí)驗系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。大電流發(fā)生器 產(chǎn)生的電流經(jīng)過變壓器通入母排中，通過定位在實(shí) 驗固定板上的微磁傳感器組將電壓信號經(jīng)調(diào)理電路 送入數(shù)據(jù)釆集處理子系統(tǒng)；而與母排串聯(lián)接入電路 的低感分流器兩端電壓將作為電流基準(zhǔn)值同樣送入 數(shù)據(jù)釆集處理子系統(tǒng)。 圖1 實(shí)驗系統(tǒng)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖33 數(shù)據(jù)采集處理軟件系統(tǒng)用磁傳感器陣列測量電流是把磁傳感器陣列安 放于電流母排周圍的空間，通過測量所在位置的磁 場大小，根據(jù)已知的拓?fù)潢P(guān)系反算電流。該測量方 法的核心是對磁傳感器陣列的輸出信號進(jìn)行處理，

14、 通過矩陣運(yùn)算，計算出電流的直流值和各次諧波值。 利用VC+與MATLAB混合編程技術(shù)，本文設(shè)計了數(shù)據(jù)釆集處理軟件系統(tǒng)，用于對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的釆集、顯示、處理和管理等。數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的軟件模型如圖2. 圖2 數(shù)據(jù)采集處理軟件模塊4驗證內(nèi)容41 實(shí)驗內(nèi)容本文應(yīng)用實(shí)驗系統(tǒng)對用磁傳感器陣列測量大電流的原理進(jìn)行一系列驗證實(shí)驗。測量實(shí)驗釆用如圖 3所示系統(tǒng)，其中電流在母排A，B中反方向流過，母排C開路。進(jìn)行不同電流大小、不同母排拓?fù)洹?圖3 矩形母排測量系統(tǒng)拓?fù)鋱D不同計算模型的電流測量實(shí)驗其中以a1,a2,a3都取 25mm）。針對三矩形母排電流系統(tǒng)還進(jìn)行了多種磁傳感器陣列拓?fù)涞碾娏鳒y量實(shí)驗。42 實(shí)驗數(shù)據(jù)

15、及誤差分析42.1 不同電流大小的實(shí)驗情況 釆用大電流發(fā)生器產(chǎn)生有效值為500A 900A的電流，在不同電流下實(shí)驗系統(tǒng)使用該方法求得的各次諧波的幅值和相位相對于低感分流器測得的電流的誤差如圖4所示。 圖4 三矩形母排系統(tǒng)不同電流大小下的誤差比較42.2 不同模型形勢的實(shí)驗情況 大電流變壓器產(chǎn)生有效值為1kA的電流母排間距為20mm），得到的各次諧波幅值和相位相對低感分流器測得的電流誤差如圖5所示。圖5 三矩形母排系統(tǒng)不同模型下的誤差比較 由圖5可以看到，實(shí)驗系統(tǒng)在不同模型下的幅 值誤差都在16%之間，基波的相位誤差大約為 -0.1rad，3次諧波的相位誤差在-0.5以內(nèi)。5次諧波的相位誤差在-

16、0.7rad以內(nèi)。通過簡化模型測量得到的電流有較大的測量誤差，因為隨著電流頻率的升高，該系統(tǒng)中渦流現(xiàn)象已不能忽略，此時簡化模型不可用。42.3 不同母排間距的實(shí)驗情況 母排的間距d取15mm和20mm共2種情況，大電流變壓器產(chǎn)生有效值為1kA的電流。不同母排間距情況下，系統(tǒng)的幅值和相位的測量誤差 如圖6所示。 圖6 三矩形母排系統(tǒng)不同母排間距下差距比較從圖6可知，系統(tǒng)在不同母排間距下，電流測量 幅值誤差都在8 %范圍內(nèi)，基波的相位誤差大約為 -0.1rad，3次諧波相位誤差在-0.3rad以內(nèi)，5次諧波相位誤差在-0.5rad以內(nèi)。相同諧波的幅值誤差和相位誤差都比較接近，測量方法有基本一致的測

