电子式电流互感器的传变特性研究

随着数字化变电站应用技术的日益成熟,电子式电流互感器（electronic current transducer,ECT）因其优越的性能在智能电网建设中得到广泛的应用。本文主要介绍了电子式电流互感器的原理及关键应用技术,最后借助动模实验研究了电子式电流互感器的传变特性。     

基于数字积分算法的电子式电流互感器传变特性

电子式电流互感器是电力系统中用于电能计量、测量和继电保护的重要设备之一,文章以Rogowski线圈电子式电流互感器为例,对常用的矩形、梯形、Simpson和双线性变换积分算法进行比较分析,全面评估不同积分算法可能对其传变特性的影响。首先,基于电子式电流互感器等效电路和积分算法分别获取其传递函数;其次,通过各个环节幅频和相频特性分析,获取并比较了含不同积分算法的电子式互感器整体的频带特性;最后,以某实际110 k V变电站用电子式电流互感器参数为例,针对稳态和动态信号不同输入情况下,对含不同积分算法的电子式互感器传变特性进行仿真。结果表明:不同积分算法的互感器均有良好的频带特性和稳态传变特性,但在动态特性跟踪以及抗干扰能力方面则具有较为明显差别。     

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。     

特大电流下电流互感器传变特性探讨

由于系统容量增大或因系统结构等原因,电力系统中某些回路在近处短路时会出现100倍额定电流以上的特大电流,大大超过了保护用电流互感器(TA)的10%误差曲线所容许的电流倍数,可能影响相关的继电保护设备的性能.文中以n次曲线模拟TA铁心饱和时的非线性磁化曲线,由此导出TA回路的非线性微分方程,并采用数值方法计算出在典型暂态短路电流作用下的TA二次电流波形.分析表明,当出现特大电流时,相关的继电保护装置很可能会拒动,从而导致失去选择性的越级跳闸,扩大停电范围.     

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。     

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。     

电子式电流互感器温度特性分析

环境温度变化会影响电子式电流互感器的测量准确度,在研制过程中需对其温度影响准确度特性进行分析.根据一种基于低功率电流互感器(LPCT)的电子式电流互感器系统各组成部分的功能特点,推导出LPCT及高压侧信号处理电路的温度特性表达式.对研制出的220kV电子式电流互感器样机进行了型式试验,结果表明,所研制的样机满足IEC 0.2级测量准确度要求,在-25～50℃温度变化范围内电流比值误差(简称比差)小于±0.1%,相位误差(简称角差)小于4'.试验结果验证了温度特性分析的有效性.     

电子式电流互感器暂态传变延时测试技术研究

从继电保护应用的角度关注了电子式电流互感器暂态下的传变延时问题,阐述了暂态延时与稳态延时的差异性以及在工程中测试的必要性。提出了一种基于高精度高带宽模拟采样和数字量接收精确时标标定的测试方案,采用数字相位锁定器(DPLL)消除数字量时序抖动,利用突变量检测确定初始时刻,再结合相位提取进行时差补偿修正,很好地消除了测试中的各个误差因素。通过开发的测试系统在工程中的应用,证明了所提方案的可行性。     

电子式直流电流互感器关键性能检测技术

本文中作者分析了国内直流输配电系统中电子式直流电流互感器的类型和原理,就现有国家标准中关键的检测项目和存在的问题给出相应的解决方案。     

几种不同类型电子式电流互感器的研究与比较

介绍并分析比较了IEC6 0 0 4 4 8《电子式电流互感器》中定义的 3种不同类型电子式电流互感器 (即光学电流互感器、低功耗电流互感器及空芯电流互感器 )的基本原理、性能及目前存在的主要问题     

剩余电流互感器传变特性研究与优化设计

通过分析剩余电流互感器的工作原理可知,比值差与相位差是产生误差的主要因素.通过公式解析,得出误差对灵敏度和平衡性的传变特性产生影响.考虑产品设计中器件参数值的影响,进一步通过实验对剩余电流互感器的物理特性进行优化,验证原理分析的结论,确定在不同条件下剩余电流互感器灵敏度和平衡性的传变特性.实验结果表明优化设计的合理性并...     

