在磁勢自平衡回饋補償式直流傳感器中，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平衡掉，剩余磁勢由直流傳感器的回饋補償系統(tǒng)補償。直流傳感器的差值電流回饋補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設置零安匝檢測鐵心和線圈以檢測該半周期內直流磁勢平衡的安匝差，用于自動跟蹤補償，是一個具有反饋特性的閉環(huán)系統(tǒng)。
　　關鍵字：磁勢自平衡 回饋補償 PID控制 勞斯判據 傳遞函數 穩(wěn)定性
　　0 引言
　　
　　長期以來，由于監(jiān)視、計量、控制企業(yè)生產用電的大電流直流在線測量裝置缺乏可靠的計量保證，儀器的指示值僅作為參考數值，這直接影響到這類國營大中型企業(yè)的節(jié)能降耗、經濟效益。要改變這種狀況，關鍵的是要集中現有幾種測量原理的優(yōu)點，克服其缺點，從原理上探索出一種新型強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償式直流傳感機理與方法。磁勢自平衡回饋補償式直流傳感機理與方法既具有直流閉環(huán)測量原理準確度高、線性度好、抗干擾能力強的優(yōu)點，也具有開環(huán)測量原理電路結構調試簡單、消除大功率驅動的困惑、且不存在系統(tǒng)振蕩問題的優(yōu)點。這種測量方法在原理上表現了新穎的特征：由串聯型直流電流互感器工作原理可知，同名端對接的兩個飽和電抗器在交流電源的正、負半周內，各自維持一次直流被測電流與二次電流之間的磁動勢平衡。即在其半個周期內由一個鐵心和線圈構成的一個電抗器就可以自動建立此時一、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)磁勢平衡的準確度高。我們就用差值電流補償的方法實現檢測鐵心線圈的直流零安匝補償[1-4]。此時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平衡掉，由剩余磁勢檢測回饋的補償電流就很小，電子模塊的功率小，可靠性高。且該回饋系統(tǒng)的補償電流具有閉環(huán)系統(tǒng)自動跟蹤補償的特性。雖然該直流磁勢平衡回路是工作在半個周期的情況下，但經濾波電感濾波后，再加上差值電流回饋補償系統(tǒng)補償的電流，即可得到希望的電流。
　　
　　1 差值電流回饋補償原理
　　
　　磁勢自平衡回饋補償式直流傳感器原理如圖1

　　雷擊靠近控制室的避雷針時，在周圍空間產生的強大暫態(tài)電磁場，還會在監(jiān)控設備上產生有威脅的暫態(tài)過電壓。例如，當雷擊點離建筑物50m，雷電流為50kA時，在建筑物內的試驗回路中感應的暫態(tài)電壓，仍會使門檻電壓為200V的限壓二極管動作。
　　
　　3 防止雷電干擾的措施
　　
　　綜上所述，直擊雷對小水電站內二次設備的干擾，主要是由于地電位升高和暫態(tài)電磁感應所造成。做好防雷工作的關鍵，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，從而減小每根引下線通過的雷電流；均壓就是使被保護對象的各部位盡可能構成等電位；良好的接地是防雷安全的基礎，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，采用獨立避雷針防護時，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。所以小水電站應盡量在屋頂布置接地良好的金屬避雷帶(網)，而避免采用避雷針作為直擊雷防護措施。一定要裝設避雷針時，必須使其安裝位置和接地電阻達到要求。
　　
　　屋頂避雷帶(網)受雷擊后，雖然由于分流，雷電流幅值有所降低，但也會產生電磁感應問題。裝設計算機監(jiān)控設備的控制室，可以將建筑物鋼筋、金屬構架、地板等均相互焊接在一起，形式一個“法拉第”籠，并與接地網可靠地焊接在一起，能起較好的屏蔽作用。電纜溝內連接監(jiān)控設備的電纜要屏蔽或者走金屬管。重要的二次設備盡可能遠離外墻和頂層布置。
　　
　　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上電位差，地網應敷設成網格狀，而且在可能有瞬變大電流入地處，和重要的二次設備所在區(qū)域，要加密網格。建筑物的金屬構架、室內金屬物體等要連接成一個等電位連接網絡，以實現均壓等電位，其目的在于減少雷電流所引起的電位差，避免反擊。
　　
　　對重要的計算機監(jiān)控設備，可以合理選用電涌保護器(SPD)作雷電的最后屏障。在連接至監(jiān)控設備的電纜，經過的任何兩個相繼的防雷分區(qū)的邊界上，應裝設SPD，實現帶電芯線的等電位連接，分流芯線上的雷電流，使重要的二次設備免受雷電電涌的危害。
　　
　　總之，在進行小水電站直擊雷防護系統(tǒng)設計時，必須考慮其對二次設備的影響，在防御直擊雷侵害的同時，能保證設備的正常工作。

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