计及直流偏磁的保护用电流互感器仿真与实验分析

保护用电流互感器(Current Transformer,CT)对电力系统继电保护的动作特性影响很大。直流偏磁会对CT的传变特性产生影响,利用其T型等值电路推导出了直流偏磁条件下的励磁电流和磁通的表达式。通过PSCAD/EMTDC仿真软件对不同直流偏移系数条件下的CT传变特性进行仿真分析,结果表明,偏磁条件下CT的磁化曲线第三象限部分会减小,二次电流波形也会发生畸变,同时二次电流中谐波幅值也在增加,当偏磁电流增加到一定值时二次谐波将会大于三次谐波,随着直流偏移系数的增加各次谐波也呈线性增长,而基波幅值在减小。同时,设计了交流叠加直流的实验电路来模拟直流偏磁现象以对保护用CT的传变特性进行实验分析。实验结果表明,在偏磁条件下CT不能正确传变一次电流,在偏磁条件下CT二次电流有效值会减小,同时基波幅值也相应减小,而其余各次谐波的幅值呈线性增加,对角差的影响较电流误差而言更为严重。由此可见,直流偏磁改变了保护用CT的传变特性,对采用基波分量算法及谐波制动方案类型的保护构成严重威胁,降低继电保护的可靠性。     

直流单极-大地方式谐波特性及其对交流保护影响的分析

直流输电系统单极-大地运行方式对交流电网继电保护产生影响的根源在于直流偏磁导致电力变压器谐波以及电流互感器传变特性的变化,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序对直流偏磁下的变压器谐波特性以及保护用电流互感器传变特性进行了全面的仿真分析,得出相应的变化规律与特点,并以此为基础分析和评估了直流输电系统单极-大地运行方式对交流电网保护的影响.     

直流单极-大地方式谐波特性及其对交流保护影响的分析

直流输电系统单极-大地运行方式对交流电网继电保护产生影响的根源在于直流偏磁导致电力变压器谐波以及电流互感器传变特性的变化,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序对直流偏磁下的变压器谐波特性以及保护用电流互感器传变特性进行了全面的仿真分析,得出相应的变化规律与特点,并以此为基础分析和评估了直流输电系统单极-大地运行方式对交流电网保护的影响。     

直流偏磁下电流互感器误差特性分析

直流偏磁会改变计量用电流互感器(TA)的传变特性,影响仪表测量、电能计量的准确性。通过建立等效电路模型,仿真直流偏磁前后励磁电流波形变化情况,定性分析出直流偏磁电流造成TA误差增大。基于TA电磁关系方程,利用全波傅里叶算法导出了TA传变误差的解析表达式。仿真算例验证了理论分析结果的正确性,定量给出了不同因素和直流偏磁共同作用下TA的三维误差曲线,表明比差、角差随直流偏磁电流的增大而增大,为计量用TA的设计和参数整定提供了科学依据。     

计及直流偏磁的电流互感器传变特性对差动保护的影响

由地磁感应电流(GIC)/高压直流输电单极大地回路运行方式引发的直流偏磁会对电磁式电流互感器(TA)的传变特性产生影响,计及直流偏磁影响的TA饱和与无偏磁时相比具有一定的特殊性,会对变压器差动保护产生影响。通过构建考虑直流偏磁的交流系统仿真模型,研究了TA起始饱和时间受直流偏磁的影响及其对变压器差动保护的影响。指出了直流偏磁是TA局部暂态饱和的诱因之一,并通过对直流偏磁条件下和应涌流的仿真研究,分析了TA局部暂态饱和对变压器差动保护的影响。研究结果表明,直流偏磁可能会加速TA饱和,防止区外故障TA饱和引起差动保护误动的时差法判据将受到考验;而直流偏磁诱发的TA局部暂态饱和则可能引起变压器差动保护的误动。     

计量用TA在直流偏磁条件下传变特性的实验与分析

直流偏磁会改变计量用电流互感器(TA)的传变特性,直接影响仪表测量、电能计量的精度.地磁风暴、直流输电系统、线路故障、人为加入直流分量等都会使TA产生直流偏磁.理论分析表明,直流分量不产生变化磁通,其作为励磁电流改变铁心工况,产生各次谐波,影响TA的正确传变.以计量仪表常用的0.1级TA04-5A/5mA为例,通过实验...     

