在磁勢自平衡回饋補(bǔ)償式直流傳感器中，一次被測電流磁勢絕大部分已被電抗器直接由交流電源提供的電流自動(dòng)平衡掉，剩余磁勢由直流傳感器的回饋補(bǔ)償系統(tǒng)補(bǔ)償。直流傳感器的差值電流回饋補(bǔ)償電路利用雙向鐵心磁放大器的基本原理，在電抗器鐵心的空腔內(nèi)設(shè)置零安匝檢測鐵心和線圈以檢測該半周期內(nèi)直流磁勢平衡的安匝差，用于自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償，是一個(gè)具有反饋特性的閉環(huán)系統(tǒng)。
關(guān)鍵字：磁勢自平衡 回饋補(bǔ)償 PID控制 勞斯判據(jù) 傳遞函數(shù) 穩(wěn)定性
0 引言
長期以來，由于監(jiān)視、計(jì)量、控制企業(yè)生產(chǎn)用電的大電流直流在線測量裝置缺乏可靠的計(jì)量保證，儀器的指示值僅作為參考數(shù)值，這直接影響到這類國營大中型企業(yè)的節(jié)能降耗、經(jīng)濟(jì)效益。要改變這種狀況，關(guān)鍵的是要集中現(xiàn)有幾種測量原理的優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)，從原理上探索出一種新型強(qiáng)電直流傳感理論與方法。
本課題建立了一種磁勢自平衡回饋補(bǔ)償式直流傳感機(jī)理與方法。磁勢自平衡回饋補(bǔ)償式直流傳感機(jī)理與方法既具有直流閉環(huán)測量原理準(zhǔn)確度高、線性度好、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，也具有開環(huán)測量原理電路結(jié)構(gòu)調(diào)試簡單、消除大功率驅(qū)動(dòng)的困惑、且不存在系統(tǒng)振蕩問題的優(yōu)點(diǎn)。這種測量方法在原理上表現(xiàn)了新穎的特征：由串聯(lián)型直流電流互感器工作原理可知，同名端對接的兩個(gè)飽和電抗器在交流電源的正、負(fù)半周內(nèi)，各自維持一次直流被測電流與二次電流之間的磁動(dòng)勢平衡。即在其半個(gè)周期內(nèi)由一個(gè)鐵心和線圈構(gòu)成的一個(gè)電抗器就可以自動(dòng)建立此時(shí)一、二次之間的直流磁勢平衡。但這種磁勢平衡沒有閉環(huán)系統(tǒng)磁勢平衡的準(zhǔn)確度高。我們就用差值電流補(bǔ)償?shù)姆椒▽?shí)現(xiàn)檢測鐵心線圈的直流零安匝補(bǔ)償[1-4]。此時(shí)因一次被測電流磁勢絕大部分已被電抗器直接由交流電源提供的電流自動(dòng)平衡掉，由剩余磁勢檢測回饋的補(bǔ)償電流就很小，電子模塊的功率小，可靠性高。且該回饋系統(tǒng)的補(bǔ)償電流具有閉環(huán)系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)奶匦浴ｋm然該直流磁勢平衡回路是工作在半個(gè)周期的情況下，但經(jīng)濾波電感濾波后，再加上差值電流回饋補(bǔ)償系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)碾娏鳎纯傻玫较Ｍ碾娏鳌?br>
1 差值電流回饋補(bǔ)償原理
磁勢自平衡回饋補(bǔ)償式直流傳感器原理如圖1
雷擊靠近控制室的避雷針時(shí)，在周圍空間產(chǎn)生的強(qiáng)大暫態(tài)電磁場，還會(huì)在監(jiān)控設(shè)備上產(chǎn)生有威脅的暫態(tài)過電壓。例如，當(dāng)雷擊點(diǎn)離建筑物50m，雷電流為50kA時(shí)，在建筑物內(nèi)的試驗(yàn)回路中感應(yīng)的暫態(tài)電壓，仍會(huì)使門檻電壓為200V的限壓二極管動(dòng)作。
3 防止雷電干擾的措施
綜上所述，直擊雷對小水電站內(nèi)二次設(shè)備的干擾，主要是由于地電位升高和暫態(tài)電磁感應(yīng)所造成。做好防雷工作的關(guān)鍵，也就是分流、均壓、接地、屏蔽。分流就是增加雷電接地引下線數(shù)，從而減小每根引下線通過的雷電流；均壓就是使被保護(hù)對象的各部位盡可能構(gòu)成等電位；良好的接地是防雷安全的基礎(chǔ)，能夠有效地消除反擊；屏蔽是防雷電電磁脈沖最有效的措施。
由于小水電站大都建在山區(qū)，受場地限制，采用獨(dú)立避雷針防護(hù)時(shí)，很難保證其與建筑物的空間和地中的距離以及接地電阻滿足要求。所以小水電站應(yīng)盡量在屋頂布置接地良好的金屬避雷帶(網(wǎng))，而避免采用避雷針作為直擊雷防護(hù)措施。一定要裝設(shè)避雷針時(shí)，必須使其安裝位置和接地電阻達(dá)到要求。
屋頂避雷帶(網(wǎng))受雷擊后，雖然由于分流，雷電流幅值有所降低，但也會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)問題。裝設(shè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備的控制室，可以將建筑物鋼筋、金屬構(gòu)架、地板等均相互焊接在一起，形式一個(gè)“法拉第”籠，并與接地網(wǎng)可靠地焊接在一起，能起較好的屏蔽作用。電纜溝內(nèi)連接監(jiān)控設(shè)備的電纜要屏蔽或者走金屬管。重要的二次設(shè)備盡可能遠(yuǎn)離外墻和頂層布置。
接地和等電位連接是防雷的重要措施。為了減小地電位升高和地網(wǎng)上電位差，地網(wǎng)應(yīng)敷設(shè)成網(wǎng)格狀，而且在可能有瞬變大電流入地處，和重要的二次設(shè)備所在區(qū)域，要加密網(wǎng)格。建筑物的金屬構(gòu)架、室內(nèi)金屬物體等要連接成一個(gè)等電位連接網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)均壓等電位，其目的在于減少雷電流所引起的電位差，避免反擊。
對重要的計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備，可以合理選用電涌保護(hù)器(SPD)作雷電的最后屏障。在連接至監(jiān)控設(shè)備的電纜，經(jīng)過的任何兩個(gè)相繼的防雷分區(qū)的邊界上，應(yīng)裝設(shè)SPD，實(shí)現(xiàn)帶電芯線的等電位連接，分流芯線上的雷電流，使重要的二次設(shè)備免受雷電電涌的危害。
總之，在進(jìn)行小水電站直擊雷防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮其對二次設(shè)備的影響，在防御直擊雷侵害的同時(shí)，能保證設(shè)備的正常工作。
