CN103176006A - 基于功率放大器并联的任意波形大电流发生器 - Google Patents

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杨世海
李红斌
黄奇峰
王忠东
范洁
卢树峰
庄重
张明明
陈刚
李振华
徐敏锐
骆潘钿
陈铭明
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Huazhong University of Science and Technology
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于功率放大器并联的任意波形大电流发生器，包括电流信号输出装置、功率放大器柜、大功率直流电源和用于功率放大器柜输出电压电流的监测终端，电流信号输出装置通过功率放大器柜与监测终端相连接，大功率直流电源与功率放大器柜的电源输入端相连接，功率放大器柜内设有两级放大电路，大功率直流电源与功率放大器柜的电源输入端相连接。本发明通过功率放大器并联的输出用于测试电流互感器等电器设备在直流偏磁条件下的运行的交直流复合大电流，还能够复现电网故障时的电流波形，为电网故障时电流互感器等电器设备的运行特性进行更为具体细致研究提供条件，具有良好的应用前景。

Description

基于功率放大器并联的任意波形大电流发生器
技术领域
本发明具体涉及一种适用于电流互感器等电器设备进行直流偏磁或电网故障等条件下实验研究的基于功率放大器并联的任意波形大电流发生器，属于电力系统测试技术领域。
背景技术
电流互感器在变电站中起着给后续计量、保护及监控设备提供信号的重要作用，其运行的稳定性是尤为重要的。
目前，交、直流混合运行的电网结构，使得交、直流系统之间的相互影响越加明显，双极高压直流输电线路检修或单极故障时，需以单极-大地回线方式运行时，会有很大的直流电流流过接地极，此时会在大地上形成恒定的直流电流场，产生地表电位差，在交流网络中变压器绕组、架空线和大地形成的回路中产生直流电流，从而在变压器和电流互感器回路中产生直流偏磁，直流偏磁与各类剩磁都会加剧电流互感器铁心过饱和磁化，从而使得运行中的电流互感器的导磁率下降、实际误差值变大，超出各绕组准确级范围，影响贸易结算公平甚至造成继电保护装置误动，如果电流信号取自受直流偏磁或剩磁影响严重的电流互感器将导致实际运行时的误差增大，因此需要开展相关对电流互感器直流偏磁或剩磁的实验研究，需要能模拟工作过程中的交直流合成大电流发生装置来满足相关实验研究要求，通常用作电流互感器的一次信号源的是老式升流器，由变流器及单相自耦调压器两部分组成，故只能输出交流电流，不能满足这个需求。
另一方面，随着电力系统规模的不断扩大，电网结构日益复杂，负载种类日益增多，用户对供电质量和可靠性的要求也越来越高，但电网中不可避免地会出现短路、接地及不可预测因素导致的各类故障，这些故障都严重影响电流互感器的正常运行。  
 因此，对电网故障与保护动作行为的分析越来越重要，这些故障具有突发性强、维持时间短、复杂程度高、破坏力大的特点，因而使得事后对事故原因分析、查找变得尤为困难, 电力系统故障录波器装置可以正确地记录下电网事故、电网异常时的数据，但只能进行静态的分析研究，不能通过试验手段直观、准确地再现故障当时的真实情况，以便更为具体细致的研究电网故障时电流互感器等电器设备的运行特性。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供的一种基于功率放大器并联的任意波形大电流发生器，不仅能够输出交直流混合大电流，用于测试电流互感器等电器设备在直流偏磁条件下的运行特性，还能够输出任意电流波形，复现电网故障时的电流波形，为电网故障时电流互感器等电器设备的运行特性进行更为具体细致研究提供条件，具有良好的应用前景。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
基于功率放大器并联的任意波形大电流发生器，包括电流信号输出装置、功率放大器柜、大功率直流电源和用于功率放大器柜输出电压电流的监测终端，其特征在于：所述电流信号输出装置通过功率放大器柜与监测终端相连接，所述大功率直流电源与功率放大器柜的电源输入端相连接，所述功率放大器柜内设有两级放大电路，所述大功率直流电源与功率放大器柜的电源输入端相连接。
前述的基于功率放大器并联的任意波形大电流发生器，其特征在于：所述电流信号输出装置为任意波形信号发生器或者工业控制级计算机和D/A数据卡构成任意波形信号发生系统。
前述的基于功率放大器并联的任意波形大电流发生器，其特征在于：所述两级放大电路包括第一级放大电路和第二级放大电路，所述第一级放大电路为同相放大电路，第二级放大电路包括多个功率放大器并联使用构成的功率放大电路，各功率放大电路的同相输入端均与第一级放大电路的输出端相连接，各功率放大电路的反相输入端均与各自的输出端相连接构成电压跟随电路，各功率放大电路的输出端均连接有一均流电阻，各均流电阻通过汇流导线做为功率放大器柜的输出端。
