一种测量变压器接地电阻电流的电子式电流互感器

针对传统电流互感器测量小电流精度低、线性度差、绝缘结构复杂、容易磁饱和等缺点,研制了一套用于测量变压器接地电阻电流的电子式电流互感器,能够在较大电流范围内保证极高的测量精度。采用激光供电的方式,利用霍尔传感器作为传感头,经过信号调理、A/D转换、电光转换,由光纤将一次电流信息传输到低电位端进行信号处理。测试结果表明,设计的电子式电流互感器符合GB/T20840.8—2007要求,满足电力系统测量准确度0.2级和保护准确度5P的要求。     

倒立式SF6同轴电容高压电子式电压互感器

针对目前类似多级电容串联分压结构的电子式电压互感器的不足之处,设计了一种新型的电子式电压互感器。该互感器采用传统倒立式SF6互感器的绝缘结构,通过在高压电极和地电极之间构造中间同轴电极形成SF6同轴分压电容,检测SF6同轴电容的电容电流iC即可获得高压侧被测电压大小。该互感器的主要特点是利用高压壳体与接地金属屏蔽罩的双重屏蔽作用,有效地提高分压电容的抗外界杂散电场干扰能力和稳定性。该文对位置、温度、压力等影响同轴电容大小的因素进行了仿真计算。在国网电力科学研究院对研制的高压电子式电压互感器进行了型式试验。仿真和试验结果表明,该电子式电压互感器准确度达到了IEC 60044-7规定的0.2级精度要求。     

用于气体绝缘开关的新型空心线圈电流互感器

新型空心线圈电流互感器具有无磁饱和及动态范围宽等优点，与传统的电流互感器相比有着明显的优势。文中介绍了一种可用于220kV气体绝缘开关(GIS)的新型空心线圈电流互感器，互感器以Rogowski线圈为传感头，以FPGA为核心构成数字变换器，采用数字积分技术还原被测电流波形。文中给出了空心线圈电流互感器的原理、结构及实验结果。温度及电磁兼容等试验表明，该互感器性能稳定，满足电子式电流互感器标准(IEC60044—8)精度(0．2级)要求。     

35kV电子式电流互感器的研究

基于小铁心电流传感器LPCT和空心线圈原理的35 kV电子式电流互感器具有测量精度高、动态范围宽等优点,与传统的电磁式电流互感器相比有着明显的优势。文中分析了35 kV电子式电流互感器的测量用LPCT传感器和保护用PCB空心线圈电流传感器的工作原理及影响电子式电流互感器测量准确度的主要因素;采用有限元法对电子式电流互感器的电场进行仿真计算,优化了互感器的电场结构。在理论分析基础上,研制了一台35 kV电子式电流互感器,给出了准确度测试。测试结果表明,设计的35 kV电子式电流互感器符合GB/T 20840.8—2007要求,满足电力系统测量准确度0.2级和保护准确度5P要求。     

环形Rogowski线圈传感头的设计

电子式互感器是智能电网新型量测体系的关键部件,Rogowski线圈型电子式电流互感器已成为目前电子式互感器研究和应用的重点。Rogowski线圈传感头的设计直接决定了互感器的测量精度。笔者着重介绍了基于Rogowski线圈的电子式互感器的工作原理和传感头的设计方法,根据设计理论制作了Rogowski线圈传感头,并进行相关的实验,其测量精度在实验室条件下满足0.2S级要求。     

一种新型电子式电流互感器模拟信号处理系统设计

在电力系统中,基于Rogowski线圈的电子式电流互感器已被广泛应用于电流测量.本文介绍的互感器采用新型模拟信号处理系统对Rogowski线圈输出的信号进行处理,完成电流的测量和过载保护功能.简化了设计过程、降低生产成本,并且提高了互感器的精度,可达到0.2级要求.     

电子式互感器及其在数字化变电站中应用

在描述电子式互感器的标准、定义、结构体系和分类的基础上,分析了有源和无源电子式电流与电压互感器的类型、原理、特点及其存在的主要问题,并就其在测量品质、结构体系、运行安全性、绝缘结构及成本等方面进行了比较,指出无源电子式互感器是独立安装的互感器的理想解决方案.以IEC标准为基础,讨论了电子式互感器在数字化变电站中的逻辑位置和配置原则,分析了电子式互感器应用于数字化变电站中在提高测量精度、简化二次设备结构、增强间隔层与过程层通信、提高继电保护装置性能、完善故障录波等方面的优势.并指出在其应用中需注意可靠性和稳定性等技术问题.     