17、量精度。42.4 不同磁傳感器拓?fù)涞膶?shí)驗情況 在矩形母排實(shí)驗中，針對母排間距為20 mm情況進(jìn)行多種不同磁傳感器拓?fù)涞尿炞C實(shí)驗。針對圖 4的三矩形母排系統(tǒng)，表1為3種不同拓?fù)淝闆r。拓?fù)淝闆r以102035拓?fù)?25252515.0拓?fù)?25252512.5拓?fù)?25292414.7表1 不同磁傳感器陣列拓?fù)湎麓艂鞲衅魑恢?3 實(shí)驗結(jié)果討論 前面實(shí)驗結(jié)果中，分別給出了各組實(shí)驗的幅值 誤差和相位誤差，下面對實(shí)驗系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)分別進(jìn) 行誤差分析。首先分析傳感器本身誤差。實(shí)驗系統(tǒng)中釆用的 磁傳感器為Melexis MLX90215霍爾微磁傳感 器，其霍爾感應(yīng)面為0.2mm0.2mm小方塊，而在實(shí)驗中均按傳

18、感器的輸出為其中間點(diǎn)對應(yīng)空間點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度來計算，所以在一定程度上存在誤差。 此外，霍爾元器件對溫度敏感，今后的實(shí)驗系統(tǒng)可以 考慮繪制傳感器溫度補(bǔ)償曲線或者釆用低溫度系數(shù) 的微磁傳感器。磁傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)中含有D/A轉(zhuǎn)換器導(dǎo)致其輸出對磁場有滯后效應(yīng)，滯后時間為一定值250s，可求出這一滯后時間對應(yīng)于工頻、3次 諧波和5次諧波電流相位分別相差0.0785rad，0.2355rad和0.3925rad，可以通過在實(shí)驗系統(tǒng)中添加固定補(bǔ)償值來減小幅值誤差。在傳感器調(diào)理電路和釆集環(huán)節(jié)中，電阻的精度 誤差包含在數(shù)學(xué)模型求解表達(dá)式的測量數(shù)據(jù)向量Vk中。另一方面，本文的5%。誤差都是在5次諧波上出現(xiàn)的，由于5次諧

19、波的幅值相對較小，由數(shù)據(jù) 釆集卡的A/D轉(zhuǎn)換量化誤差可知，相對誤差會偏大；而對于電流的總體誤差而言，該諧波上的偏差造 成的總體誤差將很小。另外，數(shù)據(jù)釆集過程中高斯分布的白噪聲也會產(chǎn)生一定的誤差。微磁傳感器在空間的安放誤差主要是空間位置相對于理論空間點(diǎn)的誤差。傳感器在空間安放誤差體現(xiàn)在數(shù)學(xué)模型求解表達(dá)式的系數(shù)矩陣Ck上，如果計算方程組是病態(tài)方程組的話，將會導(dǎo)致待測電流 的誤差急劇增大。本次實(shí)驗中選取的若干傳感器陣列拓?fù)涞南禂?shù)矩陣條件數(shù)整體較小，所以實(shí)驗結(jié)果的相對誤差較小。環(huán)境因素是指測量系統(tǒng)空間中可能存在其他磁場，可以是系統(tǒng)外其他靠近測量系統(tǒng)的電流產(chǎn)生的磁場、非電流產(chǎn)生的帶磁體和地磁場等。測量數(shù)

20、學(xué)模型假設(shè)被測電流母排系統(tǒng)遠(yuǎn)離其他任何磁體，所 以環(huán)境磁場在測量數(shù)學(xué)模型中并沒有考慮，是引入誤差的一個因素。環(huán)境因素反映在數(shù)學(xué)模型求解表 達(dá)式的測量向量Vk中。上述分析引起實(shí)驗系統(tǒng)電流測量誤差的因素，在未來實(shí)際測量系統(tǒng)中同樣存在，但會隨著技術(shù)的發(fā)展和本項目研究的深入得到改善，例如選擇性能更理想的微磁傳感器、傳感器拓?fù)鋬?yōu)化分析、測量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型系數(shù)矩陣經(jīng)過實(shí)驗標(biāo)定、在實(shí)驗系統(tǒng)中增加傳感元件誤差的統(tǒng)計分析功能等。5總結(jié)在電力系統(tǒng)中釆用互感器測量大電流 是一種新的測量方式。測量電流，有很多種方法，最通用的方法是使用阻性分流器，另一方面，本文的5%。誤差都是在5次諧波上出現(xiàn)的，由于5次諧波的幅值相對較

