磁阀式电磁型电流互感器
发布时间：2020-12-24 20:22
电流传感技术是影响智能电网发展的关键技术之一。传统的P类电流互感器若在运行中饱和可能会引起继电保护装置的不正确动作,极大威胁电网的安全运行,而现有的新型电流传感技术因成本和使用环境等原因限制了其推广应用。为此提出了磁阀式电磁型电流互感器,通过理论计算分析将其工作状态分为线性工作状态、部分饱和工作状态和饱和状态,建立了仿真模型进行其稳态和暂态电流波形的测量特性的分析,并通过仿真和实验予以验证。该电流互感器采用带磁阀结构的铁芯和磁场传感器,提高了抗饱和能力,主要结构与传统的电磁式电流互感器类似,组成部件容易获取,成本低,具有较好的工程实际应用价值。
【文章来源】：高电压技术. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
磁阀式电磁型电流互感器的电路结构示意图Fig.1Circuitstructurediagramofmagnetic-valveelectro-
一种经济有效的方法解决铁芯饱和所带来的问题极具现实意义。因此，本文提出了磁阀式电磁型电流互感器，改善了P类电流互感器铁芯易饱和导致测量电流畸变的问题，扩大了稳态测量范围，同时通过在磁阀处加入磁场传感器，使之直接测量能够反映主磁通的气隙磁通，对铁芯饱和时的二次畸变电流进行正确的补偿，从而准确测得一次侧电流的波形，使其具备测量任意波形的能力。1磁阀式电磁型电流互感器基本原理1.1装置结构组成磁阀式电磁型电流互感器装置的电路结构如图1所示，其所采用的半开口闭合铁芯结构如图2图1磁阀式电磁型电流互感器的电路结构示意图Fig.1Circuitstructurediagramofmagnetic-valveelectro-magneticcurrenttransformer图2半开口铁芯示意图Fig.2Schematicdiagramofhalfopenironcore所示。其中N1、N2分别为一、二次绕组匝数，R1、R2分别为采样电阻和标准电阻。在图1中，装置包含半开口闭合铁芯、磁场传感器、一次绕组、二次绕组、信号处理模块和标准电阻。其中，一次绕组及二次绕组分别缠绕在半开口闭合铁芯上，二次绕组两端接标准电阻，标准电阻的两端连接到信号处理模块，一次绕组的两端作为信号输入端。磁场传感器置于半开口闭合铁芯的开口中，用以测量气隙中的周向磁场，并将测量到的磁场信号转变为电压信号，传感器输出端连接到信号处理模块。信号处理模块将二次负载上的电压信号与磁场传感器输出的电压信号进行一定比例的总加，输出与一次电流信号成比例的电压信号，即为磁阀式电磁型电流互感器的输出。在图2中，半开口闭合铁芯(磁阀结构)在铁芯高度方向上的开口数量为1个或多个，开口总长度为铁芯长度的0%~100%，l1为
3160高电压技术2020,46(9)图13二次电流波形对比Fig.13Comparisonofsecondarycurrentwaveform形，磁阀式电磁型电流互感器的二次电流波形具有以下特点：1）饱和的时间区间更宽。磁阀结构的截面积较小，在一次电流增大时会先进入饱和，使二次电流波形发生畸变。2）饱和时二次电流具有更大的数值。磁阀结构的存在使得铁芯在一次电流较大时，依次分段进入饱和。磁阀段进入饱和时，由于作用在磁阀两端的磁压降较小，二次电流不会出现“断崖”式下跌。3暂态短路电流测量仿真分析电力系统运行过程中常常会发生短路事故，含有大量非周期分量的短路电流才是对电流互感器测量性能的重大考验。因此，本章将对磁阀式电磁型电流互感器测量电力系统暂态短路电流的测量性能进行研究，并通过仿真进行验证。系统的一次时间常数设置为tp=175.894ms。电流互感器参数设置如表2所示，k默认为0.5，将仿真时间设置为1.0s。当设置全偏移电流中正弦分量幅值为100A时，普通电流互感器铁芯未发生饱和，磁阀式电流互感器处于线性工作状态，两者的铁芯中磁感应强度B0和二次电流i2分别如图14(a)和14(b)所示。可见，此时两者均能够正确传变一次电流，铁芯中的磁场强度逐渐波动上升。当设置全偏移电流的正弦分量幅值为500A时，普通电流互感器铁芯已经进入饱和，磁阀式电流互感器处于部分饱和工作状态，二者的铁芯中磁感应强度B0和二次电流i2分别如图15(a)和15(b)所示，此时磁阀式电磁型电流互感器气隙中的磁场强度如图16所示。在0.3s左右，普通电流互感器铁芯发生了饱和。其二次电流波形发生“塌陷”。在随后的近0.4s内，铁芯反复进入