电流互感器中的相位补偿技术

在电力系统中,电子式电流互感器已被广泛应用于电流测量,为了解决精确测量小电流(小于1 000A)这一国际公认的难题,设计一种新型的电子式电流互感器.针对新型电流互感器传感头的特点,对传感头部分各环节所引入的相位差进行分析研究,根据传感头分析结果设计出一种实用的相位补偿电路,并给出其仿真结果及试验结果.结果表明其精度完全能达到国标0.2级标准.     

地电位供电型电子式电流互感器的设计

针对目前普遍使用的激光供电型电子式电流互感器存在的问题,研究了一种地电位供电型电子式电流互感器,该互感器采用传统倒立式SF₆的绝缘结构,其主要特点是传感单元位于地电位侧,取消了光供电系统,采用空心线圈作为计量、保护的传感单元,将调制的电信号引到低压侧进行解调得到被测电流。文章对温度这一影响空心线圈性能的关键因素进行了仿真计算。研制的地电位供电型电子式电流互感器在国网电力科学研究院进行了型式试验,试验结果表明,研制的电子式电流互感器准确度达到了0.2S级要求。     

数字化输出的电子式电流互感器在线校验系统研制

由于具有绝缘性能好、动态范围广、频带宽、无磁饱和等优点,电子式电流互感器已经开始取代传统式电流互感器而应用于电力系统和其它工业领域。然而供能电源和信号处理电路的引用给电子式电流互感器的可靠性带来了新的问题,因此电子式电流互感器的校验监测变得尤为重要。为此,提出了一种电子式电流互感器数字输出在线校验系统,它采用加多重矩形卷积窗的插值高精度算法,可以针对现场运行的数字化输出的电子式电流互感器进行在线校验,能更精确地反映一次侧电流电压值,大大提高了电力系统的可靠性。试验结果表明,该系统完全可以满足0.2s级电子式电流互感器的现场校验要求。     

计及谐波的J-A磁滞模型修正

J-A磁滞理论被广泛应用于电磁式电流互感器的磁特性建模,但是在谐波条件下该模型存在较大的误差。针对这一问题,文中对各次谐波分别修正经典J-A模型参数,利用遗传退火算法进行参数辨识,然后将各次谐波的磁特性进行线性叠加,实现非正弦激励下电流互感器的磁特性建模。采用该修正方法的前提是计量用电流互感器的非线性误差符合规定的0.2S级,因此对各次谐波磁滞回线的仿真分析与误差修正均近似适用于线性叠加原理。以采用纳米晶材料的0.2S级电流互感器为例,对角差与比差进行仿真分析与实验验证,结果表明经过参数修正的J-A模型改善了谐波条件下的测量准确度,多次谐波磁特性的近似线性叠加方法对测量准确度的影响可以忽略不计,从而确认计及谐波的J-A磁滞模型修正合理有效。     

电力监测系统中数据采集卡的前端处理

针对采用PCI2008A采集卡的空芯线圈电流互感器测量监视系统中PCI2008A的误差来源，提出了一种双通道放大的前端处理方法，给出了具体的硬件和软件解决方案，实验结果显示了系统精度有了明显的提高，达到IEC60044-8规定的0．2级。这种多通道放大的前端处理思想也可以用于电力系统其它场合，提高系统的整体精度。     

Estimation Method of the Errors Limits of Electromagnetic Current Transformers

A method for estimating the limits of errors of electromagnetic current transformers is proposed. In contrast to the standard technique, the proposed method considers not only the basic factors, but also additional ones, that affect the results of measurements. The additional influencing factors are the residual magnetization of the core and the nonsinusoidality of the current under measurement. The method was developed and explored based on a known nonlinear mathematical model of the current transformer. By the example of the standard TOL-10 current transformer, it is shown how the limits of errors of the current transformers can be determined for the operating conditions. Based on the estimation of the error limits, an accuracy class can be accurately attributed to the newly manufactured transformers and the conformity of the limits of errors of the current transformers in service to their class of accuracy can be verified. The method also allows increasing the reliability and accuracy of the measured results and the efficiency of the current transformers without making any design alterations.     

空心线圈作为保护用电流互感器的理论分析和试验

开发新型电子式互感器是电力系统自动化和数字化的一个发展方向，文中论述了空心线圈用做电流互感器的工作原理及与传统互感器的不同之处，根据保护的要求，重点分析了频响工作特性，并针对具体对象研制了样机。样机试验结果为：对保护，在2 kHz频宽、20倍额定电流范围内，误差小于1%；对测量，可达0.2级。理论分析和试验结果证明空心线圈电流互感器以其线性好、频带宽、无饱和、体积小等优点能完全满足电力系统保护和测量的需要，而且特别适用于微机化保护装置和电子式测量仪器。     

Protection of a Single-Phase Transformer from Interwinding Failure in Windings of Integral Magnetic Transformers