21、小，由數(shù)據(jù) 釆集卡的A/D轉(zhuǎn)換量化誤差可知，相對誤差會偏大；而對于電流的總體誤差而言，該諧波上的偏差造 成的總體誤差將很小。另外，數(shù)據(jù)釆集過程中高斯分布的白噪聲也會產(chǎn)生一定的誤差。變壓器，或磁性傳感器。阻性分流器應(yīng)用歐姆定律：通過分流 器的電流與分流器兩端的電壓值成正比，分流器相當(dāng)于與負(fù)載串聯(lián)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：精度高，低偏差，缺點(diǎn)是無法提供 電絕緣和高的溫飄。因而短暫的峰值可能燒傷分流器，并有可能導(dǎo)致電子元件的過載。電流變壓器由一個初級線圈和一個次 極線圈，包圍著一個磁芯組成，初級線圈產(chǎn)生電流，使磁芯感應(yīng)出磁場，從而使次極線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，與初級電流成正比， 比例大小由匝數(shù)決定。電流變壓器提

22、供了電氣絕緣，但只能工作于交流電，并且體積大。此次試用的方法綜合了各種的優(yōu)點(diǎn)，能夠行之有效的測量出待測大電流。參考文獻(xiàn)【1】辛希孟.信息技術(shù)與信息服務(wù)國際研討會論文集：A集C.北京：中國社會科學(xué)出版社，1994.【2】魏明,劉尚合,武占成,陳亞洲;ESD模擬器電流校驗研究J;儀表技術(shù)與傳感器;1999【3】范紅勇;高壓直流輸電有源光纖直流電流傳感器的研究D;華中科技大學(xué);2006年指導(dǎo)教師意見（包括選題的意義，資料收集或?qū)嶒灧椒?、?shù)據(jù)處理等方面的能力，論證或?qū)嶒炇欠窈侠?，主要觀點(diǎn)或結(jié)果是否正確，有何獨(dú)到的見解或新的方法，基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識的掌握程度及寫作水平等，并就該論文是否達(dá)到本科畢業(yè)論文水

23、平做出評價）該論文作者對大電流測量方法進(jìn)行了研究包括大電流測量的分類，相關(guān)概念以及模型等。作者在論文中對大電流測量技術(shù)入的了解，內(nèi)容全面，較好地反映了這一領(lǐng)域的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，為今后相關(guān)領(lǐng)域的研究工作奠定了良好基礎(chǔ)。該論文選題注重實(shí)用，原理闡述準(zhǔn)確，資料掌握充分，主要技術(shù)水平認(rèn)識正確。作者較好地掌握了本研究領(lǐng)域的主要方法及工具，能夠利用自身掌握的理論基礎(chǔ)和專業(yè)知識，提出問題、分析問題和解決問題，具有一定的獨(dú)立進(jìn)行科研工作的能力。論文撰寫規(guī)范，結(jié)構(gòu)合理，邏輯清晰，理論分析嚴(yán)謹(jǐn)，研究方法和結(jié)論合理。綜合以上，該論文已達(dá)到本科畢業(yè)論文要求，同意參加學(xué)位論文答辯。成績： 指導(dǎo)教師（簽名）： 201

24、2 年 5 月 22 日注：成績按優(yōu)、良、中、合格、不合格五級分制計。評閱人意見（包括選題的意義，資料收集或?qū)嶒灧椒ā?shù)據(jù)處理等方面的能力，論證或?qū)嶒炇欠窈侠?，主要觀點(diǎn)或結(jié)果是否正確，有何獨(dú)到的見解或新的方法，基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識的掌握程度及寫作水平等，并就該論文是否達(dá)到本科畢業(yè)論文水平做出評價）該論文作者對大電流測量方法進(jìn)行了研究包括大電流測量的分類，相關(guān)概念以及模型等。作者在論文中對大電流測量技術(shù)入的了解，內(nèi)容全面，較好地反映了這一領(lǐng)域的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，為今后相關(guān)領(lǐng)域的研究工作奠定了良好基礎(chǔ)。該論文選題注重實(shí)用，原理闡述準(zhǔn)確，資料掌握充分，主要技術(shù)水平認(rèn)識正確。作者較好地掌握了本研究領(lǐng)域