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源互联网智能感知技术框架与应用布局[J]. 王继业,蒲天骄,仝杰,王兰若. 电力信息与通信技术. 2020(04)
[2]电力智能传感技术挑战及应用展望[J]. 郭经红,梁云,陈川,陈硕,陆阳,黄辉. 电力信息与通信技术. 2020(04)
[3]泛在电力物联网发展形态与挑战[J]. 李钦豪,张勇军,陈佳琦,羿应棋,何奉禄. 电力系统自动化. 2020(01)
[4]基于稀土磁光玻璃的非接触式电流传感器研制及其传感性能[J]. 司马文霞,郑荣锋,杨鸣,王洋,王荆,王森. 高电压技术. 2020(06)
[5]面向智能电网的先进电压电流传感方法研究进展[J]. 杨庆,孙尚鹏,司马文霞,何彦霄,罗曼丹. 高电压技术. 2019(02)
[6]基于小波包变换的电流互感器饱和识别及有效数据运用策略[J]. 邢家维,金能,林湘宁,刘尧,李贞. 电工技术学报. 2019(06)
[7]电流互感器饱和对风电场送出线纵差保护的影响及对策[J]. 于群,王仲耀,王玉彬,杨曼,刘增训. 电力系统保护与控制. 2018(17)
[8]电流互感器暂态饱和特性的实证分析[J]. 段建东,雷阳,金转婷,张小庆,张宜阳,李云阁. 电力自动化设备. 2018(07)
[9]“智能电网+”研究综述[J]. 鞠平,周孝信,陈维江,余一平,秦川,李若梅,王成山,董旭柱,刘健,文劲宇,刘玉田,李扬,陈庆,陆晓,孙大雁,徐春雷,陈星莺,吴峰,马宏忠. 电力自动化设备. 2018(05)
[10]中国未来电网的发展模式和关键技术[J]. 周孝信,鲁宗相,刘应梅,陈树勇. 中国电机工程学报. 2014(29)
硕士论文
[1]电力系统电流互感器饱和特性及其对继电保护的影响与对策研究[D]. 黄宇.西南交通大学 2018
[2]巨磁效应高精度宽频电流传感技术研究[D]. 高航.重庆大学 2018
[3]智能电网应对数据采样异常的保护控制新策略研究[D]. 陈敦辉.华中科技大学 2017
[4]“P”类和“TP”类电流互感器的特性及应用[D]. 王生.华北电力大学 2013
[5]电流互感器饱和特性及对继电保护的影响研究[D]. 叶民.重庆大学 2007
本文编号：2936257
【文章来源】：高电压技术. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
磁阀式电磁型电流互感器的电路结构示意图Fig.1Circuitstructurediagramofmagnetic-valveelectro-
一种经济有效的方法解决铁芯饱和所带来的问题极具现实意义。因此，本文提出了磁阀式电磁型电流互感器，改善了P类电流互感器铁芯易饱和导致测量电流畸变的问题，扩大了稳态测量范围，同时通过在磁阀处加入磁场传感器，使之直接测量能够反映主磁通的气隙磁通，对铁芯饱和时的二次畸变电流进行正确的补偿，从而准确测得一次侧电流的波形，使其具备测量任意波形的能力。1磁阀式电磁型电流互感器基本原理1.1装置结构组成磁阀式电磁型电流互感器装置的电路结构如图1所示，其所采用的半开口闭合铁芯结构如图2图1磁阀式电磁型电流互感器的电路结构示意图Fig.1Circuitstructurediagramofmagnetic-valveelectro-magneticcurrenttransformer图2半开口铁芯示意图Fig.2Schematicdiagramofhalfopenironcore所示。其中N1、N2分别为一、二次绕组匝数，R1、R2分别为采样电阻和标准电阻。在图1中，装置包含半开口闭合铁芯、磁场传感器、一次绕组、二次绕组、信号处理模块和标准电阻。其中，一次绕组及二次绕组分别缠绕在半开口闭合铁芯上，二次绕组两端接标准电阻，标准电阻的两端连接到信号处理模块，一次绕组的两端作为信号输入端。磁场传感器置于半开口闭合铁芯的开口中，用以测量气隙中的周向磁场，并将测量到的磁场信号转变为电压信号，传感器输出端连接到信号处理模块。信号处理模块将二次负载上的电压信号与磁场传感器输出的电压信号进行一定比例的总加，输出与一次电流信号成比例的电压信号，即为磁阀式电磁型电流互感器的输出。在图2中，半开口闭合铁芯(磁阀结构)在铁芯高度方向上的开口数量为1个或多个，开口总长度为铁芯长度的0%~100%，l1为
