基于电子式电压互感器边界特性分析的35 kV配网输电线路单端暂态量保护方案及其整定

随着分布式电源广泛接入配电网,传统三段式电流保护方案的性能严重劣化。单端暂态量边界保护由于具备不依赖电源特性等突出优势,有望成为改善主动配电网保护配置性能的有效方案,但其需依附于线路边界强健的滤波作用。为此,该文研究发现,可利用智能变电站和智能开闭所中电子式电压互感器、金属氧化物避雷器与其余设备杂散电容共同作为线路边界,其优异的高频滤波作用能够为暂态量保护方案的设计奠定基础;其次,利用区内外故障时电压行波高频频带能量差异构造保护判据,并基于整定门槛与动作时序的合理配合形成单端暂态量阶段式保护方案;最后,基于PSCAD仿真平台验证所提方案的有效性、灵敏性与可靠性,其可与电流保护方案协同互济以强化主动配电网继电保护方案的动作性能。

静电荷逃逸电子式电压互感器的电场优化方法

针对静电荷逃逸电子式电压互感器(electronic voltage transducer,EVT)电场边缘效应引入的附加电容影响其测量准确性的问题,提出一种粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)、风驱动优化算法(wind driven optimization,WDO)、最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)结合的电场优化方法.首先,采用WDO-LSSVM构建描述EVT电场分布的数学模型,其中用WDO优化LSSVM的参数选择.其次,采用PSO算法求解上述数学模型,获得EVT电场分布最优时的物理参数组合.同时,提出一种电极结构优化方法,将电极边缘切削成圆弧或斜面以改善电场局部集中现象.最后,采用COMSOL仿真软件构建EVT的三维模型,对EVT进行电流-电路耦合场仿真.仿真结果表明,所提方法减小了边缘效应引入的附加电容和EVT的测量误差.

电子式电压互感器二次信号准确度研究

电子式电压互感器在配电设备智能化中具有重要作用,其二次信号准确度是实现配电设备智能化的关键。首先以10 kV电阻型电子式电压互感器为例,构建仿真模型,开展线缆长度对电子式电压互感器二次信号准确度影响的仿真分析;然后搭建电子式电压互感器准确度测试环境,完成不同长度线缆下的准确度测试。最后,对仿真试验和测试数据进行分析,得到线缆长度对二次信号准确度的影响规律。研究结果对合理选取线缆长度、提高二次信号准确度具有一定实践意义。

电网电子式电压互感器检定测量结果不确定度评定方法研究

在对电网电子式电压互感器检定测量结果进行不确定度评定时,确保电压互感器在10 kV~50 kV一次电压、100V二次电压下的测量准确度满足0.02级准确度等级要求。采用准确度达0.001级的精密电压校验装置作为标准器,通过比对法连接电路,在0.5%、2%、10%、50%及110%额定电压点下进行测量。实验方法包括A类和B类不确定度评定,A类反映重复性测量结果的分散性,B类基于已知信息合理推断。

330kV GIS变电站电子式电压互感器抗VFTO干扰方法研究

气体绝缘开关装置(GIS)中的隔离开关在操作时产生的特快速暂态过电压(VFTO)会造成GIS电子式电压互感器二次设备损坏和信号骚扰,因此研究一种抑制VFTO的方法。首先分析GIS电子式电压互感器电压传递的数学模型,然后设计一套抑制VFTO的系统,最后通过330 kV GIS隔离刀闸开合试验验证抑制VFTO系统的有效性。试验证明,该方法可有效降低VFTO对GIS电子式电压互感器采集单元的影响,保证GIS电子式电压互感器稳定运行。

考虑多因素的电子式电压互感器误差组合预测方法研究

电子式电压互感器的测量准确度与电网的安全性和经济性有着紧密的联系。为准确地预测EVT长期运行过程中的误差,提出一种考虑多种因素的组合预测方法。该方法通过相关性分析选取与EVT误差相关性较强的参量作为特征量,分别使用融合注意力机制的LSTM模型与SVR模型对互感器的误差进行预测,随后将所得的各预测结果进行组合以得到最终的预测结果。对某变电站实时运行数据进行仿真分析,结果表明所提出的方法能够有效预测EVT在未来一段时间内的误差变化信息,对变电站及时预知EVT误差问题并安排进行计量性能检修具有一定的参考价值。

