多间隔信息融合的母线保护电流互感器断线再开放策略

对于电流互感器(CT)断线后发生金属性故障的情景,现有母线保护采取的闭锁差动保护动作方式将会引发多个变电站停电。此外,当母线区内发生高阻接地故障时,现有母线保护判据可能会将其误判为CT断线故障,不利于电力系统的安全稳定运行。针对这一问题,提出了一种母线保护CT断线再开放策略,该策略基于断线间隔与非断线间隔的零序电流变化量对负荷波动和故障进行区分,并基于非断线间隔的差流有效值和间隔失灵保护信息对区内外故障进行判别。实时数字仿真系统仿真结果验证了所提CT断线识别判据和再开放策略的正确性。

基于阻抗控制的电流互感器取能控制策略研究

针对电流互感器取能电源在输电线路小电流时存在供能死区、大电流时CT铁芯深度饱和导致异常运行状态的问题,提出一种阻抗控制式电流互感器取能控制方法。首先,建立取能CT等效电路模型,运用负载阻抗分析方法,对取能系统励磁特性问题展开研究;其次,给出阻抗控制式取能电路拓扑结构,并考虑不同原边电流工况的影响,对取能电流互感器提出阻抗调节控制策略;最后,搭建电流互感器取能综合实验平台进行实验验证,实验结果表明,容性阻抗运行特性的调节,显著提升了小电流工况下的系统取电功率,而在大电流工况下,感性阻抗运行特性使得铁芯的饱和状态得到抑制,可向负载提供稳定的电压和功率。

基于混合铁心的新型电流互感器研究

传统电流互感器铁心饱和会导致其二次电流波形发生畸变,进而可能影响电能计量的精度或引起继电保护设备错误动作,威胁电网的安全稳定运行。针对此类问题,提出了基于混合铁心的新型电流互感器(CCCT)。CCCT主要由混合铁心、二次绕组、二次电阻、磁场传感器与信号处理电路组成,其中混合铁心包含完整的内铁心与带气隙的外铁心,磁场传感器放置在外铁心的气隙中,其输出信号用于补偿发生畸变的二次电流。为验证该结构的有效性,进行了有限元仿真,制作了CCCT样机并进行了正弦交流电流、正弦半波电流、短路电流和直流电流的测量实验。有限元仿真与实验结果表明,CCCT在额定电流下的复合误差小于0.2%,稳态对称短路电流下的复合误差为2.04%,暂态短路电流下的峰值瞬时误差为4.25%,直流条件下输出与输入的拟合优度为0.999 9,既基本保留了传统电流互感器的测量精度,也具有良好的暂态响应特性与抗直流特性,可同时满足相关标准对测量、保护用电流互感器的精度要求,具备在实际工程中应用的潜力。

计及电子式电流互感器的差动保护性能分析

电磁型电流互感器(currenttransducer,CT)饱和是造成差动保护误动的重要原因,为此采取的差动保护抗CT饱和措施使保护算法和判据更加复杂,可靠性降低。电子式电流互感器(electroniccurrenttransducer,ECT)具有无磁饱和等优点,可从根本上解决上述问题。文章在分析、比较基于3种不同CT特性的比率制动差动保护动作特性的基础上,给出了相应的动作区示意图,并指出采用ECT可显著提高差动保护的灵敏性;在基于全电流的采样值差动保护中,光学电流互感器具有无可比拟的优点。此外,给出了光学电流互感器与基于IEC61850标准的光纤纵差保护装置的应用接口设计方案。

光学电流互感器的问题与解决对策

介绍了2种光学电流互感器影响其性能的主要因素及解决对策,指出了光学电流互感器发展中需解决的共性问题,并展望了光学电流互感器的发展前景。

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。

光学电流互感器的关键技术

通过对光学电流互感器(OCT)的2种主要类型磁光电流互感器(MOCT)和光纤电流互感器(FOCT)的原理介绍和详细分析,指出MOCT的光学传感头加工、测量受光功率波动的影响,分析了FOCT光纤器件的非理想偏振特性,以及光纤材料的Verdet常数的补偿等关键技术和存在问题。MOCT、FOCT共同存在小电流测量时信噪比较低的问题。

全光纤电流互感器在三相共箱GIS中的应用

1背景介绍西门子公司从20世纪60年代就开始研究光学电流互感器,80年代制造出样机并于2001年在芬兰电网公司110 kV Ventusneva变电站实现首次应用。2006年西门子在奥地利Weinstrom变电站实现光纤电流互感器在420 kV气体绝缘开关设备(Gas-Insulated Switchgear,GIS)的首次应用。2008年,国网上海市电力公司为筹建世博会国家电网馆向各个开关制造厂征集全光纤电流互感器在三相共箱中的应用技术。

