基于隔离开关分合操作的电子式互感器电磁兼容检测系统

为深入研究隔离开关分合时产生的暂态强电磁过程对电子式互感器的影响,建立了基于500 k V空气绝缘开关设备(AIS)隔离开关分合操作的电子式互感器电磁兼容检测系统。系统中的高频电流电压组合测量系统采用Rowgowski线圈和电容分压器作为传感器,传感部分和数据采集部分具有良好的电磁屏蔽。对高频电流电压测量系统进行了标定:高频电流测量带宽为1 Hz~10 MHz,高频电压测量带宽为0.1 Hz~30 MHz,满足测量要求。现场实测结果表明:在检测系统上实现了隔离开关分合闸时高频电流、高频电压和电子式互感器输出波形的同时测量,获得了隔离开关分合闸时暂态电流电压典型波形和电子式互感器输出波形。通过波形比对,可实现隔离开关分合操作时电子式互感器受暂态强电磁干扰的影响分析。     

气体绝缘开关设备的隔离开关分合操作对电子式互感器电磁兼容特性的影响

为深入研究气体绝缘开关设备(GIS)隔离开关分合操作对电子式互感器电磁兼容特性的影响,研究了隔离开关操作过程中电磁干扰信号对电子式互感器影响的大小与各种耦合途径,建立了基于500 kV GIS隔离开关分合操作的电子式互感器电磁兼容试验系统。利用开发的试验系统,对500 kV GIS隔离开关操作产生的暂态过程进行实地测量,并对系统中接入的电子式互感器进行输出测试。试验系统获得了VFTO和VFTC的典型波形、隔离开关间隙的击穿电压特性和燃弧规律以及电子式互感器典型故障。结果表明:该试验回路产生的VFTC幅值最大值为826.8 A,上升速率约为6.51 kA/μs;VFTO最大过电压倍数为1.22,上升速率约为17.2 kV/μs;暂态测量结果与理论预期水平较相符,准确地反映了暂态过程的真实情况;电子式互感器IEC标准与现场电磁环境存在显著差异;针对电磁干扰的不同耦合途径提出的抗干扰措施,可有效提高电子式互感器电磁兼容水平。     

隔离开关开合下电子式互感器传导干扰分析及抗干扰方法

针对电子式互感器运行中遇到的电磁干扰和电磁兼容问题,进行了建模仿真和试验研究。通过建立空心线圈电子式电流互感器在隔离开关开合下的模型,分析互感器受到的传导干扰,然后提出了互感器的抗干扰措施并进行了仿真验证。在此基础上,通过设计相应的互感器样机,对互感器的电磁兼容问题进行试验研究,验证了抗干扰措施的有效性。结果表明,采用RC滤波和TVS管相结合的方式,对互感器输出影响小于0.01%。进行15次隔离开关开合试验后,加入防护措施的互感器依然能满足0.2S级的准确度要求,漂移量小于0.03%,有效提高了互感器的抗干扰性能。     

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。     

由暂态操作引起的电子式互感器采集单元信号线骚扰电流分析及测量

电子式互感器采集单元受隔离开关分合空载母线过程中产生的特快速瞬态过电压VFTO（very fast transient overvoltage）影响较为严重。为提升电子式互感器的抗电磁干扰能力,基于110 kV AIS隔离开关分合容性小电流试验平台,对电子式电压互感器采集单元信号线骚扰电流进行分析,并通过实测验证了分析的正确性。采集单元信号线L线骚扰电流主要由电容分压器低压臂电容输出瞬态过电压引起,采集单元信号线N线骚扰电流主要由电容分压器接地点瞬态地电位升引起,二者频率及幅值具有较大差异。为了研究共模骚扰电流的主要影响因素,基于分析、实测建立仿真模型,并通过不同工况下仿真及实测结果对比,验证仿真模型的正确性,仿真结果表明共模骚扰电流和地线电感、对地分布电容呈正相关。     