直流偏磁对电流互感器暂态传变特性的影响

高压直流输电和地磁感应电流引起的直流偏磁现象日趋严重,分析其对电流互感器暂态传变特性的影响十分必要。通过建立等效分析模型,针对直流偏磁及故障起始角对于电流互感器暂态传变特性,特别是对起始饱和时间的影响进行了详细的推导和分析。通过MATLAB程序对某实际电网中运行的电流互感器暂态传变特性参数进行计算,得出偏磁电流大小与起始饱和时间、二次电流的基波和2次谐波的定量关系。分析结论为了解电流互感器在偏磁条件下的工作状况以及继电保护装置的整定提供了参考。     

变压器直流偏磁对无功补偿电容器的影响

针对变压器发生直流偏磁时无功补偿电容器电流谐波过大的现象,基于Jiles-Atherton模型,在MAT-LAB平台下,建立了变压器直流偏磁仿真模型,仿真结果与实测数据符合很好。计算了不同直流偏磁电流条件下的电容器谐波电流,结果表明各次谐波随直流电流增加而近似呈线性增加,各电容器组之间发生4次谐波放大现象,容易造成电容器电流总有效值过大。通过增大串联电抗值来增加串联电抗率,可以避免4次谐波放大,增强无功补偿电容器组的直流偏磁承受能力。     

直流偏磁对输电线路距离保护的影响分析

高压直流输电运行于单极大地回路方式时,太阳耀斑活动产生的地磁感应电流会使变压器或保护用电流互感器产生直流偏磁现象。当直流偏磁电流进入交流系统后,阻抗继电器的测量阻抗中会产生一个附加阻抗,使阻抗继电器的测量阻抗变大,从而导致距离保护出现欠范围拒动作。文章建立了相应的输电线路距离保护系统模型,推导出了直流偏磁条件下阻抗继电器测量阻抗表达式,同时为了直观的衡量直流偏磁电流对测量阻抗的影响,定义出了直流偏移系数,通过分析不同直流偏移系数条件下的距离保护动作特性,并利用PSCAD/EMTDC仿真软件在不同直流偏移系数条件下进行仿真分析,验证了理论分析的正确性。     

直流偏磁对测量用CT影响及补偿方法的研究

直流偏磁会改变测量用电流互感器(CT)的传变特性,直接影响电能计量与测量的准确性。分析了直流偏磁的产生机理,根据测量用CT的等效电路建立起仿真电路,研究了直流偏磁对测量用CT比差、角差及励磁电流的影响。结果表明直流偏磁的存在会使比差、角差向着不同方向增大,并会引起励磁电流增大、波形正负半周不对称、偶次谐波增加,严重影响CT的传变精度。提出了一种减少测量用CT计量与测量误差的补偿方法,仿真验证了该方法的有效性。     

直流偏磁对变压器励磁特性的影响

介绍了变压器直流偏磁的相关知识,阐述了直流偏磁对变压器的诸多影响,分析了直流偏磁的产生机理。其次利用PSCAD仿真软件建立了变压器模型,分析了不同直流偏磁下励磁电流各次谐波电流变化关系,对比了有无直流偏磁下的基波分量大小,有无偶次谐波和偶次谐波大小以及奇次谐波的大小。利用仿真实验手段分析了变压器直流偏磁时的励磁特性,验证了变压器直流偏磁理论的正确性。     

地磁感应电流对电流互感器传变特性及差动保护的影响

直流偏磁可能影响电流互感器(TA)的暂态传变特性,威胁差动保护的正确动作和电力系统的安全运行。与高压直流输电(HVDC)引起的直流偏磁相比,地磁感应电流(GIC)产生的偏置磁通对TA暂态传变特性的影响情况更为复杂,GIC本身的随机性和时变性决定其不能与纯直流引起的偏磁视为等同,而应加以区分。文中研究了由GIC及由HVDC引发的直流偏磁对TA影响的异同。结合TA等值电路,对GIC引起TA饱和的机理进行分析,并在PSCAD/EMTDC中构建仿真模型,根据GIC的特征用低频余弦量对其进行模拟。仿真分析了由GIC引起的TA暂态饱和及局部暂态饱和现象,研究了其对变压器差动保护的影响。研究表明,GIC可能通过影响TA的暂态传变特性从而对变压器差动保护产生影响,GIC对电网安全稳定运行的威胁需引起重视。     

一种简便的直流偏磁仿真方法研究

采用磁化曲线比较方法,对变压器偏磁特性进行了仿真研究。对直流偏磁下的变压器励磁电流特性进行了分析,在不同工况下计算分析了励磁电流及相应谐波含量值,提出了直流偏磁对继电保护的影响。     