前述的基于功率放大器并联的任意波形大电流发生器，其特征在于：所述监测终端包括用于测量电流的霍尔电流传感器、用于测量电压的霍尔电压传感器和液晶显示屏，所述霍尔电流传感器串联在汇流导线上，霍尔电压传感器的一端与汇流导线相连接，另一端接地，霍尔电流传感器和霍尔电压传感器的信号输出端与液晶显示屏相连接。
本发明的有益效果是：本发明的基于功率放大器并联的任意波形大电流发生器，通过功率放大器并联的输出任意波形大电流，并实时监测输出的任意波形大电流，不仅能够输出交直流混合大电流，用于测试电流互感器等电器设备在直流偏磁条件下的运行特性，还能够输出任意电流波形，复现电网故障时的电流波形，为电网故障时电流互感器等电器设备的运行特性进行更为具体细致研究提供条件，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的基于功率放大器并联的任意波形大电流发生器的系统框图。
图2是本发明的一种电流信号输出装置的结构示意图。
图3是本发明的功率放大器柜的电路原理图。
图4是本发明的监测终端的系统框图。
附图的标记含义如下：
1：工业控制级计算机；2：D/A数据卡；3：第一级放大电路；301：运算放大器；4：第二级放大电路；401：功率放大电路：402：汇流导线；5：霍尔电流传感器；6：霍尔电压传感器；7：液晶显示屏。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种基于功率放大器并联的任意波形大电流发生器，包括电流信号输出装置、功率放大器柜、大功率直流电源和用于功率放大器柜输出电压电流的监测终端，电流信号输出装置通过功率放大器柜与监测终端相连接，大功率直流电源与功率放大器柜的电源输入端相连接，功率放大器柜内设有两级放大电路，大功率直流电源与功率放大器柜的电源输入端相连接，本发明的发生器，能够输出交直流混合的大电流，用于测试电流互感器等电器设备在直流偏磁条件下的运行特性，还可输出任意波形，可以复现电网故障时的电流波形，为电网故障时电流互感器等电器设备的运行特性进行更为具体细致的研究提供了条件。
所述电流信号输出装置可以为任意波形信号发生器，还能够为如图2所述的工业控制级计算机1和D/A数据卡2构成任意波形信号发生系统，通过工业控制级计算机1编程输出任意波形。
如图3所示，两级放大电路包括第一级放大电路3和第二级放大电路4，第一级放大电路3为同相放大电路，包括运算放大器301，运算放大器301的同相输入端连接电流信号输出装置的输出端，电阻Ra连接在运算放大器301的反相输入端和信号输出端之间，电阻Rb连接运算放大器301的反相输入端，另一端接地，从而构成同相放大电路，第二级放大电路4包括多个功率放大器并联使用构成的功率放大电路401，各功率放大电路401的同相输入端均与第一级放大电路3的输出端相连接，各功率放大电路401的反相输入端均与各自的输出端相连接构成电压跟随电路，各功率放大电路401的输出端均连接有一均流电阻，R1，R2，……，Rn，各均流电阻R1，R2，……，Rn，通过汇流导线402做为功率放大器柜的输出端，均流电阻R1，R2，……，Rn的电阻值相同，因此各功率放大电路401输出的电流值相同。
如图4所示，所述监测终端包括用于测量电流的霍尔电流传感器5、用于测量电压的霍尔电压传感器6和液晶显示屏7，所述霍尔电流传感器5串联在汇流导线402上，霍尔电压传感器6的一端与汇流导线402相连接，另一端接，霍尔电流传感器5和霍尔电压传感器6的信号输出端与液晶显示屏7相连接，用于实时监测功率放大器柜的输出的电压、电流信号。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.基于功率放大器并联的任意波形大电流发生器，包括电流信号输出装置、功率放大器柜、大功率直流电源和用于功率放大器柜输出电压电流的监测终端，其特征在于：所述电流信号输出装置通过功率放大器柜与监测终端相连接，所述大功率直流电源与功率放大器柜的电源输入端相连接，所述功率放大器柜内设有两级放大电路，所述大功率直流电源与功率放大器柜的电源输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的基于功率放大器并联的任意波形大电流发生器，其特征在于：所述电流信号输出装置为任意波形信号发生器或者工业控制级计算机和D/A数据卡构成任意波形信号发生系统。
3.根据权利要求1所述的基于功率放大器并联的任意波形大电流发生器，其特征在于：所述两级放大电路包括第一级放大电路和第二级放大电路，所述第一级放大电路为同相放大电路，第二级放大电路包括多个功率放大器并联使用构成的功率放大电路，各功率放大电路的同相输入端均与第一级放大电路的输出端相连接，各功率放大电路的反相输入端均与各自的输出端相连接构成电压跟随电路，各功率放大电路的输出端均连接有一均流电阻，各均流电阻通过汇流导线做为功率放大器柜的输出端。
4.根据权利要求1所述的基于功率放大器并联的任意波形大电流发生器，其特征在于：所述监测终端包括用于测量电流的霍尔电流传感器、用于测量电压的霍尔电压传感器和液晶显示屏，所述霍尔电流传感器串联在汇流导线上，霍尔电压传感器的一端与汇流导线相连接，另一端接地，霍尔电流传感器和霍尔电压传感器的信号输出端与液晶显示屏相连接。
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