在磁勢(shì)自平衡回饋補(bǔ)償式直流傳感器中，一次被測(cè)電流磁勢(shì)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(shì)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(cè)鐵心和線圈以檢測(cè)該半周期內(nèi)直流磁勢(shì)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(shì)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(zhǎng)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(cè)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(guó)營(yíng)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(cè)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(shì)自平衡回饋補(bǔ)償式直流傳感機(jī)理與方法。磁勢(shì)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(cè)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(cè)量原理電路結(jié)構(gòu)調(diào)試簡(jiǎn)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(cè)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(duì)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(cè)電流與二次電流之間的磁動(dòng)勢(shì)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(shì)平衡。但這種磁勢(shì)平衡沒有閉環(huán)系統(tǒng)磁勢(shì)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(cè)鐵心線圈的直流零安匝補(bǔ)償[1-4]。此時(shí)因一次被測(cè)電流磁勢(shì)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(shì)檢測(cè)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(shì)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(shì)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(chǎng)，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(duì)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(duì)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(chǎng)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(duì)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(duì)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。
