计量用电流互感器的传变特性及对电能计量的影响研究

发布时间：2017-09-14 18:33

  本文关键词：计量用电流互感器的传变特性及对电能计量的影响研究

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【摘要】：功率器件与电力电子装置在电力系统中的广泛应用,造成了大量的谐波、间谐波以及冲击性、非周期和高动态信号,这对电能计量形成新的挑战。电流互感器是计量装置的重要一环,复杂信号下的传变特性将直接影响到电能计量的准确性。然而,目前对于对电流互感器的传变特性及其对电能计量的影响还缺乏系统性的研究。论文围绕该问题,开展了以下研究。论文研究了几种常见电流互感器建模方法,发现J-A磁滞模型能够反映复杂信号下电流互感器传变特性,并因此作为电流互感器的模型。针对J-A模型的不足之处进行了改进,采用微分进化算法对J-A模型的参数进行识别,建立了改进的JA静态磁滞模型。推导了电流互感器一次侧和二次侧之间的传变特性方程,结合JA磁化理论下磁芯的静态磁滞模型,建立了电流互感器的数值模型。论文采用ds PACE仿真平台搭建了半实物仿真实验平台。通过该平台研究了含直流分量下电流互感器的暂态与稳态过程。同时仿真分析了改进J-A模型在直流分量存在的情况下的磁滞回线曲线及传变特性,发现与实际测量的结果相吻合,验证了模型的正确性。此外,论文还分析了含直流情况下电流互感器对电能计量的影响,研究发现,在含有直流的情况下,电流互感器的非线性特性将导致基波电能的减小及谐波电能增大。论文运用单一频率法与叠加单次谐波法研究了电流互感器的频率特性。研究发现,两种测试方法结果相似,说明了频率的改变不足以使电流互感器由线性区进入非线性区,由此提出了叠加多次谐波法,实现了电流互感器的频率特性高效测量。根据电流互感器的等效电路模型,推导出电流互感器的传递函数。另外,论文还从理论和实际数据两个方面,分析了谐波负荷下电流互感器对电能计量的影响,表明在实际谐波负载下,由于谐波比差及功率因数角的影响,导致谐波功率误差比谐波比差增大了10倍左右。论文对工程信号进行了分析,归纳了几种常见的动态负荷模型,研究了不同动态负荷下电流互感器的传变特性,采用复合误差量化了传变误差。此外,用实际数据分析了动态负荷下电流互感器对电能计量的影响,证实了在动态负荷下由电流互感器引起的误差已不可忽略。
【关键词】：电流互感器 传变特性 电能计量 J-A磁滞理论 动态负荷
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM452;TM933.4
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景及意义8
• 1.2 电流互感器的建模研究现状8-10
• 1.2.1 不考虑磁滞的电流互感器模型8-9
• 1.2.2 考虑磁滞的电流互感器模型9-10
• 1.3 电流互感器的传变特性研究现状10-12
• 1.3.1 含直流分量下电流互感器的传变特性研究现状10-11
• 1.3.2 谐波负荷下电流互感器的传变特性研究现状11
• 1.3.3 动态负荷下电流互感器的传变特性研究现状11-12
• 1.4 电流互感器对电能计量的影响研究现状12-14
• 1.5 本文的主要研究内容14-16
• 2 基于改进J-A磁滞理论的电流互感器建模16-28
• 2.1 J-A磁滞理论16-20
• 2.1.1 非磁滞磁化模型16-17
• 2.1.2 经典J-A静态磁滞模型17-18
• 2.1.3 改进的J-A静态磁滞模型18-20
• 2.2 J-A参数识别20-25
• 2.2.1 B-H曲线测量电路与原理20-22
• 2.2.2 基于微分进化算法的J-A参数优化算法22-25
• 2.3 基于改进的J-A静态磁滞理论的CT数值模型25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 含直流分量下电流互感器的传变特性及对电能计量的影响28-46
• 3.1 理论分析及数值模型28-30
• 3.2 电流互感器传变特性半实物仿真实验平台30-33
• 3.2.1 系统结构图30-31
• 3.2.2 测量电路图31-32
• 3.2.3 误差计算方法32-33
• 3.3 实验测试信号的设计33-36
• 3.4 实际电流互感器的传变特性36-40
• 3.4.1 含直流分量下电流互感器的暂态过程36-38
• 3.4.2 含直流分量下电流互感器的稳态过程38-40
• 3.5 J-A仿真模型的传变特性40-42
• 3.6 含直流分量下电流互感器对电能计量的影响42-45
• 3.7 本章小结45-46
• 4 谐波负荷下电流互感器的传变特性及对电能计量的影响46-62
• 4.1 某电流互感器的频率特性实测46-51
• 4.1.1 单一频率法46-48
• 4.1.2 叠加单次谐波法48-51
• 4.1.3 叠加多次谐波法51
• 4.2 基于传递函数的电流互感器频率特性分析51-55
• 4.2.1 传递函数的理论推导51-53
• 4.2.2 基于传递函数的频率特性测量53-55
• 4.3 谐波负荷下电流互感器对电能计量的影响55-61
• 4.3.1 电流互感器引起的谐波误差理论分析55-56
• 4.3.2 谐波负荷下电流互感器对电能计量的影响实例分析56-61
• 4.4 本章小结61-62
• 5 动态负荷下电流互感器的传变特性及对电能计量的影响62-72
• 5.1 动态负荷电流信号建模62-63
• 5.2 动态负荷下电流互感器传变特性的仿真分析63-65
• 5.3 动态负荷下电流互感器对电能计量的影响实例分析65-71
• 5.3.1 綦江电铁信号65-68
• 5.3.2 电动汽车脉冲充电信号68-71
• 5.4 本章小结71-72
• 6 总结与展望72-74
• 6.1 主要研究成果与结论72-73
• 6.2 后续工作展望73-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-82
• 附录82
• A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录82
• B.作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目82

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本文编号：851640