电流互感器、电压互感器二次参数选择问题研究

电流互感器(TA)、电压互感器(TV)作为电力系统一次和二次设备之间的连接环节,其各项性能指标直接影响着整个电力系统的安全可靠运行,合理选择电流互感器和电压互感器是一个非常重要的问题。在国家电网公司输变电工程通用设计变电站二次系统部分电流互感器、电压互感器二次参数选择章节基础上,就其中一些"宜"、"或"问题加以阐述分析,提出推荐意见,以供参考。

电流互感器、电压互感器故障处理方法分析与研究

电流互感器、电压互感器是电气回路中不可缺少的部分,对电力系统的稳定运行起着重要作用。二者的作用主要是实现电力系统的一次和二次的电气隔离,把一次测对应的大电流、高电压转换为合适继电保护装置和测量仪表相适应的电流和电压。文章对其作用和缺陷处理进行了分析与研究,对缺陷原因及其处理方法进行了总结。

电流互感器、电压互感器二次参数选择问题研究

近年来,我国电力产业发展迅速,作为电力系统一、二次设备连接的构件的重要组成部分,电流互感器和电压互感器的相关性能参数不仅影响着电力系统的运行情况,而且对于电力产业的整体发展也具有重要影响。因此,本文以新疆地区某发电厂为例,分别从二次保护和电缆统计两方面对电流、电压互感器配置方式的选择问题展开了深入研究。

220kV电流互感器、电压互感器雨中闪络事故分析

对泸定变电站220kV电流互感器、电压互感器在两次大雨中发生闪络事故作了分析。要重视泄漏比距较小的大直径套管易在雨中闪络,安装硅橡胶伞裙。简便易行,是一种经济、有效的措施。

基于鲸鱼算法的10 kV组合互感器失真电流校正

对于10 kV组合互感器而言,电流失真会使输出电流的数值水平异常增大,并且长时间不恢复至常规电流状态,从而影响互感器的正常运行。为解决上述问题,设计基于鲸鱼算法的10 kV组合互感器失真电流校正方法。构建10 kV组合互感器结构模型,完善鲸鱼算法流程,基于鲸鱼算法获取失真的电流计量数值,实现组合互感器的失真特性判定,完成基于鲸鱼算法的10 kV组合互感器失真电流校正算法的设计。实验结果表明,经过设计方法对互感器失真电流进行校正处理后,可在2 min之内将失真电流恢复至与常规电流完全相同的数值状态,校正效果较好。

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。

基于融合K-近邻算法的电压互感器在线监测方法

由于受工作时长和环境因素的影响,电容式电压互感器(capacitor voltage transformer,CVT)在运行过程中误差稳定性不高,易出现电能计量失准现象。为此,该文提出了一种基于融合K-近邻算法(fusion K-nearest neighbor algorithm,FKNN)的电压互感器在线评估方法。该方法利用互感器的历史运行数据构建虚拟标准器,通过改进K-近邻算法对互感器实时状态进行监测,实现对异常情况的报警。同时,提出了一种加权移动时间窗的方法,自适应更新异常阈值,有效削弱电网不平衡波动的影响。实验结果表明,该文方法能够准确监测互感器的0.2级误差漂移。

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。

中低压配电网电磁式电压互感器电流耐受能力分析与仿真

针对电磁式电压互感器在最大电流允许范围内运行时仍被烧毁的问题,从互感器绕组流经电流产生热效应的角度研究电压互感器耐受电流能力,并对此构建耐受进行分析,并搭建仿真模型对流经非正弦电流情况下的电压互感器绕组温升进行了仿真分析和计算。结果表明,考虑电流作用时间,利用所提方法能够计算电流互感器绕组的温升,本文方法为评估电压互感器耐受电流能力提供了重要基础。

用于过电压检测的电流互感器高频等效电路建模方法

电力系统中,设备的绝缘性能是保障设备稳定运行的关键,过电压则是影响设备绝缘性能的重要因素。所以有效解决设备发生过电压的情况是保障设备安全运行的重要方式。电流互感器是进行电力系统电压检测的重要措施,本文根据末屏电流检测中的电压传感器来构建一种电流互感器高频等效电路的模拟方法,通过该模拟方法可以有效解决当前低频建模方式中对电力系统中过电压高频分量无法有效模拟的问题。有效提升对电力系统电压检测的准确性,保证设备安全稳定运行,保障电力系统的稳定。

一起110kV电容式电压互感器二次电压异常的故障分析

针对某220kV变电站内一起110kV电容式电压互感器二次电压异常故障,介绍了电容式电压互感器的特殊结构和工作原理,结合故障现象、试验数据、设备解体检查情况,综合分析、判断其故障原因,系电压互感器中压电容的部分电容单元击穿短路造成二次电压偏低,并对设备制造和运维方面提出了改进措施和工作建议。

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。

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。

基于误差状态模糊分析的电容式电压互感器内绝缘状态评价方法

电容式电压互感器(CVT)的内绝缘状态是保证其计量准确性和运行稳定性的关键因素。然而,在长期运行过程中,电老化、热老化以及系统过电压等因素会导致CVT的内绝缘状态出现劣化。针对此问题,文中提出了一种数据驱动的CVT内绝缘状态评价方法。该方法利用高压CVT群体之间的电气连接关系构建CVT误差状态的特征参量,基于CVT误差状态与内绝缘状态的相关性,通过模糊分析方法匹配CVT的误差状态与内绝缘状态,实现了在线评价CVT异常内绝缘状态的异常程度和异常类型。

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。

基于高温超导的高精度电压互感器研究

电压互感器的励磁误差由励磁电流在电压互感器绕组上的压降产生,是电压互感器误差的主要来源。双级励磁技术可以有效降低电压互感器的励磁电流,但绕组阻抗始终无法消除,励磁误差仍然存在。文中将77 K高温超导技术应用于电压互感器,绕组和互感器铁心均工作在高温超导环境,达到超导态时绕组的阻抗为零,励磁电流经过绕组引起的压降也为零,可以从根本上消除励磁误差。分析了高温超导下的铜损和铁心磁性能,重点针对铁心的磁滞和涡流损耗进行了理论分析并提出抑制措施,设计了一台变比为1 kV/10 V的电压互感器的铁心和绕组结构,研制了高温超导电压互感器样机,设计了低温杜瓦容器及其外部冷屏设计,减小热量损失温度场,开展温度场仿真分析温度分布梯度。最后开展了误差校准,校准结果表明,该样机在20%~120%额定电压范围内,比值误差优于4×10-6,相位误差优于5μrad,比常温电压互感器的误差减小一个数量级。77 K高温超导电压互感器对于提升电压互感器的精度具有重要意义,同时也可为更高电压等级的超导互感器研制提供理论支撑。