应用CT和ECT的变压器差动保护仿真研究与对比分析

为了分析电磁式电流互感器(current transformer,CT)和电子式电流互感器(electronic current transformer,ECT)对继电保护的适应性,基于PSCAD和MATLAB软件搭建了采用CT和ECT的变压器差动保护仿真模型,针对变压器区内和区外故障分析了变压器差动保护的可靠性与灵敏性。仿真结果表明,电磁式电流互感器会因磁饱和问题导致可靠性降低,造成差动保护误动;电子式互感器传变特性好,可以在保证可靠性的前提下有效提高差动保护的灵敏性,提升保护系统的性能。     

与ECT混合用于差动保护的电磁型CT的校验方法

常规变电站的智能化改造过程中,可能存在电磁型CT与电子式电流互感器(electronic current transformer,ECT)混合用于变压器差动保护的情况。变压器区外短路时,由于电磁型CT与ECT的传变特性不同,可能引起差动保护误动,为此提出了与ECT混合用于变压器差动保护的电磁型CT的校验方法。该方法需要根据实际系统和电磁型CT的具体参数进行计算,校验过程中综合考虑了铁心剩磁的影响和保护装置抗饱和措施的要求。校验合格的电磁型CT与ECT混合用于变压器差动保护,即使在最严重的外部故障情况下,也能保证差动保护动作的可靠性。EMTDC/PSCAD仿真结果验证了该校验方法的有效性。     

地磁感应电流作用下的CT饱和特性及其引起的变压器差动保护误动

电流互感器(current transformer,CT)的饱和特性对继电保护的动作性能会产生重要影响。地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)在区域电网中具有高幅值、低频率、时变性等特点,它对CT饱和特性的影响与外部故障的穿越性电流、涌流中的非周期分量、高压直流输电引起的直流偏磁都不完全相同,值得引起人们的重视。根据GIC的典型波形特征构建GIC等效源模型,在PSCAD/EMTDC中对GIC作用下的CT饱和特性进行了仿真分析,并研究了与其相关的变压器差动保护受到的影响。研究结果表明,GIC可能导致CT的严重饱和,使CT二次侧电流的波形畸变特征消失,导致变压器差动保护计算出的不平衡电流增大,且差流中二次谐波含量很低,造成差动保护误动。针对该误动情况,可采用基于差流及其二次谐波含量趋势的措施来进行防范。     

主变差动保护采用不同原理CT的仿真研究

在常规变电站的数字化改造过程中,可能存在电磁型CT与电子式电流互感器(electronic current transformer,ECT)混合使用于主变差动保护的情况,而电磁型CT与ECT的传变特性差别较大,目前国内尚缺乏对其继电保护适应性的相关研究。为此在EMTDC/PSCAD中分别对电磁型CT、罗氏线圈ECT、全光纤电子式电流互感器(fiber optical currenttransformer,FOCT)进行了建模,采用多种不同的CT混合使用方案,对变压器差动保护区外故障进行了仿真分析,观察比较其对差动保护的影响。仿真结果表明电磁型CT与ECT混合使用一般会使差流增大,若混合使用的电磁型CT性能校验合格,则能保证差动保护不误动。     

基于电子式电流互感器的线路光纤纵差保护

基于Rogowski线圈的电子式电流互感器(ECT)没有饱和现象,可以从根本上解决由于CT饱和造成差动保护误动情况的发生。笔者阐述了ECT的暂态传变特性,论述了积分时间常数对Rogowski线圈暂态特性的影响。以线路光纤纵差保护为例,利用实验数据分析了采用ECT后纵差保护的性能,指出采用ECT后保护在区外故障可靠性、区内故障灵敏度方面有显著提高,继而改进了传统的二段式比率制动差动保护动作特性。鉴于实用化的要求,遵循IEC 61850标准给出了ECT与线路光纤纵差保护的接口实现方案,并设计了一款信息合并单元的硬件方案。     

