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。

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。

基于Ansys取能电流互感器铁心气隙仿真分析

针对取能电流互感器存在的启动电流大、铁心易饱和、无法适应较宽的输电线路电流等问题,对铁心部分进行设计与改进。依据初始磁导率、饱和磁通密度、铁心损耗以及成本等参数确定铁心材料,从铁心的选材上进行预处理;利用Ansys软件对铁心气隙形状进行设计并仿真,通过铁心在不同气隙形状下的磁泄露情况得出矩形半开口效果最优;采用控制变量法对气隙尺寸进行仿真,对铁心气隙尺寸进行了定量的分析,并对比分析了铁心的饱和特性以及二次侧输出功率情况,为电流互感器取能电源铁心的结构设计和参数的实际选取提供了良好的工程价值。

基于暂态信息的馈线零序电流互感器极性辨识

零序CT存在异常影响继电保护装置的正确动作,现有判断零序CT极性接反的方法大多基于故障性质,即无法预防CT极性接反而引起的继电保护不正确动作。建立中压配电网系统简化数学模型,通过分析母线三相补偿电容器组不同时投入引起的暂态零序冲击过程,挖掘其零序电气量与零序CT正确极性的关联特征;基于该关联特征提出基于暂态零序冲击的零序CT极性辨识判据,并利用小波变换模极大值捕捉并计算母线三相补偿电容器组不同时投入时的母线零序电压变化量和各馈线零序电流变化量,结合所提判据对零序CT极性进行辨识;最后采用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建中压配电网系统仿真模型,模拟母线三相补偿电容器组投入的不同情况,对所提辨识方法进行验证。

电流互感器二次回路两点接地故障计量分析

本文首先简述了在二次侧测量回路中,当出现二点接地故障时,对电能测量所产生的影响,然后分析了其工作原理,最后,从实际操作和维修的观点出发,对事故的防范和处置提出了一些建议。

一起220 kV电流互感器故障保护动作行为分析

介绍了一起220 kV光伏电站内电流互感器故障的动作案例,详细分析了保护动作行为情况,根据分析对一次设备故障点进行了推测定位,并进行了验证,以期能对电网系统现场故障分析、保护动作分析等有所帮助。

柔性直流光纤电流互感器阶跃响应特性研究

传统直流光纤电流互感器无法满足柔性直流输电工程的高速响应需求,因此需要研究直流光纤电流互感器的阶跃响应特性及其动态性能改善方法。文中结合直流光纤电流互感器的离散数学模型,对其动态特性进行了全面的仿真、计算和实验研究,结果表明:影响直流光纤电流互感器阶跃响应特性的关键参数是渡越时间、前向通道增益、滤波器阶数和通讯延迟。搭建了直流光纤电流互感器阶跃响应测试平台,经参数优化后的直流光纤电流互感器的阶跃响应上升时间小于50μs,满足相关应用要求。

自平衡策略的电流互感器取能调速风冷装置设计

随着我国电力系统输电量逐年上升,输电网络中的换流变压器阀侧套管等关键设备部件热功率也随之增大,因此有必要设计开发散热风机等设备,实现过热故障多发点的主动散热。设计研发一种电流互感器(CT)取能调速风冷装置,利用CT从输电线路上获取能量为散热风机供能,以解决输电线路现场常规电源无法使用的难题。针对CT的取能能力随着输电线路电流不断变化且不受控的问题,设计一种功率主动自平衡新策略,通过利用负载的控制自由度来适应CT二次侧电流的宽变化范围,从而扩展装置的稳定运行区间,提升电源的取能能力。将装置套装在交流输电母排上进行实验验证,母排电流的有效值在上千安培范围内变化,装置始终稳定且保持60%以上的功率容量利用率。

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。

基于数字比较法的宽频标准电流互感器溯源技术研究

对于宽频标准电流互感器的校准,在50 Hz附近的频段通常采用测差的方法,而在低至5 Hz高至2.5 kHz的频率下,由于标准器大都采用磁通门传感器的原理,无法与被检互感器的变比一一对应,因此必须采用同步采样的数字比较方法,文中通过对同轴分流器的宽频特性分析,设计了一种适合同轴分流器自校准的宽频互感器校验仪,以此完成对宽频标准电流互感器的误差校准,并采用多功能校准源与高精度数字万用表的配合实现分流器的校准和溯源。文章提供了完善的校准方案和详实的测试数据,并对各环节的校准不确定度进行了科学的分析,论证了校准方法的合理性和准确性,本方法对目前正在运行的某省电力公司20 Hz示范性电网的计量工作有很大的实用意义。

