电流互感器及其在差动保护中应用的研究

发布时间：2020-08-04 18:51

【摘要】：电流互感器在电力系统中被广泛应用,是用于连接电力网络一次设备和二次设备的关键纽带,对电力系统的稳定安全运行有着直接且重要的影响。电流互感器的饱和问题是继电保护安全性的一大考验。当铁芯饱和时电流产生畸变,二次侧保护设备不能正确获取电力系统运行信息。电流互感器暂态过程复杂,受多种因素影响。当发生故障时,饱和现象很有可能造成继电保护的误动或拒动,因此研究抗饱和措施和通过饱和前的故障信息及饱和后电流波形对电力系统运行状态进行智能识别,保证继电保护装置能够正常运行具有十分重要的意义。本文首先从电流互感器铁芯的构成和原理入手,通过数学模型分析了电流互感器的稳态和暂态特性,着重对铁芯的暂态饱和特性进行了分析。为了解决J-A理论中,磁滞回线存在非物理解的问题,在动态损耗和静态损耗两方面进行了改进。相比于改进前的J-A模型,可以更好的反应铁芯的饱和特性和暂态特性。通过龙格-库塔法提高了求解速度,并通过仿真验证了改进后模型的优越性。搭建UMEC变压器模型验证了饱和特性研究的必要性,在此基础上搭建了基于J-A理论的仿真模型,以此来分析各个因素对二次侧电流波形的影响。通过建立电流互感器的仿真模型,对其稳态饱和特性和暂态饱和特性进行了分析,并针对具体情况分析了电流畸形的波形和对继电保护的不利影响。而后建立电力系统的仿真模型,分析了不同情况下的二次侧的电流波形。分析了畸变波形对电力系统所产生的影响,提出了抗饱和措施。通过不同参数下的电流互感器的二次侧电流波形数据,建立了随机森林模型,对不同类型的故障进行识别,取得了良好的效果。通过本文研究,使差动保护模型和随机森林模型相结合。随机森林模型可在一定范围内识别不同参数电流互感器饱和后的二次电流波形,判断出故障类型。通过仿真验证,随机森林模型在电力系统继电保护中可以提取出电流波形中的有效信息,可以100%的识别不同类型的故障,可以对电流互感器饱和前后的波形进行智能识别,从而确认故障类型,对电力系统的安全稳定运行具有重要的实用价值。图[39];表[3];参[67]
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM452;TM773
【图文】：

基本电路,电流互感器,二次侧

Z 表示负荷阻抗。图2-1 电流互感器基本电路 Fig.2-1Current transformer basic circuit 由图可以看出一次侧和二次侧之间只存在磁路的联系。若一次侧额定情况下工作，二次侧空载运行时，可以等效看为一个电抗器。一次侧电压降与铁芯的变化率成正比。二次侧产生的磁通会与一次侧磁通相互抵消。若忽略剩磁、漏磁、铁芯饱和等情况，一次侧和二次侧电流之比满足（2-1）。 1 22 1I NkI N （2-1）

磁化曲线,偶极子,磁化曲线,函数

性[38]，通过图3-1进行分析。图3-1 偶极子磁化曲线 Fig.3-1 Dipole magnetization curve Preisach函数是偶极子的分布密度函数，通过μ（ α ，β ）表示，该函数为二元函数。偶极子正向翻转阈值使用α来表示，反向阈值使用β 来表示。该函数具有如下性质：（1）若α β，则μ（ α ，β ）为0。（2）若αsat H或αsat H,则μ（ α ，β ）为0。（3）μ（ α

函数图

图3-2 Preisach函数图 Fig.3-2 Preisach function diagram 以得到磁感应强度与磁场强度的关系如（3-1）所示。 B H , ,s sS SB d d B d d 3-2 中，S 区域表示处在sB 状态的偶极子，S 区域表示处在s B状态的偶表示S 区域和S 区域的分界线,B和H皆为标量[39]。铁芯内部的磁场强度增加时，偶极子若满足处于s B状态且α H，则会发行于 AB 线的直线将向右进行平移，在过程中方向为由S 区域变为S 区域的磁场强度减小时，若满足处于s B状态且α H，图中平行于 BC 的直线移，在过程中方向为由S 区域变为S 区域。据模型中磁场强度对磁感应强度的影响，即S 区域与S 区域面积的大小对的关系，才是该理论仿真磁化过程的核心。一般铁芯的磁化建模包括以下几1）铁芯的磁化建模

【参考文献】