电子式电流互感器传变特性测试与分析

目前,由于缺乏有效而实用的综合测试平台,开展不同原理电子式电流互感器(ECT)在实际工况下的计量准确度和保护传变特性试验还很少。文中分析了影响ECT准确度和传变特性的关键因素和环节,研制出能够模拟不同运行负荷、环境条件、功率因数、通信异常、一次侧故障等工况下电子式互感器性能测试研究平台,开展了ECT稳态准确度测试、ECT谐波特性与频率混叠测试以及故障下的ECT暂态特性测试。对不同厂家不同原理的ECT测试,发现在稳态误差方面低功率电流互感器测量准确度以及稳定性优于全光纤电流互感器。谐波特性方面随着频率增加,低功率电流互感器的比值误差相对稳定,而罗氏线圈会增大,相位误差两者总体呈现增大趋势;各厂家ECT均存在不同程度频率混叠;全光纤电流互感器能够可靠地传变故障引起的暂态量,而低功率电流互感器在含有直流分量下易饱和,罗氏线圈电流互感器受积分环节影响很大,容易出现超差。     

电磁型与电子式电流互感器传变和应涌流比较

电子式电流互感器在数字化与智能变电站中大规模应用,其特性与传统的电磁型电流互感器差异较大,需研究电磁型与电子式电流互感器传变和应涌流的特性。通过理论计算电磁型电流互感器暂态饱和后传变各次谐波的增益,证明和应涌流导致电磁型电流互感器饱和后,传变2次谐波的能力比传变基波的能力强,故2次谐波比反而升高;但分析表明经暂态饱和的电磁型电流互感器传变后和应涌流的间断角将减小。通过理论推导基于空心线圈的电子式电流互感器的传递函数,揭示了电子式电流互感器能否正确传变和应涌流主要取决于积分时间常数和衰减时间常数,和应涌流经电子式电流互感器传变后可能导致波形发生偏移,但其间断角特征和2次谐波含量不变,间断角和2次谐波制动判据不受影响。     

电子式电流互感器传变延时测试方法研究

电子式电流互感器的传变延时关系到继电保护的动作快速性,关系到跨间隔设备采样的同步性,该时间不能简单用稳态传变延时来代替,在工程应用中不能忽略对暂态延时时间的测试,以免留下安全隐患。通过对电子式电流互感器传变延时产生的原因进行研究,提出了电子式电流互感器传变延时测试方案,并对罗氏线圈电流互感器的稳态及暂态传变延时进行了准确测量。实际工程中,仅在暂态延时的测量结果与稳态延时测量结果大致相等时,才可考虑用稳态延时替代暂态延时。     

罗氏线圈电子式电流互感器动态响应特性测试方法研究

围绕罗氏线圈电子式电流互感器动态响应特性问题,分析了二次信号动态附加分量形成的原因及条件,建立了罗氏线圈电磁暂态计算模型,提出了计及漏磁的罗氏线圈模型参数理论计算方法并与实测结果进行了比较,提出了基于电磁暂态仿真和模拟量再现技术的电子式互感器动态行为测试方法,开发出电子式互感器动态响应特性测试系统,实现了电子式互感器工频、谐波及行波的传变特性测试,利用上述方法和装置完成了某智能变电站电子式电流互感器动态响应特性测试,试验获得的动态附加分量信号与现场记录相吻合。     

罗氏线圈电子式电流互感器的宽频域传变特性研究

智能变电站的大量投运,使得罗氏线圈电子式电流互感器的运用也愈发广泛。在阐述罗氏线圈传感单元原理基础上分析其传变特性影响因素,计算了传感单元以及外积分环节的传递函数,得到了其频率响应特性。在Matlab和PSCAD仿真平台上分别搭建了理想实验模型和实际电网模型,验证了理论推导正确性,为改进罗氏线圈电子式电流互感器传变性能提供了理论指导。     

