電子式電流互感器傳變特性及適應(yīng)性保護(hù)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(shè)備，承擔(dān)著監(jiān)測一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、為二次設(shè)備提供真實(shí)、可靠的電氣量等任務(wù)。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(jié)構(gòu)簡單、線性特性良好等顯著優(yōu)點(diǎn)，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(zhuǎn)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(zhì)的不同，這對與之相聯(lián)的保護(hù)等二次設(shè)備及其測試系統(tǒng)將產(chǎn)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(gè)方面的重要內(nèi)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(gè)傳感系統(tǒng)各部分的構(gòu)成、傳變特性、頻域特性的分析方法，構(gòu)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。論文研究了基于電子式互感器相關(guān)的接口技術(shù)，探索二次測控保護(hù)設(shè)備對電子式互感器獲取的電流電壓信號的新應(yīng)

3、用，促進(jìn)保護(hù)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(hù)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(hù)新原理和差動(dòng)保護(hù)新原理，并進(jìn)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(yīng)電子式互感器的數(shù)字化保護(hù)仿真實(shí)驗(yàn)測試手段研究方面的空白，論文提出基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的新型實(shí)時(shí)仿真測試系統(tǒng)的思想，并構(gòu)建實(shí)現(xiàn)了兼容電子式互感器的新型動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)及RTDS數(shù)字實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。論文在新型實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)環(huán)境下，進(jìn)行

4、了電子式互感器與傳統(tǒng)互感器的特性對比實(shí)驗(yàn)，深入分析了電子式互感器對于傳統(tǒng)保護(hù)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(xì)研究了包括羅氏線圈測量回路的整個(gè)傳感系統(tǒng)的仿真模型的分析方法和設(shè)計(jì)思路。利用PSCAD進(jìn)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(jìn)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(yīng)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(shí)際互感器裝置的動(dòng)模錄波數(shù)據(jù)導(dǎo)入到MATLAB中進(jìn)行對比分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了建模方法的正確性。
　　 2、在傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造升級，構(gòu)建了兼容數(shù)字化動(dòng)模測試與傳統(tǒng)動(dòng)模測試的新型物理模擬系統(tǒng)。在新型物理模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，以繼電保護(hù)為應(yīng)用對象，進(jìn)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(shí)驗(yàn)。分析了電子式互感器的應(yīng)用對于傳統(tǒng)保護(hù)原理的影響。針對輸電線路的差動(dòng)保護(hù)，重點(diǎn)研

6、究不同故障情況下，采用電子式互感器后的保護(hù)的動(dòng)作特性曲線。結(jié)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(dòng)保護(hù)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(hù)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(shí)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(hù)算法，實(shí)現(xiàn)電子式互感器與保護(hù)系統(tǒng)的對接。
　　 4

7、、本文在分析兩種不同接口方案特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對第二種接口方案，結(jié)合傳統(tǒng)保護(hù)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(hù)新原理以及線路差動(dòng)保護(hù)新原理，并進(jìn)行了理論分析與仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明所提出的保護(hù)原理是正確的和可行的。
　　 5、提出了基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)數(shù)字仿真測試方法，構(gòu)建了新型實(shí)時(shí)數(shù)字仿真測試系統(tǒng)。采用電子式互感器后，實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)不再需要D/A轉(zhuǎn)換和功率放大等環(huán)節(jié)，可以直接將仿真產(chǎn)生的數(shù)據(jù)經(jīng)格式