基于因子分析法的电子式电压互感器误差状态在线评估

电子式电压互感器由于结构复杂且工作环境恶劣,长时间运行后精度会大幅降低,影响电力系统的安全可靠性和电能贸易交易的公平性。针对传统的离线校验方法长时间停电需要标准互感器的缺点,文中提出一种基于因子分析法的电子式电压互感器误差状态在线评估方法。利用SPSS软件实现KMO检验和Bartlett球形检验,验证三相电子式电压互感器的二次输出数据适用于因子分析。在系统正常运行下实现模型训练,利用因子算法分离出特殊因子电子式电压互感器误差信号,建立特殊因子的Q统计量阈值;通过计算Q统计量的变化实现误差状态检测,通过Q统计量的贡献率实现三相电子式电压互感器异常准确定位。试验结果表明,所提方法可实现电子式电压互感器计量误差0.1%的在线评估,满足传统定期离线校验0.2级计量精度的评估标准,可为互感器在线监测提供新思路。

电子式电压互感器检定装置测量结果的不确定度评定方法

电子式互感器具有体积小、重量轻、频带响应宽、无饱和现象、抗电磁干扰性能佳、无油化结构、绝缘可靠、便于向数字化、微机化发展等诸多优点,将在数字化变电站中得到广泛应用。为了能够确保电子式电压互感器的检定或校准结果准确性,本文主要就对电子式电压互感器检定装置测量结果的不确定度评定方法进行了论述。

双流制车辆用电子式电压互感器设计及优化研究

双流制车辆采用AC 25kV和DC 1500V接触网供电,电子式电压互感器用以识别接触网网压制式,并将此制式信号发送给车辆,车辆根据该信号切换对应的交、直流高压牵引主电路,确保车上设备正常工作。本文主要介绍了电子式电压互感器的构成、原理、优点、技术参数以及装车试验过程中出现的问题,提出了优化方案,并通过试验验证了方案可行性,从而提高了双流制车辆高压牵引主电路自动切换的可靠性。

基于电阻分压的10kV电子式电压互感器

基于电阻分压器的电子式电压互感器的原理、结构和输出信号等与传统的电压互感器有很大不同,其性能主要受电阻特性和杂散电容的影响。从等效电路的角度分析了电阻特性和杂散电容对电子式电压互感器测量准确度的影响;利用Ansoft软件包建立分压器的有限元模型对杂散电容进行了计算分析,并根据杂散电容分布对屏蔽罩进行了设计。在理论分析基础上,研制了一台电阻分压式的10kV电子式电压互感器,并进行了准确度测试。测试结果表明,设计的10kV电子式电压互感器准确度满足IEC 60044-7标准要求,准确度达0.2级。

电子式电压互感器暂态特性仿真与研究

从基于电容分压的电子式电压互感器(ECVT)的工作原理入手,介绍了该互感器的基本构成,着重分析了ECVT的暂态特性,并以单相220 kVECVT的基本特性为建模参数,利用OrCAD仿真其暂态特性并量化了二次分压电阻的阻值范围。仿真结果表明,通过合理选择二次分压电阻,可以修正ECVT的暂态特性,解决了ECVT暂态过程中出现的短路和重合闸问题。实验数据证实,所研制的220 kV ECVT阻值确定在10 MΩ等级暂态特性最佳,达到了测量0.5级和保护3P级准确度设计要求,满足IEC60044-7《电子式电压互感器》标准要求。

电容分压型电子式电压互感器研究与设计

建立电力系统中电容分压型电子式电压互感器(ECVT)电容分压器的数学模型,依据电子式电压互感器暂、稳误差的定义,提出运用ECVT电容分压器的数学模型分析ECVT误差特性的思想。以220kV系统ECVT为例,利用ECVT电容分压器的数学模型,使用仿真软件综合分析了三相ECVT的暂、稳态误差,进而完成传感器参数的优化设计。仿真和优化结果表明,杂散电容是引起ECVT测量误差的根本原因,它对电容分压器分压比的影响随着主电容值的减小而增大,在主电容值不低于3500pF时,ECVT能达到0.2级精度。