电子式互感器电磁兼容性能分析

为改善电子式互感器的电磁兼容性能,提高其挂网运行稳定性,提出了一些电子式互感器电磁兼容性能检测的新方法,在国家标准要求的电磁兼容项目中新增了模拟现场投运强电磁干扰的隔离开关容性小电流试验,并且在40多台样机上进行了试验。最后分析了电子式互感器的电磁干扰兼容性能检测的试验项目设置和试验结果,以及隔离开关容性小电流试验的试验原理和试验结果,结合电子式互感器工作电磁环境和干扰途径,提出了电子式互感器电磁兼容中的易受干扰环节以及相应的改进措施。试验研究表明,型式试验规定的电磁兼容试验项目中故障率最高的为浪涌抗扰度试验,可以在合并单元和采集器的电源端口采用抑制浪涌的元器件来防范浪涌骚扰所产生的电磁干扰。现有的电磁兼容试验不能全面考核电子式互感器的抗干扰能力,在电子式互感器的检测中需增加隔离开关容性小电流试验。     

VFTO作用下电子式电流互感器二次端口电磁特性仿真分析

电子式电流互感器凭借绝缘简单、体积小、重量轻、动态范围宽、无磁饱和等优良特性在变电站中得到了广泛应用。随着变电站电压等级的不断提高,开关操作过电压,尤其是隔离开关特快速暂态过电压(VFTO)对变电站电子式互感器的电磁干扰问题得到了越来越多的关注。分析了高压变电站VFTO产生和传播的物理过程,建立了电子式电流互感器罗氏线圈的高频暂态模型,得到了VFTO作用下罗氏线圈端口的信号波形。通过对比集中参数、分布参数以及实测的信号波形,证明分布参数模型可更好地反映罗氏线圈在VFTO作用下的高频特性。     

隔离开关模拟骚扰源研制及应用

为了模拟变电站中实际现场的恶劣电磁环境,进而研究电子式互感器抗扰度性能的检测方法,文中在原有隔离开关作为骚扰源的电子式互感器抗扰度试验系统的基础上,研制了隔离开关模拟骚扰源,并利用该骚扰源进行了电子式互感器的抗扰度性能试验,以推进原有试验项目的标准化。文中利用断路器控制球隙电弧的开合来模拟隔离开关的方法,设计了隔离开关模拟骚扰源系统,该系统具有整体电磁骚扰时间可调、电磁脉冲幅值可调、被试品设备外壳地电位可调、空间辐射磁场可调、空间电场可调等特点;通过对电子式互感器的抗扰度性能测试试验,证明该系统能够满足试验要求,且稳定性好、可靠性高;所提出的隔离开关模拟骚扰源电子式互感器抗扰度试验项目完全可以替代目前所进行的"隔离开关分合容性小电流条件下电子式互感器抗扰度试验"项目,进一步推进了该项目的标准化,新项目的实施可以有效减少由于电子式互感器受到电磁干扰给电网所带来的损失。     

隔离开关电弧模型及对Rowgowski线圈电流互感器的传导干扰研究

为了准确分析隔离开关开合容性小电流过程中电弧放电对110 kV罗氏(Rowgowski)线圈电流互感器的干扰情况,采用ATP-EMTP中的TACS元件建立了动态电弧模型。参考标准GB/T 1985—2014,建立隔离开关开合容性小电流试验电路,结合所建立的动态电弧模型,仿真得到隔离开关开合过程中,所产生电磁干扰的电流最大幅值为576 A。电压最大幅值标幺值为1.8 p.u.,暂态电流频率高达210 kHz。同时分析了电源侧对地杂散电容、接地电阻等因素对隔离开关电弧模型参数的影响。并建立了相应的实验线路,实测了隔离开关开合容性小电流过程中的暂态波形。通过对比实测与仿真产生的电弧放电电压、电流波形,发现两者暂态电流、电压变化过程相符,验证了所建电弧模型的正确性。     

