电磁式和光电式电流互感器混用对线路差动保护影响的研究

发布时间：2017-05-18 17:10

  本文关键词：电磁式和光电式电流互感器混用对线路差动保护影响的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电磁式电流互感器(Current Transformer,TA)一直是电力系统中广泛使用的电流传变装置,其工作原理与变压器类似。目前,电力系统的传输容量不断增大,电压等级不断增高,传统的TA由于其传变原理的限制,在使用中已出现了很多问题。新兴的电子式电流互感器有着优良的传变特性,可以较好地代替传统型TA。然而,在一些常规变电站的智能化改造当中,出于经济性的考虑,暂时不更换全部的传统型TA,只更换其中的一部分。因此,在电网建设中,输电线路两端会存在两种不同类型的电流互感器,即电磁式电流互感器与电子式电流互感器(Electrical Current Transformer,ETA)混用于线路差动保护的情况。当线路中由于区外故障或排除故障后重合闸而流入大量的高次谐波与励磁涌流时,电磁式电流互感器易产生饱和现象,而ETA不会发生饱和,两种电流互感器的传变特性存在较大差异,因此可能引起差动保护误动作。本文针对线路差动保护中电磁式电流互感器(Current Transformer,TA)与混合光电式电流互感器(Hybrid Electro-optical Current Transformer,HETA)混用而引起的差动保护误动作问题,研究了电磁式电流互感器和电子式电流互感器的饱和及传变特性,提出了以B样条小波变换对电磁式电流互感器二次饱和电流的饱和点进行识别,进而防止差动保护误动作。山西省运城地区绛县-东华山段线路差动保护中一侧应用了电磁式电流互感器,另一侧应用了电子式电流互感器。电磁式电流互感器在遇到大电流、高次谐波时,很容易产生饱和。尤其在与光电式电流互感器混用的差动保护线路中,饱和直接影响到保护的准确动作。针对目前广泛使用的基于两种理论的电磁式电流互感器模型:基于Lucas理论的仿真模型与基于J-A理论的仿真模型,从理论及仿真实验中分析了两种理论仿真模型,通过对比其性能选择了Lucas数学模型的电流互感器模型,其特性更加适用于本文仿真实验。电子式电流互感器比传统电磁式电流互感器有更优良的传变性能,且不必考虑饱和问题,是一种理想的电流变换装置。本文利用Matlab分析了电子式电流互感器各部分的特性并建立了相应的数学模型,测试了其传变电流性能,所搭建模型能较好地体现电子式电流互感器的暂态特性,较好地还原现场电流互感器的传变特性。根据绛县-东华山现场线路情况,在PSCAD/EMTDC中搭建了其线路模型。使用上述两种电流互感器,并针对不同的电流互感器搭配情况,设计了多种故障及断路器重合闸实验方案,最大程度地还原现场故障环境,仿真分析了导致线路差动保护误动作的原因为电磁式电流互感器的饱和问题。针对所发现的问题,本文提出使用B样条小波变换法对传统电磁式电流互感器二次饱和电流的饱和点进行检测。小波变换在电力系统应用广泛,在奇异点检测方面,其有良好的实时性与准确性。本文使用B样条小波变换法对饱和点进行检测,确定其突变点位置,配合时差法以判定闭锁或开放差动保护,可有效防止差动保护误动或拒动。
【关键词】：饱和检测 电子式电流互感器 线路差动保护 PSCAD/EMTDC B样条小波变换
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM452;TM773
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 选题背景和意义10-11
• 1.2 研究现状11-13
• 1.3 本文主要内容及创新点13-16
• 第二章 电磁式电流互感器饱和特性研究16-34
• 2.1 电磁式电流互感器简介16-17
• 2.2 电磁式电流互感器饱和特性17-21
• 2.3 基于PSCAD的电磁式电流互感器饱和仿真模型21-27
• 2.3.1 以非线性电路模拟铁心磁化为基础的Lucas模型22-23
• 2.3.2 以Jiles-Atherton理论为基础的J-A模型23-24
• 2.3.3 基于PSCAD的仿真算例分析24-27
• 2.4 影响电流互感器饱和特性的因素分析27-33
• 2.4.1 短路电流稳态分量对饱和的影响28-29
• 2.4.2 衰减直流偏移分量对饱和的影响29-30
• 2.4.3 二次负载对饱和的影响30
• 2.4.4 铁心剩磁对饱和的影响30-31
• 2.4.5 铁心截面积对饱和的影响31-32
• 2.4.6 电流互感器变比对饱和的影响32
• 2.4.7 绕组匝数对饱和的影响32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 混合式光电电流互感器特性研究34-50
• 3.1 混合式光电电流互感器介绍34-35
• 3.2 混合式光电电流互感器工作原理及其仿真模型35-45
• 3.2.1 罗氏线圈结构及其等效电路36-40
• 3.2.2 积分电路40-41
• 3.2.3 低通滤波电路41-43
• 3.2.4 移相电路43-45
• 3.3 混合式光电电流互感器模型的仿真测试45-48
• 3.3.1 基于Matlab/Simulink对混合式光电电流互感器模型的测试45-46
• 3.3.2 基于PSCAD/EMTDC对混合式光电电流互感器模型的测试46-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第四章 不同电流互感器混用的线路差动保护动作特性分析50-68
• 4.1 保护原理概述50-54
• 4.2 变压器励磁涌流对线路差动保护的影响54-58
• 4.3 不同类型电流互感器混用差动保护误动作仿真分析58-67
• 4.3.1 基于PSCAD的仿真60-66
• 4.3.2 仿真结果分析66-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 电磁式电流互感器饱和区间检测68-82
• 5.1 基于小波变换的饱和识别原理68-71
• 5.2 B样条小波基本性质及其构造71-77
• 5.3 基于Matlab/PSCAD在各种故障情况下的饱和检测仿真分析77-81
• 5.3.1 区外故障时电流波形分析77-78
• 5.3.2 断路器重合闸时电流波形分析78-79
• 5.3.3 区内故障时电流波形分析79-80
• 5.3.4 仿真结果分析80-81
• 5.4 本章小结81-82
• 第六章 总结与展望82-84
• 6.1 全文总结82-83
• 6.2 课题展望83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-90
• 攻读学位期间取得的成果90

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