空心线圈电流互感器传变特性及其对继电保护的适应性分析

为了系统地分析空心线圈电流互感器传变特性及其对继电保护的影响,针对具体的互感器物理结构,采用理论、实验和仿真分析的手段,研究空心线圈电流互感器传感头和整体的频率特性和暂态特性。揭示了互感器较宽的频带特性有利于提高继电保护性能,频带宽度主要由Rogowski传感头和信号处理电路特性参数决定;暂态电流的测量误差关键取决于互感器对衰减非周期分量的刻画能力,即主要由非周期分量衰减时间常数和积分单元特性参数决定。最后,进一步从结构设计和测试标准方面提出空心线圈电流互感器应用于继电保护系统的适应性措施。     

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。     

基于低功率电流互感器的电子式电流互感器

针对传统电磁式电流互感器绝缘复杂、容易磁饱和以及Rogowski线圈测量精度受骨架材料的温度特性和绕制工艺的影响等缺点,研制出一种仅采用一个低功率电流互感器(LPCT)实现大动态范围电流测量的电子式电流互感器.LPCT的输出经过A/D转换、电光转换,由光纤将高电位侧的电流信息传输到低电位侧;通过低电位侧的信号处理电路,同时提供测量和保护两种信号.试验表明,整套装置的准确度满足IEC 60044-8对0.2级计量和5P20保护电子式电流互感器的要求.通过对装置的温度试验得出:在-30℃～70℃温度范围内,系统的比差变化小于±0.1%,角差变化小于±2',验证了装置的实用性.     

基于低功率电流互感器的电子式电流互感器

针对传统电磁式电流互感器绝缘复杂、容易磁饱和以及Rogowski线圈测量精度受骨架材料的温度特性和绕制工艺的影响等缺点,研制出一种仅采用一个低功率电流互感器（LPCT）实现大动态范围电流测量的电子式电流互感器。LPCT的输出经过A/D转换、电光转换,由光纤将高电位侧的电流信息传输到低电位侧;通过低电位侧的信号处理电路,同时提供测量和保护两种信号。试验表明,整套装置的准确度满足IEC 60044-8对0.2级计量和5P20保护电子式电流互感器的要求。通过对装置的温度试验得出：在-30 ℃~70 ℃温度范围内,系统的比差变化小于±0.1%,角差变化小于±2′,验证了装置的实用性。     

电子式电流互感器中的关键技术

详细分析了IEC6 0 0 4 4 8《ElectronicCurrentTransformer》中规定的光学TA及空芯TA目前存在的关键技术问题及解决方案。运用矩阵光学理论 ,提出了采用永久磁体作为参考源应用于光学TA中的比较测量法 ,实验表明该法可实时补偿随环境因素改变的材料Verdet常数及线性双折射。还介绍了一种基于印刷电路板的空芯线圈新结构 ,其二次绕组无需手工绕制和电阻调整 ,额定电流 2 0A时 ,准确度 0 .2级 ;额定电流≥ 30 0A时 ,准确度 0 .2S级。采用低功耗电子技术后空芯TA测量准确度 0 .2级时高压侧电路功耗 <5 0mW。     

空心线圈电流互感器传变特性实验研究和分析

为了精确评估空心线圈电流互感器的传变特性,设计了空心线圈电流互感器精确度、饱和特性、频率特性和暂态特性的测试方案,根据互感器的结构模块设置测试点,研究各单元部件和整机的特性。提出采用"额定准确低限值一次电流"下的"总谐波畸变率"指标,评价空心线圈电流互感器在小电流时的输出波形质量。实验结果表明,空心线圈电流互感器大电流时线性度好,小电流时易受干扰的影响,互感器频带受限于传感线圈参数和信号处理电路的相频特性,对故障暂态电流和励磁涌流的传变误差主要来源于衰减直流分量的测量误差。研究方法为厂家产品设计和改良、相关测试标准的改善提供参考。     

电子式互感器暂态性能测试方法的研究

介绍了电子式互感器现有的测试方法,并提出了不足之处。针对这些不足,提出了一种测试电子式互感器暂态性能的方法,给出了测试原理,并结合某变电站实验室联调实例,利用该测试法对电子式互感器的暂态特性进行了测试,对发现的一些问题进行了总结。该方法能够真实反映电子式互感器的暂态性能,对出厂检验或现场调试都具有一定的指导意义和参考价值。     

保护用电流互感器传变特性分析

电流互感器(CT)是继电保护的数据源头。随着电网建设的发展,各种不同类型CT混联接入继电保护装置的情况越来越多,对继电保护适应性提出了新的课题。针对这一问题,从单个CT的传变特性分析着手,首先分析了P级和TPY级电磁型CT的传变特性,指出了影响电磁型CT传变特性的主要因素。推导并建立了TPY型CT等值电路模型,从理论上解释了TPY级CT剩磁较低的原因。同时,采用Jiles-Atherton磁滞回线理论,对TPY级CT进行了仿真,并分析了TPY级和P级CT暂态传变特性的差异。研究并得出了电磁型CT暂态饱和的特征和规律。推导了罗氏线圈型电子式CT完整的传变公式,从数学上指出了其与电磁型CT传变特性的一致性。最后,在此基础上,综合分析了三种CT传变特性差异及对继电保护的影响。