直流偏磁和剩磁同时作用下保护用电流互感器的暂态特性研究

电力系统中电磁式电流互感器的暂态特性关系系统的安全稳定运行,通过建立直流偏磁条件下电流互感器的等效电路模型,利用基本电磁关系方程导出了剩磁和偏磁对保护用CT起始饱和时间和暂态饱和系数影响的定量数值关系。分析表明,直流偏磁将加速保护用CT的饱和,且偏磁电流越大互感器饱和越快。同时,剩磁与偏磁共同作用使得暂态饱和系数增大,如不考虑其变化,选择的CT可能不能满足偏磁条件下系统对CT的要求。通过仿真验证了理论分析结果的正确性。该研究为保护用CT的选择、继电保护的整定提供了参考依据。     

直流偏磁和剩磁同时作用下保护用电流互感器的暂态特性研究

电力系统中电磁式电流互感器的暂态特性关系系统的安全稳定运行,通过建立直流偏磁条件下电流互感器的等效电路模型,利用基本电磁关系方程导出了剩磁和偏磁对保护用CT起始饱和时间和暂态饱和系数影响的定量数值关系.分析表明,直流偏磁将加速保护用CT的饱和,且偏磁电流越大互感器饱和越快.同时,剩磁与偏磁共同作用使得暂态饱和系数增大,如不考虑其变化,选择的CT可能不能满足偏磁条件下系统对CT的要求.通过仿真验证了理论分析结果的正确性.该研究为保护用CT的选择、继电保护的整定提供了参考依据.     

计及直流偏磁的输电线路距离保护动作特性分析

高压直流输电运行于单极大地回路方式或太阳耀斑活动都会引起直流偏磁现象。直流偏磁电流流入交流系统后改变了线路的传统运行环境,当输电线路发生故障时会产生新的故障特征,从而对距离保护的动作特性产生相应的影响。建立了相应的输电线路距离保护的系统模型,推导出了直流偏磁条件下阻抗继电器测量阻抗的表达式,并重点对双端电源系统的线路距离保护Ⅰ段的动作特性进行了分析,同时为了能够直观地衡量直流偏磁电流对测量阻抗的影响,引入直流偏移系数定量分析了偏磁电流对距离保护的影响。从理论上分析、比较了不同直流偏移系数条件下的距离保护动作特性,并利用PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析的正确性。     

直流分量对变压器差动保护影响的仿真分析

介绍了几种电力系统中产生直流分量的因素,设计了励磁涌流产生模型与叠加直流分量的仿真模型,分析了直流分量对电流互感器(TA)暂态传变特性的影响,并通过空载合闸投入变压器同时流入直流分量的仿真,研究TA传变异常对励磁涌流判据的影响。研究结果表明,直流分量将改变TA传变特性,二次侧电流波形发生畸变,对励磁涌流闭锁二次谐波制动、间断角等判据产生影响,易引起变压器差动保护误动。     

外部恒定磁场对电流互感器传变特性影响分析

通过分析电流互感器（TA）与永磁铁的相对位置,推导了外部恒定磁场对TA传变特性影响的定量关系式,并得出了以下结论：外部恒定磁场对TA的影响在有恒定交链磁通绕组处与直流偏磁相似,随着外部磁感应强度增加,TA传变误差增大,同时在输出中产生大量谐波,严重影响电能计量的结果。     

直流偏磁下变压器绕组振动特性分析

为了研究直流偏磁下变压器发生短路故障时绕组的振动特性,基于"电磁-结构"多物理场耦合分析的方法,建立了考虑绝缘垫块非线性特性的变压器三维有限元模型.通过仿真分析了不同偏磁电流下突发短路故障时绕组的短路电流及振动特性,结果表明:随着偏磁电流的增加,绕组短路电流、振动位移的幅值发生不同程度的偏移且低次谐波分量增加明显,并通过分布反馈光纤激光器测振系统对模型进行了验证.研究结果为分析直流偏磁对变压器振动特性的影响提供了一些参考依据.     

地铁杂散电流引起变压器直流偏磁抑制方法

针对城市地铁运行时泄漏的杂散电流会引起沿线变压器直流偏磁问题,提出一种基于碳化硅PiN二极管的偏磁抑制方法。首先,建立杂散电流分布模型并采集现场地电位实测数据,明晰了地铁运行下城区整体大地电位的数值分布特点。然后利用碳化硅PiN二极管在直流电压和故障电流下的电压阻断能力及电流导通特性,提出了基于碳化硅PiN二极管的变压器直流偏磁抑制电路结构与工作流程。最后基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了城市电网110kV变电站主变直流偏磁仿真模型,验证了偏磁抑制方法故障电流导通能力和偏磁直流抑制效果。仿真结果表明：电网故障时,偏磁抑制方法瞬时导通,继电保护迅速动作跳闸;变压器实施偏磁抑制后,中性点直流电流被阻隔,磁滞回线、一次侧绕组电流及励磁电流畸变率降低,直流偏磁得到有效抑制。