在磁势自平衡回馈补偿式直流传感器中，一次被测电流磁势绝大部分已被电抗器直接由交流电源提供的电流自动平衡掉，剩余磁势由直流传感器的回馈补偿系统补偿。直流传感器的差值电流回馈补偿电路利用双向铁心磁放大器的基本原理，在电抗器铁心的空腔内设置零安匝检测铁心和线圈以检测该半周期内直流磁势平衡的安匝差，用于自动跟踪补偿，是一个具有反馈特性的闭环系统。
　　关键字：磁势自平衡 回馈补偿 PID控制 劳斯判据 传递函数 稳定性
　　0 引言
　　
　　长期以来，由于监视、计量、控制企业生产用电的大电流直流在线测量装置缺乏可靠的计量保证，仪器的指示值仅作为参考数值，这直接影响到这类国营大中型企业的节能降耗、经济效益。要改变这种状况，关键的是要集中现有几种测量原理的优点，克服其缺点，从原理上探索出一种新型强电直流传感理论与方法。
　　
　　本课题建立了一种磁势自平衡回馈补偿式直流传感机理与方法。磁势自平衡回馈补偿式直流传感机理与方法既具有直流闭环测量原理准确度高、线性度好、抗干扰能力强的优点，也具有开环测量原理电路结构调试简单、消除大功率驱动的困惑、且不存在系统振荡问题的优点。这种测量方法在原理上表现了新颖的特征：由串联型直流电流互感器工作原理可知，同名端对接的两个饱和电抗器在交流电源的正、负半周内，各自维持一次直流被测电流与二次电流之间的磁动势平衡。即在其半个周期内由一个铁心和线圈构成的一个电抗器就可以自动建立此时一、二次之间的直流磁势平衡。但这种磁势平衡没有闭环系统磁势平衡的准确度高。我们就用差值电流补偿的方法实现检测铁心线圈的直流零安匝补偿[1-4]。此时因一次被测电流磁势绝大部分已被电抗器直接由交流电源提供的电流自动平衡掉，由剩余磁势检测回馈的补偿电流就很小，电子模块的功率小，可靠性高。且该回馈系统的补偿电流具有闭环系统自动跟踪补偿的特性。虽然该直流磁势平衡回路是工作在半个周期的情况下，但经滤波电感滤波后，再加上差值电流回馈补偿系统补偿的电流，即可得到希望的电流。
　　
　　1 差值电流回馈补偿原理
　　
　　磁势自平衡回馈补偿式直流传感器原理如图1

　　雷击靠近控制室的避雷针时，在周围空间产生的强大暂态电磁场，还会在监控设备上产生有威胁的暂态过电压。例如，当雷击点离建筑物50m，雷电流为50kA时，在建筑物内的试验回路中感应的暂态电压，仍会使门槛电压为200V的限压二极管动作。
　　
　　3 防止雷电干扰的措施
　　
　　综上所述，直击雷对小水电站内二次设备的干扰，主要是由于地电位升高和暂态电磁感应所造成。做好防雷工作的关键，也就是分流、均压、接地、屏蔽。分流就是增加雷电接地引下线数，从而减小每根引下线通过的雷电流；均压就是使被保护对象的各部位尽可能构成等电位；良好的接地是防雷安全的基础，能够有效地消除反击；屏蔽是防雷电电磁脉冲最有效的措施。
　　
　　由于小水电站大都建在山区，受场地限制，采用独立避雷针防护时，很难保证其与建筑物的空间和地中的距离以及接地电阻满足要求。所以小水电站应尽量在屋顶布置接地良好的金属避雷带(网)，而避免采用避雷针作为直击雷防护措施。一定要装设避雷针时，必须使其安装位置和接地电阻达到要求。
　　
　　屋顶避雷带(网)受雷击后，虽然由于分流，雷电流幅值有所降低，但也会产生电磁感应问题。装设计算机监控设备的控制室，可以将建筑物钢筋、金属构架、地板等均相互焊接在一起，形式一个“法拉第”笼，并与接地网可靠地焊接在一起，能起较好的屏蔽作用。电缆沟内连接监控设备的电缆要屏蔽或者走金属管。重要的二次设备尽可能远离外墙和顶层布置。
　　
　　接地和等电位连接是防雷的重要措施。为了减小地电位升高和地网上电位差，地网应敷设成网格状，而且在可能有瞬变大电流入地处，和重要的二次设备所在区域，要加密网格。建筑物的金属构架、室内金属物体等要连接成一个等电位连接网络，以实现均压等电位，其目的在于减少雷电流所引起的电位差，避免反击。
　　
　　对重要的计算机监控设备，可以合理选用电涌保护器(SPD)作雷电的最后屏障。在连接至监控设备的电缆，经过的任何两个相继的防雷分区的边界上，应装设SPD，实现带电芯线的等电位连接，分流芯线上的雷电流，使重要的二次设备免受雷电电涌的危害。
　　
　　总之，在进行小水电站直击雷防护系统设计时，必须考虑其对二次设备的影响，在防御直击雷侵害的同时，能保证设备的正常工作。