ECT高精度数字积分算法与隔离开关开合时抗干扰技术研究

发布时间：2020-07-05 09:24

【摘要】：在国家电网公司大力推进坚强智能电网建设的背景之下,电子式互感器由于其绝缘结构简单,动态范围大,体积小,质量轻,输出信号可以直接输入微机化计量和保护设备接口等优点,而被广泛的应用到智能变电站中。电子式互感器作为一种电气测量装置,其最主要的特性需求为两点:一是测量的准确性;二是运行的稳定性。当前,空心线圈的技术与理论较为完备,数字量亦成为智能电网的技术特点,因而数字积分器的精度是互感器整体精度中的一个关键环节。并且随着变电站电压等级的不断提高,导致变电站电磁环境愈发复杂。并且隔离开关的开合、雷击,设备操作和故障等因素导致电子式互感器在实际运行过程中受到了一系列的电磁干扰问题。因此本文针对电子式电流互感器的这两点核心特性展开了深入的研究。主要研究内容如下:1.对电子式电流互感器的数字积分原理进行了详细的介绍和分析,为后文提出改进算法提供理论基础。并且针对电子式电流互感器运行过程中存在的电磁干扰问题,结合其工作原理和结构特性,从电磁干扰机理上来进行展开研究,并提出切实可行的抗干扰措施。2.提出一种基于变步长原理的改进型高精度数字积分算法,根据变步长求积算法的原理,在积分过程中,每次求积分都在上一次积分的基础上将积分步长分半处理,反复利用积分公式,直到相邻两次积分结果相差绝对值小于允许误差,则停止积分。以此来提出一种具有高精度、低计算量特性的改进算法,仿真实验证明:在噪声、谐波等条件测试下,该算法都具有良好的特性,相对于一些改进传递函数也有较好的频率特性。3.建立隔离开关开合容性小电流试验,根据试验结果在ATP-EMTP中进行建模,建模仿真后的结果与试验结果进行对比,看是否符合工程现场运行的实际情况。在此基础上对空心线圈进行建模,计算空心线圈的参数,并以等效电路来代替空心线圈。再以隔离开关开合情况下的输出作为激励,来分析空心线圈在隔离开关开合情况下的感应输出,最后分析感应输出对后续采集单元的影响。4.提出抗干扰措施与优化,在空心线圈后续电路中添加RC无源滤波电路,加低通滤波电路可有效降低空心线圈的高频感性输出的幅值,但随着RC滤波电路上限截止频率的增大,其滤高频的效果也变差。因此又提出了在电路中加入TVS管来对暂态过电压进行钳制,但仿真结果依然不能达到预期效果。最终采用RC滤波和TVS管相结合的方案,仿真结果达到了理想的效果。
【学位授予单位】：三峡大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM45;TM564.1
【图文】：

框图,电子式互感器,原理框图

智能化和数字化是变电站发展的必然趋势。变电站安全稳定的运行关系个电力系统。互感器作为变电站中最重要的部分之一，起到了对电气信号的测量。随着电力系统的发展，电子式互感器应运而生，跟传统的互感器相比而言，电互感器具有动态范围更大，暂态性能更好，绝缘性能更优良，输出信号数字化的。但电子式互感器正式挂网运行也不过才十几年时间，并且随着我国特高压输电的发展，变电站和换流站的电压等级也在不断提高。导致电子式互感器在工程现实际运行中不断出现新的问题。根据对电子式互感器的故障统计，发现目前电子感器存在的主要问题有以下几点：测量精度易受影响、抗电磁干扰能力弱等问题此，针对电子式互感器出现的工程问题进行研究，找出在设计上的不足和缺陷，的优化其性能，降低电子式互感器运行中的故障率，是当前迫切需要解决的问题对于电子式互感器(Electronic Instrument Transformer，简称 ET)，IEC 60044-的定义为：“一种装置，由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流或电感器组成，用以传输正比于被测量的量，供给测量仪器、仪表和继电保护或控制。在数字接口的情况下，一组电子式互感器共用一台合并单元完成此功能”[1~4]子式互感器的一般原理框图如图 1.1 所示。

电子式电流互感器,空心线圈,原理框图

三峡大学全日制专业学位硕士学位论从一次侧母线上感应高电压或大电流信号之后，将其转换为所需的低电压或并通过屏蔽线把信号传递到后续的采集单元。采集单元的作用是对传感单元信号进行调理、滤波和 A/D 转换，再通过光纤等传输介质将调理之后的信合并单元。合并单元收到信号之后对其进行数据处理，并按照 IEC 61850-91850-9-2LE）的格式发送给后续的设备[5-9]。图 1.2 为不同供能方式情况下型电子式互感器的原理框图。

【参考文献】