3种电子式电流互感器的传变特性分析与比较

结合数字化变电站的发展趋势和二次设备检测需求,给出了一种含电子式互感器校验仪的传变特性测试研究方案,并根据3种不同类型的电子式电流互感器各自的特点进行了实验研究,通过实验数据的误差分析了其性能差异。结果表明,不同类型的电子式电流互感器可以充分发挥各自的优势运用于智能化变电站中,解决了传统互感器存在的磁饱和、暂态精度低以及谐波测量的欠缺等方面的问题,为开展数字化变电站继电保护测试与建模提供了基础数据支持。     

基于RTDS的空心线圈电流互感器建模技术研究

描述空心线圈电子式电流互感器的数学模型,主要描述对象是传感头单元、模拟信号处理单元中的积分放大环节和相位补偿环节。基于电力系统实时数字仿真装置RTDS,在自定义建模功能模块CBuilder中依据各个主要描述对象的数学模型建立了空心线圈电流互感器自定义元件模型。通过搭建实物测试场景和仿真试验系统,分别对互感器产品以及自定义模型进行稳态和暂态等传变特性检测试验,从而验证空心线圈电流互感器自定义元件模型的正确性和实用性。     

空心线圈模拟积分器时间常数定量分析

采用空心线圈的保护用电子式电流互感器,积分器时间常数是影响其稳态与暂态准确度的关键因素。从模拟积分器传递函数入手,分析影响互感器采集系统准确度的多种因素,获取采用空心线圈的保护用电子式电流互感器积分器积分时间常数的定量选取方法,并通过试验验证了该方法的合理性。     

基于RTDS仿真的电子式电流互感器暂态特性测试研究

暂态特性是衡量电子式电流互感器性能的一个重要参数,理论分析及仿真电子式电流互感器采用模拟积分器和数字积分器时的暂态特性,仿真结果表明积分器参数或积分算法选取不当,其暂态特性可能受到影响。为此,有必要对其暂态特性进行测试。针对利用传统动模试验系统进行暂态测试的局限性,提出一种基于RTDS仿真技术的测试方法,给出了暂态特性实时仿真方案。利用该方法测试电子式电流互感器暂态特性,结果表明该方法能直观有效反映出电子式电流互感器对各种暂态过程的响应。     

电子式电压互感器谐波传变特性分析

与传统电磁式互感器相比,电子式互感器在带宽、绝缘结构和体积等方面更具优势,已成为电力测量设备中的研究热点。随着电网中非线性负荷的增多,谐波污染日益严重,实现对谐波的准确测量意义重大。在此背景下,开展电子式互感器的谐波传变特性研究十分必要。笔者从各种典型电子式电压互感器的工作原理出发,分析了其对谐波和直流的传变特性,从理论上得出了不同原理的电子式电压互感器能否测量谐波电压的定性结论,为进一步开展电子式电压互感器谐波传变特性的试验及检测研究奠定了基础。     

局部放电检测用宽频带电流传感器的探讨

研究了带铁芯的罗戈夫斯基线圈型电流传感器的几个主要参数对其传递函数幅频特性的影响 ,综合考虑各种因素 ,探讨了具有最优幅频特性的宽频带罗戈夫斯基线圈型电流传感器。     

基于对角隐式Runge-Kutta法的新型数字积分器研究

数字积分器是基于空心线圈的电子式电流互感器的重要环节之一。对此文中基于对角隐式龙格库塔法提出了一种新的拓展梯形数字积分算法。为提高新型数字积分算法的积分精度,采用复合积分并推导出了不同采样频率下的通用新型数字积分器的传递函数。由于新型数字积分器的传递函数中含有分数延迟项,因此采用FIR和IIR两种滤波算法对其进行仿真分析。MATLAB仿真结果表明,新型数字积分器在低频段的性能要优于梯形数字积分器,可为基于Rogowski线圈的电子式电流互感器的积分环节提供一种全新的设计方法。     