3160高电压技术2020,46(9)图13二次电流波形对比Fig.13Comparisonofsecondarycurrentwaveform形，磁阀式电磁型电流互感器的二次电流波形具有以下特点：1）饱和的时间区间更宽。磁阀结构的截面积较小，在一次电流增大时会先进入饱和，使二次电流波形发生畸变。2）饱和时二次电流具有更大的数值。磁阀结构的存在使得铁芯在一次电流较大时，依次分段进入饱和。磁阀段进入饱和时，由于作用在磁阀两端的磁压降较小，二次电流不会出现“断崖”式下跌。3暂态短路电流测量仿真分析电力系统运行过程中常常会发生短路事故，含有大量非周期分量的短路电流才是对电流互感器测量性能的重大考验。因此，本章将对磁阀式电磁型电流互感器测量电力系统暂态短路电流的测量性能进行研究，并通过仿真进行验证。系统的一次时间常数设置为tp=175.894ms。电流互感器参数设置如表2所示，k默认为0.5，将仿真时间设置为1.0s。当设置全偏移电流中正弦分量幅值为100A时，普通电流互感器铁芯未发生饱和，磁阀式电流互感器处于线性工作状态，两者的铁芯中磁感应强度B0和二次电流i2分别如图14(a)和14(b)所示。可见，此时两者均能够正确传变一次电流，铁芯中的磁场强度逐渐波动上升。当设置全偏移电流的正弦分量幅值为500A时，普通电流互感器铁芯已经进入饱和，磁阀式电流互感器处于部分饱和工作状态，二者的铁芯中磁感应强度B0和二次电流i2分别如图15(a)和15(b)所示，此时磁阀式电磁型电流互感器气隙中的磁场强度如图16所示。在0.3s左右，普通电流互感器铁芯发生了饱和。其二次电流波形发生“塌陷”。在随后的近0.4s内，铁芯反复进入
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源互联网智能感知技术框架与应用布局[J]. 王继业,蒲天骄,仝杰,王兰若. 电力信息与通信技术. 2020(04)
[2]电力智能传感技术挑战及应用展望[J]. 郭经红,梁云,陈川,陈硕,陆阳,黄辉. 电力信息与通信技术. 2020(04)
[3]泛在电力物联网发展形态与挑战[J]. 李钦豪,张勇军,陈佳琦,羿应棋,何奉禄. 电力系统自动化. 2020(01)
[4]基于稀土磁光玻璃的非接触式电流传感器研制及其传感性能[J]. 司马文霞,郑荣锋,杨鸣,王洋,王荆,王森. 高电压技术. 2020(06)
[5]面向智能电网的先进电压电流传感方法研究进展[J]. 杨庆,孙尚鹏,司马文霞,何彦霄,罗曼丹. 高电压技术. 2019(02)
[6]基于小波包变换的电流互感器饱和识别及有效数据运用策略[J]. 邢家维,金能,林湘宁,刘尧,李贞. 电工技术学报. 2019(06)
[7]电流互感器饱和对风电场送出线纵差保护的影响及对策[J]. 于群,王仲耀,王玉彬,杨曼,刘增训. 电力系统保护与控制. 2018(17)
[8]电流互感器暂态饱和特性的实证分析[J]. 段建东,雷阳,金转婷,张小庆,张宜阳,李云阁. 电力自动化设备. 2018(07)
[9]“智能电网+”研究综述[J]. 鞠平,周孝信,陈维江,余一平,秦川,李若梅,王成山,董旭柱,刘健,文劲宇,刘玉田,李扬,陈庆,陆晓,孙大雁,徐春雷,陈星莺,吴峰,马宏忠. 电力自动化设备. 2018(05)
[10]中国未来电网的发展模式和关键技术[J]. 周孝信,鲁宗相,刘应梅,陈树勇. 中国电机工程学报. 2014(29)
硕士论文
[1]电力系统电流互感器饱和特性及其对继电保护的影响与对策研究[D]. 黄宇.西南交通大学 2018
[2]巨磁效应高精度宽频电流传感技术研究[D]. 高航.重庆大学 2018
[3]智能电网应对数据采样异常的保护控制新策略研究[D]. 陈敦辉.华中科技大学 2017
[4]“P”类和“TP”类电流互感器的特性及应用[D]. 王生.华北电力大学 2013
[5]电流互感器饱和特性及对继电保护的影响研究[D]. 叶民.重庆大学 2007
本文编号：2936257
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教材专著
