500/√3kV 0.002级多级励磁标准电压互感器设计与仿真分析

由于高压互感器绝缘设计较为困难,使得现有的标准电压互感器测量准确度难以得到有效的提升.该文以多级高低压混合励磁标准电压互感器电路为研究对象,结合多级励磁理论进行该电路在理想条件下的仿真分析.首先,根据该励磁方案建立其对应的等效电路;其次,根据该等效电路推导出互感器准确度计算公式;然后,结合实际需求,对500/√3kV多级高低压混合励磁标准电压互感器进行理论参数计算,包括内阻抗与励磁阻抗参数计算;最后,根据上述的理论参数计算出该互感器的测量准确度,仿真结果表明该互感器结构的比差为-2.27×10?7％,角差为3.44×10?6％,该标准互感器足以满足准确度等级为0.002级的要求,可尝试开发实物.     

低频条件下标准电压互感器误差特性分析

为精确分析系统频率对标准电压互感器误差特性的影响,以获得标准电压互感器的低频适用性,首先建立了标准电压互感器的等值电路模型,提出了采用复数磁导率分析铁磁材料低频励磁特性的方法,并搭建了基于锁相原理的测量回路,获得了不同频率下取向硅钢片30P100的复数磁导率;其次,解析得到标准电压互感器空载误差及负载误差函数,并以一台35 kV标准电压互感器为模型,分别通过误差增量反推以及短路法获得一、二次漏阻抗的参数,通过复数磁导率获得低频励磁阻抗参数;最后,通过仿真计算,获得20 Hz及50 Hz下空载误差及负载误差曲线,并与实测结果进行对比验证。研究表明：取向硅钢片的复数磁导率实部与虚部均随着频率的降低而增大,在20～50 Hz频率范围内,标准电压互感器的空载比值差和空载相位差均随着频率的降低而正向偏移;负载比值差受频率影响较小,负载相位差随频率降低而正向偏移,且频率越低,其误差受负荷变化的影响越小。以设计的35 kV标准电压互感器为例,频率改变对标准电压互感器空载比值差的影响量在2×10^-5以内,对空载相位差的影响量在0.4′以内,其空载误差在20 Hz和50 Hz下至少...     

谐波条件下电容式电压互感器测量误差影响因素分析

电容式电压互感器(CVT)测量的准确度影响着电能计量的准确性和继电保护动作的可靠性。为了研究在谐波条件下CVT测量的准确性,为提高CVT的测量精度提供参考依据,文章基于CVT的等效电路模型,推导出了谐波条件下CVT变比的表达式,研究了谐波条件下CVT的励磁阻抗和电容分压比对测量精度的影响规律,并通过仿真分析对其进行了验证。     

低阻抗冲击电压标准波源

介绍了可产生IEC60060-1中规定的雷电全波的低阻抗冲击电压标准波源的原理及其不确定度评定。冲击电压标准波源为小型的Max发生器,其电压峰值Up、波前时间T1、波尾时间T2都可以根据脉冲形成回路的元器件参数计算得到。该标准波源的输出电压波形峰值为10~1000V,输出波形参数不确定度(置信概率95%,包含因子k=2)为:峰值UUp为5×10-4,波前时间UT1为4×10-3,半峰值时间UT2为4×10-3。采用PTB校准过的14bit数字记录仪测量低阻抗标准的输出波形,并将测量结果与理论计算值进行比较。连续重复20次,最大相对标准偏差为2.7×10-4。在六个月内各电压点峰值长时稳定性在0.2‰内。负载分别为7.95kΩ和1MΩ,理论计算波形参数的区别与测量结果吻合。表明该低阻抗冲击电压标准波源既可校核数字记录仪也可校准电阻分压器。     

基于双电压互感器的中性点不接地配电网对地参数实时测量新技术

为解决中性点不接地配电网对地参数测量过程中互感器内阻抗及消谐电阻导致的测量误差以及无法直接测量对地泄漏电导的问题,该文提出基于双电压互感器的中性点不接地配电网对地参数实时测量新技术,采用双电压互感器:在配电网零序电压互感器开口三角侧注入特征频率电流信号,信号注入单元等效为恒流源;同时在另一开口三角侧空载的零序电压互感器测量返回的该特征频率电压信号,利用双电压互感器构成特征信号的循环回路,实现对地电容与对地泄漏电导的实时测量。在特征信号回路中,电流注入与电压测量单元直接作用于对地参数支路,利用特征频率信号流通回路的阻抗分布特性,从原理上消除测量等效电路中互感器内阻抗引起的测量误差,以及消谐电阻对参数测量的影响,大幅提高了配电网对地参数测量的精度。在PSCAD/EMTDC仿真环境及长沙市某变电站10 kV侧对提出的对地参数实时测量技术进行仿真分析与工程现场实测分析,分析结果表明该方法测量精度高,且参数测量过程具有安全、简便、经济的特点。     

