電子式電流互感器傳變特性及適應性保護原理研究.pdf

1、電流、電壓互感器作為電力系統(tǒng)電量測量設備，承擔著監(jiān)測一次設備運行狀態(tài)、為二次設備提供真實、可靠的電氣量等任務。以電子式電流互感器為代表的新型電子式互感器具有與被測電流回路沒有直接的電的聯(lián)系、頻帶寬、輸出功率低、結構簡單、線性特性良好等顯著優(yōu)點，解決了傳統(tǒng)電磁式電流互感器的飽和以及暫態(tài)精度低等問題。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，新一代電子式互感器取代傳統(tǒng)互感器，已是不可逆轉的趨勢。
　　 由于電子式互感器的輸出是數(shù)字信號，與傳統(tǒng)互感器輸

2、出的模擬信號有著本質的不同，這對與之相聯(lián)的保護等二次設備及其測試系統(tǒng)將產生深刻的影響。論文以電子式互感器特性作為研究主線，系統(tǒng)地分析了以下幾個方面的重要內容：論文提出了電子式互感器數(shù)字建模的思想，研究了電子式電流互感器整個傳感系統(tǒng)各部分的構成、傳變特性、頻域特性的分析方法，構建了幾種典型的ECT建模方案，并完成了模型的仿真研究與實驗驗證。論文研究了基于電子式互感器相關的接口技術，探索二次測控保護設備對電子式互感器獲取的電流電壓信號的新應

3、用，促進保護新原理的研究，提出了直接利用電子式互感器的微分信號做為保護系統(tǒng)的輸入的思想，提出基于微分輸入信號的R-L模型距離保護新原理和差動保護新原理，并進行了理論分析與仿真研究，獲得了一些重要的研究成果。針對適應電子式互感器的數(shù)字化保護仿真實驗測試手段研究方面的空白，論文提出基于IEC61850標準的新型實時仿真測試系統(tǒng)的思想，并構建實現(xiàn)了兼容電子式互感器的新型動態(tài)模擬系統(tǒng)及RTDS數(shù)字實時仿真系統(tǒng)。論文在新型實時仿真系統(tǒng)環(huán)境下，進行

4、了電子式互感器與傳統(tǒng)互感器的特性對比實驗，深入分析了電子式互感器對于傳統(tǒng)保護原理的改善作用。論文所做的主要工作如下：
　　 1、完成了基于Rogowski線圈的電子式電流互感器的仿真數(shù)字建模，論文詳細研究了包括羅氏線圈測量回路的整個傳感系統(tǒng)的仿真模型的分析方法和設計思路。利用PSCAD進行仿真測試，通過對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)及故障的暫態(tài)過程進行仿真分析，論證了所建立的數(shù)字模型對于一次信號的波形具有良好的跟隨作用；應用PSCAD建立的仿真系統(tǒng)

5、作為互感器數(shù)字模型的數(shù)據(jù)源，將其輸出數(shù)據(jù)和實際互感器裝置的動模錄波數(shù)據(jù)導入到MATLAB中進行對比分析，實驗結果證明了建模方法的正確性。
　　 2、在傳統(tǒng)動態(tài)模擬實驗系統(tǒng)的基礎上進行改造升級，構建了兼容數(shù)字化動模測試與傳統(tǒng)動模測試的新型物理模擬系統(tǒng)。在新型物理模擬實驗環(huán)境下，以繼電保護為應用對象，進行了傳統(tǒng)電磁式互感器和電子式互感器的性能對比測試實驗。分析了電子式互感器的應用對于傳統(tǒng)保護原理的影響。針對輸電線路的差動保護，重點研

6、究不同故障情況下，采用電子式互感器后的保護的動作特性曲線。結果表明，由于電子式互感器在大電流情況下無飽和現(xiàn)象，能夠顯著提高線路差動保護的安全性、可靠性和靈敏性。
　　 3、討論了電子式互感器與繼電保護系統(tǒng)的兩種接口方案即：其一，在電子式互感器傳感系統(tǒng)增加外積分環(huán)節(jié)，反映被測電壓、電流的變化，實現(xiàn)兩者的對接；其二，省去互感器的積分環(huán)節(jié)，建立基于電子式互感器微分輸入信號的保護算法，實現(xiàn)電子式互感器與保護系統(tǒng)的對接。
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7、、本文在分析兩種不同接口方案特點的基礎上，針對第二種接口方案，結合傳統(tǒng)保護原理提出了基于電子式互感器微分輸入信號的R-L模型距離保護新原理以及線路差動保護新原理，并進行了理論分析與仿真驗證，結果表明所提出的保護原理是正確的和可行的。
　　 5、提出了基于IEC61850標準的實時數(shù)字仿真測試方法，構建了新型實時數(shù)字仿真測試系統(tǒng)。采用電子式互感器后，實時數(shù)字仿真系統(tǒng)不再需要D/A轉換和功率放大等環(huán)節(jié)，可以直接將仿真產生的數(shù)據(jù)經格式