A simple means of protection of a powerful single-phase transformer with integral magnetic transformers has been suggested. The protection has a high sensitivity to the interwinding failure and is based on the measurements of unsymmetry of the leakage magnetic fluxes of transformer windings. This magnetic unsymmetry is determined by the difference of electromotive forces of windings of two magnetic transformers placed symmetrically with respect to the symmetry plane of the protected transformer. It has been suggested to produce the magnetic transformers in the form of a single-layer winding with an alternating pitch, which is wound around a textolite round or rectangular body. The length of a magnetic transformer is taken to be equal to the length of a magnetic core, which allows one to provide independence of protection sensitivity on the location of closed turns on the transformer rod. To measure the difference of the emf of magnetic transformers, the circuit of comparison with a responsive element in the form of a TT-40/0.2 or RT1-P/0.15 current relay has been used. Methods to determine a trigger threshold and sensitivity of the protection to interwinding failure as well as to ironwork failure have been suggested.     

基于混合铁心的新型电流互感器研究

传统电流互感器铁心饱和会导致其二次电流波形发生畸变,进而可能影响电能计量的精度或引起继电保护设备错误动作,威胁电网的安全稳定运行。针对此类问题,提出了基于混合铁心的新型电流互感器(CCCT)。CCCT主要由混合铁心、二次绕组、二次电阻、磁场传感器与信号处理电路组成,其中混合铁心包含完整的内铁心与带气隙的外铁心,磁场传感器放置在外铁心的气隙中,其输出信号用于补偿发生畸变的二次电流。为验证该结构的有效性,进行了有限元仿真,制作了CCCT样机并进行了正弦交流电流、正弦半波电流、短路电流和直流电流的测量实验。有限元仿真与实验结果表明,CCCT在额定电流下的复合误差小于0.2%,稳态对称短路电流下的复合误差为2.04%,暂态短路电流下的峰值瞬时误差为4.25%,直流条件下输出与输入的拟合优度为0.999 9,既基本保留了传统电流互感器的测量精度,也具有良好的暂态响应特性与抗直流特性,可同时满足相关标准对测量、保护用电流互感器的精度要求,具备在实际工程中应用的潜力。     

10kV低功率电子式电流互感器LPCT的研究

为了提高电流互感器的可靠性和准确度,从而提高电力系统的安全、稳定和经济运行,笔者详细分析了取样电阻、二次电流精度和干扰电磁场等因素对电子式电流互感器准确度的影响,并提出了相应的改进互感器准确度和电磁兼容措施。在理论分析基础上,研制了一台10 kV低功率电子式电流互感器,并对样机进行了准确度测试。测试结果表明,设计的样机准确度满足IEC 60044-8规定的0.2级测量和5P20保护要求。     

电子式电流互感器传变特性测试与分析

目前,由于缺乏有效而实用的综合测试平台,开展不同原理电子式电流互感器(ECT)在实际工况下的计量准确度和保护传变特性试验还很少。文中分析了影响ECT准确度和传变特性的关键因素和环节,研制出能够模拟不同运行负荷、环境条件、功率因数、通信异常、一次侧故障等工况下电子式互感器性能测试研究平台,开展了ECT稳态准确度测试、ECT谐波特性与频率混叠测试以及故障下的ECT暂态特性测试。对不同厂家不同原理的ECT测试,发现在稳态误差方面低功率电流互感器测量准确度以及稳定性优于全光纤电流互感器。谐波特性方面随着频率增加,低功率电流互感器的比值误差相对稳定,而罗氏线圈会增大,相位误差两者总体呈现增大趋势;各厂家ECT均存在不同程度频率混叠;全光纤电流互感器能够可靠地传变故障引起的暂态量,而低功率电流互感器在含有直流分量下易饱和,罗氏线圈电流互感器受积分环节影响很大,容易出现超差。     

少标签下油浸式变压器双层故障诊断模型

针对油浸式变压器数据样本标记困难，有标签样本数据量较少，传统故障诊断方法精度低的问题，提出了基于GBDT与K means增益聚类的少标签下油浸式变压器双层故障诊断模型。首先，采用SAE对表征变压器状态的高维特征气体进行降维，去除冗余信息，得到包含变压器运行状态的低维特征向量作为后续分类器的输入；其次，构建双层故障诊断模型；针对无标签样本，引入GBDT方法作为所提模型首层，获取无标签样本的伪标签；为进一步提高诊断精度，提出基于无标记样本伪标签的K means聚类增益，作为新的特征向量，输入末层模型K means用以实现二次诊断的目的。实验分析表明，在少标签状态下，所提的方法可有效提升变压器故障诊断精度，相较于传统方法，在诊断精度上至少提升了6%。为少标签下的油浸式变压器故障诊断提供了新的思路。