基于关联度延拓Hilbert移相的配网电流互感器在线校验方法

配网低压电流互感器计量准确性直接影响配电网的安全稳定和经济运行,需实时掌握其运行状态。针对采用数字比较法的在线校验方法中,模数转换过程标准通道模数转换器存在固定延时难以完全补偿的问题,提出了一种时序加权关联度延拓结合4项3阶Nuttall窗的Hilbert精准移相算法,有效抑制了“端点效应”,实现了对模数转换器固定延时的精准移相。仿真实验表明该算法在频率偏移、谐波及噪声干扰下,移相偏差小于10^(-10),在此基础上研制了在线校验装置,该装置与离线校验装置比值误差偏差小于0.006%,能够满足0.2S级配网低压电流互感器在线校验的需求。

一种可不停电安装的开合式电流互感器设计

针对电流互感器现场拆装更换的停电问题,文中设计了一种新型开合式电流互感器,实现了不停电在线安装。该设计将高导磁性能的硅钢铁芯作为互感器的芯体材料,基本结构则采用了圆形铁芯中空方式。同时利用辅助绕组,基于二次电势的方法对其测量误差进行了补偿。实验测试结果表明,通过补偿可以使开合式电流互感器的比差及角差最大差值仅为0.034%和10.64′,满足0.2级的使用要求,且补偿后的电流互感器稳定性良好,受温度影响较小,能够满足实际工程使用需求。

基于PCA-WPD优化的电流互感器故障检测方法研究

针对电磁式电流互感器测量误差的长期稳定性较差问题,提出主成分分析小波包分解的电流互感器故障测量误差自检测方法。利用小波包分解优化残差统计量,可以消除电流互感器设备中节点不平衡和随机误差对检测分析结果的影响。实验结果表明,随着测量误差的增加,测量数据的残差统计量逐渐增加。所提出的电流互感器故障检测方法能较好地满足0.2级精度的要求,且可以检测到电流互感器异常数据占90.97%,占总数的53.17%。该方法能够及时准确地实现电流互感器故障测量误差的自检测。

闭环全光纤电流互感器阶跃响应上升时间研究

应用于柔性直流输电工程的闭环全光纤电流互感器(FOCT)为满足工程应用,需使用长距离保偏光缆实现偏振光信号的远距离传输,对其阶跃响应上升时间的影响尚未论证。此处从工作原理及输出特性两个方面分析了闭环FOCT采用M阶滑动平均滤波器特性、阶跃响应上升时间,并进行了仿真及试验验证,结果表明:影响阶跃响应上升时间的关键因素为光路渡越时间和滑动平均滤波器阶数,滤波器积分时间与闭环FOCT阶跃响应上升时间正相关;增加300m保偏光缆后闭环FOCT阶跃响应上升时间显著增加,通过控制滑动平均滤波器的积分时间可使闭环FOCT阶跃响应上升时间及测量性能与不增加长距离保偏光缆保持一致,解决了闭环FOCT增加保偏光缆引起阶跃响应上升时间增加的问题,满足柔性直流输电工程对其快速响应及特性稳定的需求。

基于N-LMS算法的电流互感器异常数据智能监测方法

为了提高电流互感器异常数据智能监测的准确性,应对多工况的监测需求,设计一个基于N-LMS算法的电流互感器异常数据智能监测方法。设定电网参考电压信号的采样参数,采用随机抽样方法获取数据特征维度取值,采用等宽法处理电压数值,获得每组数据之间的关系。为了避免电压波形畸变对检测结果的影响,采用自适应滤波方法检测谐波电流,使反馈误差接近于0。提取电流互感器粗集规则,制定决策表,结合决策表判定故障发生的区段,实现基于N-LMS算法的电流互感器异常数据智能监测方法设计。实验结果表明,所设计方法在泄漏电流、电容量情况与谐波电流波形的监测上,在电流互感器A相升压过程介损监测与电流互感器A相降压过程介损监测上,都具有较高的准确度,能满足设计需求。