1100 kV GIS隔离开关分合容性小电流试验中的暂态电压测量

GIS隔离开关分合容性电流过程持续时间长,同时产生高幅值、大陡度、高频率的过电压。采用新研制的光纤式电压测量系统,对1 100 kV GIS隔离开关分合小电容电流试验中的暂态电压进行测量,得到了分合过程中负载电容上"台阶"状电压波形,同时采用EMTP仿真软件对电压波形进行相应的仿真研究,得到了负载上电压的幅值、频率、波形等相应特性。而且试验和仿真结果一致。证明该测量系统可以用于特高压隔离开关分合容性电流用暂态电压的测量。     

开关操作对中压电子式电压互感器暂态性能影响研究

开关柜内隔离开关等开关操作引起的电磁暂态干扰,会通过电子式互感器传导至二次控制、计量设备,对电子式互感器一次绝缘和二次电子线路的抗干扰能力有极大的考验,可能会造成电子式互感器测量失效。文中通过电路分析与电磁暂态仿真,建立10 kV开关柜中电子式电压互感器电路模型,分析其在隔离开关开断空载母线下的暂态响应,发现电子式电压互感器暂态响应输出暂态幅值高达稳态输出值的几十倍,其中伴随着上兆赫兹的高频干扰,高频干扰频带主要分布在200 kHz、1.25 MHz和1.7 MHz附近。通过对比电磁式互感器,发现两者暂态特性大不相同,提出基于电磁式互感器所制定的电子式互感器暂态性能实验方案有待完善。仿真结果为电子式电压互感器实际工况运行提供了理论分析基础,有助于提升电子式电压互感器电磁防护性能和完善其暂态实验检测标准,提高其长期运行稳定性。     

基于有源电子互感器的输电线路等传变差动保护

罗氏线圈电子式电流互感器的积分环节会放大传变误差,可能造成电流传变严重失真,导致保护误动。针对此问题,提出了线路保护直接采用罗氏线圈微分电流信号输出的改进思路。并以差动保护为例,提出了一种基于有源电子互感器的输电线路等传变差动保护方法。该方法直接采用罗氏线圈输出的电流微分信号进行计算,将用于电容电流补偿计算的电压信号经虚拟罗氏线圈数字传变处理,保证电压电流信号经过相同的传变环节。仿真和试验结果表明,新方法在区内故障时可快速动作,且消除了积分环节引入的传变误差对差动保护的影响,降低了电压电流传变差异对保护精度的影响,性能优于现有差动保护方法。     

电子式互感器数据采集系统的研究与实现

以基于罗氏线圈原理电子式电流互感器为研究对象,分析了罗氏线圈的微分工作特性.针对罗氏线圈输出微分信号的特点,设计了基于AD7606的数据采集系统,给出了设计方案.试验结果表明基于AD7606数据采集系统所测电流误差完全满足0.2S级电子式电流互感器的要求.试验结果验证了数据采集系统的准确性和设计的有效性.     

罗氏线圈电子式电流互感器谐波测试方法研究

介绍了国家标准对互感器谐波要求和罗氏线圈电子式电流互感器原理,总结了罗氏线圈电子式电流互感器谐波测量的简单实用方法,通过高精度谐波源配合标准电流互感器和互感器校验仪对电子式电流互感器进行了谐波测试。结果表明:该方法适用性强,操作简单,极大地丰富了谐波的测试方法。     

GIS中快速暂态过程对罗氏线圈型有源电子式互感器影响的分析

电子式互感器作为智能变电站的重要组成部分,是实现信息化的关键技术,其可靠性和准确度对电力系统的安全、稳定和经济运行有着重要的影响。分析了GIS组合电器中隔离开关、接地开关和断路器动作时产生的快速暂态过程,重点研究了快速暂态过电压(VFTO)、快速暂态过电流(FTC)和暂态电磁场(TEM)等对电子式互感器可靠性和测量精度的影响。在研究的基础上提出了GIS内罗氏线圈型电子互感器的抗干扰措施。     