25、的主要方法及工具，能夠利用自身掌握的理論基礎(chǔ)和專業(yè)知識，提出問題、分析問題和解決問題，具有一定的獨(dú)立進(jìn)行科研工作的能力。論文撰寫規(guī)范，結(jié)構(gòu)合理，邏輯清晰，理論分析嚴(yán)謹(jǐn)，研究方法和結(jié)論合理。綜合以上，該論文已達(dá)到本科畢業(yè)論文要求，同意參加學(xué)位論文答辯。 成績： 評閱人（簽名）： 2012 年 5 月 23日注：成績按優(yōu)、良、中、合格、不合格五級分制計。答辯委員會意見（應(yīng)根據(jù)論文內(nèi)容和答辯情況，并參考指導(dǎo)教師意見、評閱人意見對論文的綜合水平做出具體評價）論文答辯過程中，作者表述清晰，思路明確，能較滿意地回答答辯委員會委員的提問。學(xué)術(shù)委員會認(rèn)為，該畢業(yè)生已達(dá)到申請學(xué)士學(xué)位所具有的水平，一致同意該同學(xué)

26、通過論文答辯，建議授予學(xué)士學(xué)位。成績： 答辯委員會主任（簽名）： 2012 年 5 月 26 日學(xué)院學(xué)位分委員會意見 成績： 學(xué)位分委員會主任（簽名）： （公章） 年 月 日注：成績按優(yōu)、良、中、合格、不合格五級分制計。山東師范大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）題目審批表學(xué)院：物理與電子科學(xué)學(xué)院(章)系別/教研室：電子系 時間：2011年 10月 10 日課題情況題目名稱基于互感器的大電流測量系統(tǒng)研制課題性質(zhì)A基礎(chǔ)研究 B基礎(chǔ)應(yīng)用研究 C應(yīng)用研究教師姓名宋蓬勃職稱講師學(xué)位碩士課題來源A.科研 B.生產(chǎn) C.教學(xué) D. 學(xué)生自擬 E. 其它成果類別A.論文 B.設(shè)計主要研究內(nèi)容與研究目標(biāo)應(yīng)用互感器檢測大電

27、流，在盡量小的耗損，以及更加精確的條件下，測量待測大電流，結(jié)合所學(xué)知識，應(yīng)用合適互感器。 指導(dǎo)教師（簽名）： 2011年10月10 日 選題學(xué)生（簽名）： 2011年 10月10日系所或教研室審題意見論文題目符合專業(yè)要求，切實(shí)可行，同意該選題。負(fù)責(zé)人（簽名）: 2011年 10 月12日學(xué)院審批意見學(xué)院學(xué)位分委員會主任（簽名）: 年 月 日山東師范大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告論文題目： 基于互感器的大電流測量系統(tǒng)研制 學(xué)院名稱： 物理與電子科學(xué)學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué)生姓名： 李欣 學(xué) 號： 200801230208 指導(dǎo)教師： 宋蓬勃 2011年 12月 21 日一、選題的

28、性質(zhì) 應(yīng)用研究二、選題的目的和意義傳統(tǒng)的電流測量使用電磁式互感器，但其存在許多固有的缺陷。近年來伴隨技術(shù)的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了Rogowski線圈電流互感器，電子式電流互感器，光電電流互感器等。而大電流測量用互感器的小型化，智能化和低成本是一個必然的趨勢，用微磁傳感器測量電流周圍的磁場從而測量電流是解決這一問題的一種思路，也是解決測量大電流系統(tǒng)的比較行之有效的方法之一，因為我選擇這一方向進(jìn)行研究。三、與本課題相關(guān)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，預(yù)計可能有所創(chuàng)新的方面大電流的測量方法目前國內(nèi)外主要有四種方法，電阻量具測量法，直流電流互感器測量法，直流比較儀測量法，磁阻變換器測量法。用電阻量具測量法是直流小電流測量