基于浮动门槛值的改进电流互感器饱和识别方法研究

线路纵联通道中传统电流互感器(CT)与电子式电流互感器(ECT)混用时,CT饱和可能导致线路差动保护不正确动作。目前虚拟制动电流法是解决这一问题的常用方法,但虚拟制动电流法开放差动保护门槛值固定,并未考虑线路参数变化对其的影响,使得开放差动保护时间较长。针对这一问题,文中在虚拟制动电流法基础上,提出了一种基于浮动门槛值的改进方法。通过对CT进行建模,获取线路参数与饱和程度关系,计算出浮动门槛值参考曲线,并根据具体线路参数自适应选取门槛值,以确保差动保护不误动,同时缩短差动保护闭锁时间。仿真表明,该方法能够有效提高灵敏性,减小差动闭锁时间,并具有较大的适用范围。     

一种基于Hausdorff距离算法的电流互感器饱和识别策略

为解决电流互感器(TA)饱和导致的线路电流差动保护误动问题,提出一种基于Hausdorff距离算法的电流互感器饱和识别策略。首先,分析了电流互感器的饱和特性,指出现有饱和识别方法的问题。然后,基于电流互感器正常电流波形和饱和电流波形的特征,引入了在几何建模、图像识别等领域广泛应用的Hausdorff距离算法,提出了TA饱和识别判据,该判据能在线路区外故障发生互感器饱和时可靠闭锁电流差动保护,在区内故障时可靠不动作。理论分析和基于PSCAD的仿真结果表明,所提TA饱和识别策略能有效识别不同程度的电流互感器饱和,识别快速且准确性较高,具有一定的工程借鉴意义。     

应用电子式电流互感器的变压器差动保护研究

电磁式电流互感器在电力系统故障情况下可能发生饱和，常导致继电保护装置误动或拒动。利用电子式电流互感器无饱和的特点，在动模试验环境下，研究了应用电子式电流互感器的变压器差动保护性能，指出电子式电流互感器采用空心线圈，没有饱和现象，可正确反映故障情况下各次谐波含量，提高变压器保护区外故障时动作的安全性、区内故障时动作的可靠性以及基于谐波制动原理的差动保护动作速度。结合实际应用中的问题，指出GPS硬件时钟同步法是解决数据同步采样问题的优选方案，并对应用电子式互感器的差动保护新原理的研究进行了简要探讨。     

应用电子式电流互感器的变压器差动保护研究

电磁式电流互感器在电力系统故障情况下可能发生饱和，常导致继电保护装置误动或拒动。利用电子式电流互感器无饱和的特点，在动模试验环境下，研究了应用电子式电流互感器的变压器差动保护性能，指出电子式电流互感器采用空心线圈，没有饱和现象，可正确反映故障情况下各次谐波含量，提高变压器保护区外故障时动作的安全性、区内故障时动作的可靠性以及基于谐波制动原理的差动保护动作速度。结合实际应用中的问题，指出GPS硬件时钟同步法是解决数据同步采样问题的优选方案，并对应用电子式互感器的差动保护新原理的研究进行了简要探讨。     

CT饱和影响因素及其对差动保护的影响分析

CT饱和对差动保护正确动作有着不利的影响。首先基于Lucas电流互感器模型,研究了电流互感器多种饱和影响因素,随后建立电流互感器一致测试数字仿真系统,分析高低压端电流互感器不一致对保护装置的影响。结果表明,短路电流交流基波分量、一次侧直流衰减分量、二次负载等因素均会影响CT饱和二次电流波形;在区内故障时,无论仿真AB端左右两侧是电磁式互感器还是电子式互感器,差动保护均能可靠动作,但在区外故障时,电磁式、电子式混用会导致差动保护误动作。该研究结果可为电流互感器的使用配置提供可靠依据,有利于防止电流互感器发生饱和致使保护装置误动或拒动。     

基于光电互感器的数字式母线保护

基于传统电流互感器的微机母线保护在母线发生区外故障时,常因对电流互感器饱和处理不周而引起保护不正确动作。为彻底解决电流互感器饱和对母线保护影响,开发了基于数字式光电互感器的数字式母线保护装置。对目前主流的光电互感器OET700进行充分研究后,从软硬件方面给出相应解决方案。硬件方面采用多CPU系统,将数据采集、保护逻辑、人机交互的功能分别由单独CPU处理,有效解决母差保护的资源问题。针对光电互感器无饱和、有谐波、有坏数、有削波等特点,软件方面采用比率制动、傅氏差动、坏点监测等机制,给出了相应解决方案。实际运行证明,该母差保护完全满足电力系统数字式变电站的要求。     