大型发电机组中两级组合式大电流互感器的技术探讨

本文作者针对大型发电机组中两级组合式大电流互感器的设计进行分析与论述,提出了其优点及应用的局限性,并最终确定一级式电流互感器是更合理的技术方案,解决了用户在进行技术方案选择时遇到的难题,以供大家在大电流互感器进行设计制造及选用时作技术参考。

一种适应母线电流动态范围宽的光电式电流互感器供电电源

针对现有采用电流互感器(CT)供电的光电式电流互感器(OECT)的供电电源,受本身热耗始终随母线电流增大而增大的限制,适应母线电流动态范围较窄的问题,提出了一种基于CT次级电流大小来控制CT变比,以降低电源热耗的方法。电源变换与稳压单元,采用固态继电器分流CT次级电流,由迟滞比较器输出的占空比随CT次级电流变化的脉冲控制固态继电器,实现电源输出电压稳定;CT变比控制单元,采用传感线圈检测CT次级电流,并通过另一迟滞比较器控制继电器,实现CT变比切换,使CT次级电流始终保持在预先设定的范围内。研制的供电电源,适应母线电流的动态范围为现有的20倍以上。

电流互感器抗震性能与隔震试验研究

瓷柱型电气设备是变电站最常见的室外高压电气设备,抗震能力较差,历次震害表明该设备损坏是造成电力系统功能失效的主要原因。对110 kV电流互感器进行振动台试验,原设备与安装滑动自复位隔震支座设备同时进行试验,测定设备在不同地震动强度、不同地震波作用下关键位置加速度、位移和应变响应,分析电流互感器抗震性能和隔震支座隔震效果。研究结果表明,地震动峰值加速度为0.4 g时,电流互感器瓷套管根部最大应力为22.4 MPa,电流互感器加速度放大系数为3~8;滑动自复位隔震支座明显降低了电流互感器自振频率,瓷柱型电气设备瓷套管顶部加速度响应降低了80%以上,瓷套管根部应变响应不同程度地降低,说明滑动自复位隔震支座具有良好的隔震效果。

基于四电平编码与弱光通信的极低功耗传光式电流互感器

针对传光式电流互感器高压侧现有的母线取能和激光供能方式存在供电死区、能量转换效率低、使用寿命不足等问题,提出一种基于四电平编码与弱光通信的极低功耗光电传输系统方案。首先,设计三态门电路将信号采集模块的采样时钟和数据信号叠加为一个四电平信号。然后,利用超高亮度且极低功耗的LED将四电平信号转换为光信号并通过光纤传输至低压侧。最后,在低压侧通过高灵敏度雪崩光电二极管探测器进行弱光检测后输入解码电路实现信号解码。将极低功耗光电传输系统应用于传光式电流互感器中进行实验验证,测量结果满足0.2级精度要求,系统高压侧的平均功耗可降低至3.91 mW,保证测量精度的同时大幅降低了功耗。由于高压侧的功耗极低,故可采用大容量电池或小功率光伏系统等可靠供能方案,从而解决了高压侧的供能问题,提高了系统的稳定性和可靠性。

基于并联谐振的电流互感器在线取电方法

针对配电网架空线路电流互感器(CT)存在的取电功率不足、铁心易饱和等问题,同时考虑到输电线路对在线监测装置有体积小、重量轻的要求,提出了一种并联阻抗组的CT取电方法,即在CT次级并联一组由不同容值的电容和泄能电阻组成的阻抗组,来实现取电功率的增大。当输电线路电流较小时,根据电流变化,在阻抗组中选出能与CT励磁电感发生并联谐振的匹配电容,来增大取电功率。当输电线路电流过大时,通过并联泄能电阻来抑制铁心饱和。通过分析CT取电等效模型,推导了匹配电容的计算公式。利用Maxwell与Simplorer软件进行联合仿真,验证该方法的正确性。采用硅钢片制成的铁心进行实验。结果表明采用该方法的取电功率满足在线监测设备需求。

光栅光阀型闭环直流电流互感器及温度修正方法研究

为满足直流电力系统电能计量、电量监测、控制与保护需求,提出一种基于微功率光控信号源的闭环光反馈光栅光阀(GLV)型直流电流传感方案,集成一种基于保偏光纤温度双折射效应的全光纤温度传感器,实现GLV探头的实时温度监测,进而实现系统温度误差修正。完成了样机研制及测试(额定电流In=500 A),结果显示,在10%In~110%In范围内,系统比差(RE)波动小于±0.2%;0~1200 Hz范围内,谐波测量误差小于-0.693%;-40℃~85℃范围内,误差修正后的RE波动范围为-0.186%~0.084%;阶跃响应上升时间小于125μs。测试结果表明,系统满足GB/T 26216.1—2019规定的0.2级的误差限值要求。