29、的延續(xù)，通過測已知電阻或分流器上的電壓降來確定被測電流的大小，其優(yōu)點(diǎn)是不受外磁場的影響，性能穩(wěn)定可靠，缺點(diǎn)是該裝置必須斷開被測直流母線，能耗較大，在大電流測量中基本不用。磁阻變換器測量法磁阻變換器線性度較差，受溫度影響大，測量精度不高，實(shí)際測量中也很少用。直流電流互感器測量法是利用被測直流電流帶有鐵芯扼制線圈的感抗，從而引起輔助交流電流的變化，間接的反應(yīng)被測電流，優(yōu)點(diǎn)是拆裝時無需斷開母線排，性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，負(fù)載承受能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是體積大而重，拆卸極不方便，抗磁場干擾能力差，精度不高。本課題借用了一種三相母排系統(tǒng)電流測量中使用磁傳感器陣列的數(shù)據(jù)處理方法，取得了良好的效果。四、課題研究的可行性分

30、析基于互感器的大電流測量系統(tǒng)研制，對于測量方法，測量環(huán)境等均有不同程度的改進(jìn)，使之更加適合于現(xiàn)實(shí)情況，以及更高的精確度，同時要考慮系統(tǒng)的散熱設(shè)計，系統(tǒng)的絕緣設(shè)計，反饋電路，磁性材料的選擇以及互感器的選擇。使之為了研究結(jié)果的精確服務(wù)。此課題研究考慮了諸多影響因素及誤差統(tǒng)計，更加可靠的保證了系統(tǒng)測量的可靠性以及可信性，從而確保實(shí)驗數(shù)據(jù)的真實(shí)性。五、課題研究的策略、方法和步驟 研究建立磁場與產(chǎn)生它的被測電流之間的對應(yīng)關(guān)系。用磁傳感器直接測量電流周圍空間點(diǎn)的磁場，通過一定的運(yùn)算來求解電流。其核心是把被測電流產(chǎn)生的磁場從其他干擾磁場中分離出來，從而建立磁場與產(chǎn)生它的電流之間的對應(yīng)關(guān)系。磁傳感器測電流可以

31、分為三個階段：第一階段由最初單個磁傳感器的輸出與電流建立簡單的對應(yīng)關(guān)系；第二階段是用磁傳感器環(huán)繞于電流周圍，用安培環(huán)路定律建立磁場與電流的對應(yīng)關(guān)系，但這種方法的不足是只能分析直流的情形，不適用于交流電流的測量分析；第三階段是用合理的傳感器拓?fù)?，通過對多傳感器輸出信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方法，在排除干擾的同時建立磁場與電流的對應(yīng)關(guān)系。六、預(yù)期成果形式描述 本科畢業(yè)論文七、指導(dǎo)教師意見 論文開題報告符合論文題目要求，時間、內(nèi)容安排比較合理，同意該同學(xué)的開題報告。指導(dǎo)教師簽字：年 月 日八、學(xué)院學(xué)位分委員會意見 學(xué)院學(xué)位分委員會主任簽字： 年 月 日5（學(xué)生教師合用）山東師范大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）教師指導(dǎo)記錄表學(xué)院：物理與電子科學(xué)學(xué)院 系別：電子系 專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)論文（設(shè)計）題目：基于互感器的大電流測量系統(tǒng)研制學(xué)生姓名李欣學(xué)號200801230208指導(dǎo)教師宋蓬勃職稱講師計劃完成時間：2012年5月20號指導(dǎo)情況紀(jì)錄（含指導(dǎo)時間、指導(dǎo)內(nèi)容）2011年10月：選擇論文題目，確定后先收集多篇論文資料及科學(xué)雜志進(jìn)行熟讀，明白研究的方向和主要內(nèi)容，做好開題報告。2011年12月21日：指導(dǎo)如何組織論文結(jié)構(gòu)框架以及如何寫開題報告等注意事項。2012年3月12日：指導(dǎo)一些技術(shù)方面的知識，對文中關(guān)鍵技術(shù)和章節(jié)的組織提出了許多寶貴的意見。2012年4月9日