配网开关柜电磁暂态过程及其对EVT的影响研究

发布时间：2020-04-14 10:59

【摘要】：随着配网一二次设备融合的大力推进和开关柜智能化、集成化的发展,作为一二次设备连接桥梁的电子式互感器,其采集器等信号处理部分近距离工作在一次侧设备附近,长期处于复杂的电磁环境中。一次侧开关操作引发的电磁暂态过程,容易传递到互感器的电子电路部分,使得电子式互感器在运行过程中频繁发生电磁干扰故障;同时,开关操作过程中携带的高频干扰,也会影响电子式互感器分压器的暂态特性,导致采集器数据失真,引发保护误动等现象,一次暂态干扰对电子式互感器的影响变得不容忽视。因此,需要开展开关操作暂态干扰对电子式互感器可靠性影响的相关研究,为电子式互感器暂态响应特性的优化提供理论基础,促进电子式互感器的推广使用,为配网一二次设备融合提供实际工程应用价值。本文针对运行在10kV开关柜内的电子式电压互感器,建立开关重燃模型;在研究开关柜内开关操作过电压的产生机理和相关时频特性的基础上,研究电子式互感器在过电压传导干扰下的暂态响应特性,分析电子式互感器高频传变特性的影响因素。分析得开关操作过程中的开关重燃,会产生上兆赫兹的高频分量,影响电子式互感器的分压特性,其伴随的高频谐波可能会对采集器造成破坏。依托中国电科院武汉分院计量所,搭建10kV AIS开关分合操作电子式互感器暂态响应检测平台,测试电子式电压互感器的实际响应情况,发现在10kV开关柜线路参数中,开关操作过电压幅值不超过3倍的电源电压有效值,暂态过程持续时间约20ms~60ms;开关操作过程中的高频分量主要分布在2MHz~5MHz,会对电子式互感器的暂态特性造成影响,需要在采集器前增加高频滤波等相关措施。本文研究成果为电子式互感器暂态性能优化提供了理论基础和技术支撑,同时为电子式电压互感器暂态性能测试试验的完善提供了实验依据,有助于提高电子式互感器的长期运行稳定性。
【图文】：

故障类型,电子式互感器

由开关操作引起的电磁干扰产生的 EIT 故障率仍高居不下。前期现场运行验和性能检测结果均表明，开关操作是 EIT 严重的电磁干扰源，有多次出现断路或隔离开关操作引起继电保护误动作的情况[7]。根据目前电子式互感器投运情况和年运行数据分析，无论是模拟输出型还是数字输出型电子式互感器，它们在正常定运行中，均能常年保持稳定的测量。但是，，不少设备投运后仍存在电磁兼容（子式互感器）、模块故障（合并单元）和三相电量不平衡（数字化电能表）等质量题。目前国内一些采用了电子式互感器的智能变电站里，有超过 1/3 的变电站反馈电子式互感器问题，其中主要原因是开关动作暂态过电压造成采集器硬件损坏和集器的电源损坏，导致合并单元通信异常。根据国家电网公司运行统计数据（图 1-图 1-2）可知，ECT 的主要故障发生在采集器（43.9%）、传感器故障（15.3%），E的主要故障是绝缘问题（61.6%）、采集器故障（26.9%）[8]。绝缘受潮 0.6%软件问题 1.9%其他2.5%供能单元故障3.2%合并单元故障7.0%噪声干扰 9.6%合并单元故障1.9%电磁干扰 9.6%

故障类型,电子式互感器

由开关操作引起的电磁干扰产生的 EIT 故障率仍高居不下。前期现场运行验和性能检测结果均表明，开关操作是 EIT 严重的电磁干扰源，有多次出现断路或隔离开关操作引起继电保护误动作的情况[7]。根据目前电子式互感器投运情况和年运行数据分析，无论是模拟输出型还是数字输出型电子式互感器，它们在正常定运行中，均能常年保持稳定的测量。但是，不少设备投运后仍存在电磁兼容（子式互感器）、模块故障（合并单元）和三相电量不平衡（数字化电能表）等质量题。目前国内一些采用了电子式互感器的智能变电站里，有超过 1/3 的变电站反馈电子式互感器问题，其中主要原因是开关动作暂态过电压造成采集器硬件损坏和集器的电源损坏，导致合并单元通信异常。根据国家电网公司运行统计数据（图 1-图 1-2）可知，ECT 的主要故障发生在采集器（43.9%）、传感器故障（15.3%），E的主要故障是绝缘问题（61.6%）、采集器故障（26.9%）[8]。绝缘受潮 0.6%软件问题 1.9%其他2.5%供能单元故障3.2%合并单元故障7.0%噪声干扰 9.6%合并单元故障1.9%电磁干扰 9.6%
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM591

【参考文献】