用于电子式电流互感器的数字积分器

积分器是基于Rogowski线圈的电子式电流互感器中的关键环节。同模拟积分器相比，数字积分器具有更高的精度和稳定性，更适用于电子式互感器。文中主要论述了互感器用数字积分器的设计与实现，分析比较了多种积分方案；提出了根据设计精度要求，确定积分器所需最低采样率的算法；讨论了解决积分中漂移、初值及饱和问题的措施。研制了数字积分器样机，并进行了实验。实验结果验证了设计方法的有效性与实用性。     

基于电子式电流互感器的线路光纤纵差保护

基于Rogowski线圈的电子式电流互感器(ECT)没有饱和现象,可以从根本上解决由于CT饱和造成差动保护误动情况的发生。笔者阐述了ECT的暂态传变特性,论述了积分时间常数对Rogowski线圈暂态特性的影响。以线路光纤纵差保护为例,利用实验数据分析了采用ECT后纵差保护的性能,指出采用ECT后保护在区外故障可靠性、区内故障灵敏度方面有显著提高,继而改进了传统的二段式比率制动差动保护动作特性。鉴于实用化的要求,遵循IEC 61850标准给出了ECT与线路光纤纵差保护的接口实现方案,并设计了一款信息合并单元的硬件方案。     

Rogowski线圈结构参数仿真研究

Rogowski线圈作为一种电流传感头,适当选取其电气参数,有利于提高测量的可靠性和精确度.分析了罗氏线圈结构尺寸与电气参数的关系,建立了线圈的数学模型.对基于Matlab环境下所作的不同结构参数下的仿真结果(时域和频域特性)进行比较,总结出结构尺寸对线圈特性的影响规律,提出优选方法.     

一种基于磁动势平衡的Rogowski线圈控制模型

Rogowski线圈主要应用于脉冲大电流的测量,而电力系统中测量用电流互感器的使用环境中存在着诸多干扰。因而,要实现Rogowski对线圈工频稳态电流的准确测量,就需要了解Rogowski线圈对工频稳态电流的测量特性以及干扰对测量的影响。为此提出了一种基于磁动势平衡思想的Rogowski线圈动态控制模型,利用该模型描述了Rogowski线圈的一、二次侧各电气参量,并对互感器工频电流的稳态测量特性、干扰信号的影响作出了分析。     

罗氏线圈的频率特性分析与传感器的设计方法

研究了Rogowski线圈电流传感器传感头的频率特性,在分析已有传感头信号处理方法的基础上,总结出利用终端电阻值来调整线圈的阻尼率,从而将传感头的频率响应分作三个特征区域,后继信号处理电路的设计针对各频段特性分别进行处理;文中给出了一种新型结构的自积分与外积分复合式罗氏线圈积分器的设计过程和参数选取方法,在保证传感器具有合适灵敏度的前提下,将传感器的工作频带拓宽到线圈的自然谐振频率.仿真与实验验证了这种新型的罗氏线圈传感器可工作在从工频到高频的大带宽测量范围.     

电子式电流互感器的积分器技术

基于Rogowski线圈的电流互感器与传统电流互感器相比具有广泛的应用前景,但Rogowski线圈的自身特性以及后续信号处理电路一直影响着电子电流互感器的测量精度.对Rogowski线圈的积分算法进行了研究,分别叙述了模拟和数字两种算法及其实现形式,设计了新的积分器,以进一步改善积分环节,提高电子电流互感器的测量精度.设计了数字积分器,其精度可满足IEC60044-8标准0.2级要求.     

高压电子电流互感器Rogowski线圈优化设计

根据安培环路定律和法拉第电磁感应定律,导出了有源型高压电子电流互感器传感头重要组成部分的Rogowski线圈感应电压数学模型。通过建立装配间隙系数、线圈等效尺寸等概念,讨论了决定线圈互感值大小的各项结构参数,得到了依据互感梯度物理意义而提出的Rogowski线圈最优结构设计参数计算模型,即有约束非线性最优化问题。给出了Rogowski线圈结构设计的应用实例,在MATLAB上的计算仿真结果与实际情况相符合,为有源型高压电子电流互感器Rogowski线圈结构优化设计提供了一种理论依据。