数字量输出电子式电压互感器的高精度在线校验方法

针对目前电子式互感器校验方式存在的需要线路停电、操作复杂等问题,文中提出了一种数字量输出电子式电压互感器的在线校验系统。利用设计的菱形升降结构实现标准互感器与被测母线的连接,构建了一种可对母线电压信号进行在线测量的标准电压在线测量单元,从而实现了运行中电压互感器的在线校验。文中详细分析了同步方式、软件算法等因素对系统准确度的影响,并提出了降低误差的措施。研制的校验系统通过检定并在现场应用,准确度优于0.05级。

基于电容分压器的电子式电压互感器的研究

分析了以电容分压器为传感元件的电子式电压互感器(ECVT)的工作原理、特性,介绍了ECVT的研制、试验情况及其暂态响应特性。分析研究表明,ECVT体积小、绝缘好、抗干扰能力强、无铁心饱和。ECVT带俘获电荷重合闸引起的暂态误差可用软件技术校正。一次侧短路时,暂态响应特征与短路发生时刻、分压器参数有关,而负载对暂态特性影响不大。

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。

新型电子式电压互感器及其误差分析

提出了以微型电流互感器检测耦合电容器电流,再将电流信号传输至控制室转换为与一次电压成正比的二次电压信号来构成电子式电压互感器(electronic voltage transformer,EVT)的技术方案,详细分析了新型高压EVT的传感原理及特点,建立了EVT的一次侧等值电路,推导出其误差公式,并分析了电网频率、电容器温度及二次负载对一次侧误差的影响,且对所研制的高压EVT进行了高压试验,结果表明,新型EVT具有结构简单、体小质轻、绝缘性能好、抗干扰能力强、测量准确度高等优点。

电阻分压型电子式电压互感器误差分析及对电能计量的影响研究

电子式电压互感器的准确度关系着电力系统的安全稳定运行和电能的准确计量。由于技术尚不成熟,电子式电压互感器运行中出现了较多的问题,其中准确度问题占主导地位。目前对于影响电子式互感器准确度的因素的分析研究较少,针对这种问题,文中建立了电阻分压型电子式电压互感器的误差模型,分析了互感器与模拟小信号之间的阻抗匹配问题及对误差大小的影响。在此基础上,文章提出了降低互感器误差的措施,对提高电子式电压互感器的准确度具有一定的意义。

提高中压电子式电压互感器温度稳定性的新方法

介绍了采用电阻分压原理的电子式电压互感器的原理及结构,分析了影响其温度特性的因素。针对多个中压电子式电压互感器进行了温度试验,在-25°C及40°C的条件下分别测量分压比,计算温度变化导致的误差。根据试验结果,建立了一个分压比和温度变化的关系模型。根据模型,针对部分温度特性不稳定的互感器,提出了一种采用热敏电阻的温度补偿办法提高中压电子式电压互感器温度稳定性,并完善了算法。对经过温度补偿后的中压电子式电压互感器再次进行了温度试验,结果在-25～40°C条件下电压互感器的测量比差最大为±0.2%,试验结果与理论分析能够很好地相符。因此,适当的选择温度补偿可以抵消温度变化对电阻分压原理的电子式电压互感器导致的误差。

电子式电压互感器中的相位补偿研究

针对基于电容分压原理的电子式电压互感器的相位误差,提出了相位补偿方案。分析了二次分压电阻引入相位误差的大小,设计了组合相位补偿电路对该相位误差进行补偿。研究分析了相位补偿电路在不同工作点时随频率和温度的变化特性,结果表明,通过选取合适的单元移相电路工作点,使移相电路对频率的依赖性最小、受温度的影响也最小。该相位补偿技术已成功应用于电子式电压互感器。其型式试验结果表明,互感器的整体性能在-40～40℃时,比差和角差准确度达到了0.2级的要求。

一种改进的直测电容电流型电子式电压互感器

设计了一种改进的直测电容电流型电子式电压互感器,具有体积小、结构简单、无铁磁谐振、绝缘强度高、抗干扰能力强、温度特性好及暂态性能不受高压电容滞留电荷影响等优点。详细分析了互感器的工作原理,提出了互感器的构成方案;利用具有正温度系数和负温度系数的多个电容器串联组成的高压电容器温度补偿方法,有效地提高了互感器的温度稳定性;对互感器的频率特性、暂态性能和抗干扰性能进行了理论和仿真分析。研制了一台10kV电子式电压互感器,进行了准确度、工频耐压及温度试验。仿真和试验结果表明互感器满足IEC 60044—7标准,达到了0.2级测量和3P级保护的要求。