光学电流互感器对线路差动保护的影响

基于Matlab/Simulink和ATP,建立了电网模型、电磁型电流互感器、光学电流互感器以及线路纵联差动保护的仿真模型。引入了一套保护系统测量单元和决策单元的评测指标。对于同一线路差动保护,在相同故障条件情况下,分别安装电磁式电流互感器和光学电流互感器进行了对比仿真。以评测指标为基准,定量分析了光学互感器对线路差动保护的影响。结果表明,光学电流互感器能降低保护测量单元的稳态误差,加速保护动作,减小误动、拒动情况的发生,从而有效提高了线路差动保护的可靠性和快速性。但光学电流互感器却易导致测量单元产生较大的过冲量,其抑制直流分量的能力也较差,这将给保护带来潜在的误动可能性。     

光学电流互感器对继电保护系统的影响研究

以光学电流传感器(OCT)为代表的新型电流互感器的出现，解决了继电保护中传统电磁式电流互感器的饱和以及暂态精度不高等问题。文中根据Faraday磁光效应OCT的工作原理和特点，并依据无缝通信系统协议IEC 61850，提出了利用光纤以太网实现OCT与微机保护接口的方案。比较了采用光学电流互感器的继电保护装置与采用传统电磁式电流互感器的继电保护装置，得知采用OCT可显著提高继电保护装置的灵敏性及可靠性。     

多采样率信号处理在数字化变电站差动保护中的应用

数字化变电站中,差动保护各分支电子式电流互感器(ECT)的采样频率不完全相同时,需要将原各分支ECT的输出数据转换为同一采样频率.文中研究了多采样率信号处理算法和采样数据频率转换对差动保护差电流的影响,通过将信号的抽取和插值环节级联,可以实现任意分数倍采样频率转换.采用基于切比雪夫逼近原理的等波纹设计方法进行低通滤波器设计,与多采样率信号处理算法配合使用,减小了频率混叠造成的误差,从而在ECT应用环境下,将任意不同采样频率的分支电流统一到相同的采样基准下,实现了测量环节与智能电子设备的无缝连接.仿真试验验证了所提出方法的可行性和有效性.     

光纤电流互感器对变压器差动保护影响的探讨

光纤电流互感器的应用显著改善了继电保护动作的准确性。光纤电流互感器在变压器差动保护的应用,从根本上解决了电磁感应式电流互感器磁饱和造成的差动保护误动作,并使得励磁涌流的暂态保护可以得到实际应用;最后讨论了光纤电流互感器对变压器差动保护的其他影响。     

光学电流传感器及其在继电保护中的应用

传统的电磁式互感器已在与微机保护的配合中暴露出许多问题，以光学电流传感器（OCT）为代表的新型变换器的出现为此提供了解决方案。文中首先将OCT与电磁式CT进行了比较，然后介绍了OCT的工作原理及其信号的检测方法；指出OCT与微机保护的接口应是数字电信号，并介绍了目前这方面工作的进展情况，OCT的应用必将对未来的保护原理、性能、及硬件产生深远的影响从而推动继电保护的发展     

独立量自适应光学电流传感原理及其应用

根据光学电流传感器的开环机理,只有从外部为光学电流传感器引入新的独立量才能消除环境温度等外因的影响以实现高精度测量.论文提出了一种新的独立量自适应光学传感理论,即通过对两组或两组以上的独立输出量进行自适应运算获得与干扰无关的测量结果.应用该理论设计了光路独立量自适应光学电流传感器和光电独立量自适应光学电流传感器.并以标准检测系统为测试平台对光电独立量自适应光学电流传感器的测量性能进行了检测,结果证明该传感器已达到了0.2级的测量水平.     

自适应光学电流互感器与保护一体化运行研究

电磁式CT的磁饱和问题一直是影响继电保护正确动作的主要原因之一，只有应用新型的无磁饱和互感器以及相应的保护系统才能从根本上解决这些问题，为此，该文在完善了新型自适应光学电流互感器(AOCT)理论体系基础上，研制了实用化的AOCT，将AOCT与新型线路差动保护构成的一体化系统应用于河北省保定供电公司的一条35kV输电线路上运行。运行结果表明，AOCT具有优良的测量性能，能够为保护提供高保真的测量数据；整套一体化系统当发生多次区外故障时均可靠不动，在一次区内故障时正确动作，满足了现场实际运行的要求。