基于多约束优化的阵列式电流互感器环境微电流能量收集

环境能量获取是实现电力系统中低功耗、分布式传感器高效、可靠供电的一种新兴技术。针对mA级别微电流能量收集功率和效率低下的问题,该文提出了电流互感器阵列组合的方法。建立了电流互感器等效电路模型,通过拟合确定非线性自感的数学表达,推导了取能电流互感器的理论输出特性。进一步针对微电流能量收集,建立了阵列式取能电流互感器的串并联电路模型,基于能量管理芯片的输入特性构建电流互感器阵列组合最优设计的多约束条件,利用遗传算法优化取能电流互感器阵列组合,提高能量收集功率及效率。最后,在50、80和100mA电流3种情况下,利用ADP5091分别对12×1、5×1和4×1形式的最佳取能电流互感器阵列进行能量收集与管理,最大能量收集效率达到98.96%,实现了对低功耗无线温度传感器间歇工作模式的供电,为电力系统环境中从泄露电流、环流等微电流能量的高效回收利用提供了技术支撑。

混合型限流熔断器触发装置用电流互感器铁芯结构设计

针对短路电流保护装置的电流测控单元因电子元器件失效或电源掉电而导致保护装置拒动的问题,提出了一种无源电磁式电流互感器,分析了触发装置的工作原理,根据铁芯材料的磁化特性曲线,确定了互感器有效工作区间内铁芯的最大磁感应强度。针对铁芯在大电流条件下磁通容易饱和的问题,通过仿真分析了气隙分布对互感器内磁感应强度的影响。设计出在短路电流峰值为15 kA时仍可有效工作的电磁式电流互感器铁芯结构,三维瞬态电磁场仿真显示短路电流上升率为20 A/μs、二次绕组匝数为30匝时,铁芯二次绕组侧输出电压不小于14 V。最后设计制作了采用无源电磁式电流互感器作为触发装置的混合型限流熔断器工程样机,并进行了短路电流检测实验,实验结果与仿真基本一致,证明了铁芯设计的准确性和有效性。

空气缝隙对抗直流分量电流互感器影响研究

现代的电力系统中的交流电难以避免地会存在直流分量,直流分量导致交流电能计量误差,影响电能公平计量。抗直流分量电流互感器可在实现直流分量存在时的交流电流准确测量,但是其复合磁芯工作在大电流的情况下容易饱和。文中通过Ansys Maxwell对抗直流分量电流互感器的复合磁芯建模并引入空气缝隙,分析了对其工作的线性范围影响以及气隙的大小对抗直流分量电流互感器的影响。研究结果表明,空气缝隙有助于改善复合磁芯的线性工作范围,扩大正常工作时的线性电流范围,增强互感器的抗饱和能力。

低压电流互感器校准回路电流谐波提取与叠加研究

为解决低压电流互感器在线校准中运行电流反向叠加受谐波干扰严重的问题,提出一种电流信号谐波提取与反向叠加方法来减小电流中的高次谐波。该方法首先采用快速傅里叶变换(FFT)来对电网信号进行分析处理,然后设计高通滤波器滤出电网电流谐波分量,最后进行反向后与电网电流信号叠加降低高次谐波分量。结果表明,仿真信号中高次谐波分量减少了99%,在实际信号中高次谐波分量较小的情况下,谐波分量减少了80%。

基于绝缘油色谱数据的电流互感器缺陷分析

电流互感器在电力系统中扮演着着重要的角色,起着监测、保护、测量等作用。本文通过研究电流互感器的结构、原理,了解并熟知电流互感器的工作特点,利用色谱技术对绝缘油进行组分分析,可以提前预诊断电流互感器的潜伏性故障,避免故障进一步恶化。并通过案例分析证明了色谱技术在电流互感器绝缘油分析中的重要性。

残余线双折射对于全光电流互感器工作点稳定性的影响

保椭圆光纤中残余线双折射易受环境影响,导致光纤电流互感器(FOCT)性能易受环境影响。利用四元数方法,理论分析了因残余线双折射的存在,将导致全光纤电流互感器的工作点不稳定问题。结果表明,保椭圆光纤的圆双折射与残余线双折射之比RCL(圆/线比)的大小直接影响工作点的稳定性,总的趋势是随着RCL的增加,工作点越稳定。当RCL<2时,工作点极不稳定;当RCL>4后变得相对稳定。因此,参数RCL是一个衡量保椭圆光纤的重要指标,应在制作全光电流互感器前进行测定,确保FOCT的性能。