基于低功率线圈的高压无源电子式电流互感器研制

针对当前电子式电流互感器工程应用中存在的问题,研制了一种基于低功率线圈的高压无源电子式电流互感器,并完成电子式电流互感器用低功率测量线圈、低功率保护线圈及远端模块等各部分设计与制造,弥补了传统罗氏线圈作为保护电流传感器所存在的固有缺陷。同时,针对电子式电流互感器制造过程中各个环节存在的主要问题,介绍了设计思路和解决方案,并建立试验条件,对研制的1台110 k V样机进行了室温条件下的准确度进行了测试,试验验证了低功率线圈作为电子式电流互感器保护电流传感器的可行性。     

稳态和暂态电流测量合一的电子式电流互感器量程切换设计

为满足电子式电流互感器对高压电网各阶段电流都具有较高测量精度的要求,本文提出了一种新型的量程切换电路。对于采用罗氏线圈的电流互感器,通过对罗氏线圈的感应电压进行幅值和绝对值双重监测达到跟踪电压峰值变化的目的,在稳态采用幅值监测加绝对值辅助监测的方式,在暂态采用绝对值监测并反馈锁定的方式。利用得到的监测信号控制仪表放大器INA110的电路连接对罗氏线圈各阶段的感应电压进行不同放大,从而实现量程的高速自动切换。实验表明这种设计能使电流互感器快速自动切换量程以充分利用其内部电子资源。本文对电子式电流互感器的设计有一定的参考价值。     

基于罗氏线圈电流互感器的等传变距离保护

罗氏线圈电流互感器中的积分器会放大暂态传变误差,可能导致保护误动作。该文提出直接采用罗氏线圈微分信号输出进行保护计算的改进思路,并以距离保护为例,提出一种基于罗氏线圈电流互感器的等传变距离保护方法。该方法中,保护电流直接采用罗氏线圈输出的电流微分信号,消除积分器引入的暂态传变误差,并通过虚拟数字传变解决电压与电流微分信号传变不一致问题。仿真和试验结果表明,所提出的等传变距离保护方法动作速度快,受系统中高频暂态信号影响较小,性能优于现有距离保护方法。     

罗氏线圈电流互感器谐波计量特性研究

电力系统中的非线性负荷会引起交流正弦波畸变产生各次谐波,对电能计量的准确性及继电保护的可靠性产生严重影响。针对新一代站对电子式电流互感器谐波计量及继电保护的更高要求,研究了罗氏线圈的传感原理和传变特性,并根据其数学模型,分析了影响罗氏线圈频率响应特性的两个主要因素为线圈内阻和分布电容,再结合外积分电路的结构参数模型,分析了积分时间常数对罗氏线圈电流互感器整体频率响应特性的影响。最后通过Multism12.0仿真电路模型,模拟了罗氏线圈电流互感器在2~13次谐波电流下的频率响应输出,并进行了试验验证。仿真与试验结果表明,罗氏线圈电流互感器能够满足电力系统关于谐波功率计量的0.2级准确度要求,能够可靠测量电网中的谐波分量。     

基于动态重燃弧模型的VFTO与VFTC仿真及特性分析

为了准确分析高压开关设备操作过程中的高频、高幅值电磁干扰问题,提出了一种基于动态重燃弧模型的建模方法。利用ATP-EMTP软件建模比较了不同电弧模型下的仿真效果,探讨了燃弧电阻、线路长度、击穿延时、断口电容及燃弧电感等5种因素对仿真结果的影响规律。同时,搭建了隔离开关分合容性小电流实验线路。通过对比仿真和实测数据发现：与传统模型相比,动态重燃弧模型下暂态电压和暂态电流峰值的仿真和实测之间误差分别降低了0.64%和13.94%,且波形特征参数均在实测数据的变化范围内。表明该模型能够更准确地反映开关分合时的暂态过程,对提高开关动作过程中暂态电压和暂态电流的仿真计算精度具有重要意义。