基于双电压互感器的中性点不接地配电网对地参数实时测量新技术EI北大核心CSCD

为解决中性点不接地配电网对地参数测量过程中互感器内阻抗及消谐电阻导致的测量误差以及无法直接测量对地泄漏电导的问题,该文提出基于双电压互感器的中性点不接地配电网对地参数实时测量新技术,采用双电压互感器:在配电网零序电压互感器开口三角侧注入特征频率电流信号,信号注入单元等效为恒流源;同时在另一开口三角侧空载的零序电压互感器测量返回的该特征频率电压信号,利用双电压互感器构成特征信号的循环回路,实现对地电容与对地泄漏电导的实时测量。在特征信号回路中,电流注入与电压测量单元直接作用于对地参数支路,利用特征频率信号流通回路的阻抗分布特性,从原理上消除测量等效电路中互感器内阻抗引起的测量误差,以及消谐电阻对参数测量的影响,大幅提高了配电网对地参数测量的精度。在PSCAD/EMTDC仿真环境及长沙市某变电站10 kV侧对提出的对地参数实时测量技术进行仿真分析与工程现场实测分析,分析结果表明该方法测量精度高,且参数测量过程具有安全、简便、经济的特点。     

特高压CVT电容分压器的宽频建模

特高压电容式电压互感器（CVT）作为特高压电网中重要的一次设备,其电容分压器承受着来自电网的特高电压,建立特高压CVT电容分压器的宽频模型对研究其过电压分布具有重要的意义。通过网络分析仪测量特高压CVT电容分压器的宽频阻抗参数,然后利用矢量匹配法对测量到的宽频阻抗参数进行有理函数逼近,再通过电路综合理论得到特高压CVT电容分压器的宽频等效电路。通过对2台电容分压器的测量和建模结果进行对比分析可知,该方法适用于建立特高压CVT电容分压器宽频等效电路模型。     

电磁式电压互感器频域测量误差分析

文中介绍了电磁式电压互感器(TV)的谐波等效模型,并对该模型进行了简化分析,在简化电路的基础上分析了TV比差及角差产生的原因。利用仿真软件对TV建立相应的模型,计算在基波及2~50次谐波下的比差及角差,并改变模型的参数计算参数变化时对TV测量误差产生的影响。设计了物理试验平台,并通过试验验证了理论分析及仿真的正确性。仿真及试验结果表明,电压频率较低时TV可以进行准确的测量,当频率较高时,TV的测量误差变大,比差及角差均不满足测量准确性的要求。     

换流变套管末屏电压互感器波形畸变分析与处理

为解决高压直流换流站换流变压器套管末屏互感器电压波形畸变问题,根据故障录波波形,从末屏电压测量环节基本回路出发,分析出产生电压波形畸变的原因系分压式电容性电压互感器与次级电感式电压互感器配合使用时产生铁磁谐振所致。根据测量环节电路元件参数,计算出谐振等效电感和互感器二次激磁阻抗,并用测量法实际测量末屏电压互感器的电压与电流参数,换算成互感器二次激磁阻抗,证实了电压波形畸变原因分析的正确性,验证了互感器二次激磁阻抗计算值的准确性。通过推导与分析提出消除谐振的处理措施与电路连接方法,消除了因末屏互感器电压波形畸变导致的换流变中性点偏移,从而消除了造成保护误动作的一大因素。     

用于铁磁谐振过电压计算的电压互感器模型

根据电磁式电压互感器(PT)等效电路模型的特点,首先给出了PT的等效电路模型和各个参数的计算方法,推导出了PT励磁支路非线性参数的计算过程。然后在Matlab编程环境下使用M语言编制程序来计算PT励磁支路非线性电阻的伏安特性曲线和非线性电感的励磁特性曲线。此后以10 kV电压互感器为例测试了其低压绕组的伏安特性和损耗功率值,对测试结果进行了分析后用编制的程序计算了励磁支路非线性电阻的伏安特性曲线和非线性电感的励磁特性曲线。最后给出了计算励磁特性时需要的注意事项。     

电压互感器“低校高”法的发展与应用

通过对电压互感器 (PT)“低校高”法误差数学模型的分析研究 ,提出了更为先进的低压励磁仿真方法。该法通过测量 PT二次回路励磁电流在分流器上的压降与所施加电压的比 ,模拟一次绕组内阻抗压降产生的误差。根据实测或电气结构计算得到一次绕组的电阻和漏电抗 ,再结合励磁误差测量结果即可计算出各试验电压下被测 PT的误差和测量结果的不确定度。此法无需高压电源装置和高电压标准装置 ,且操作简单安全     

高压电压互感器现场校验方法研究与实现

本文通过对高压电压互感器高低压侧等值电路分析,提出了低压侧参考误差方法实现电压互感器误差测试原理,通过常规方法在-个较低电压下测量电压互感器空载误差及其固定电阻下的负载误差、一次侧绕组直流电阻和二次回路参考电压点和测试点的参考误差,计算得到互感器在各种负荷下的误差数据.本方法无需使用升压器和进行导纳值测量,并避免了分布电容对误差的影响,试验结果表明测量准确度可以达到检定规程要求.     

电能表中互感器角差的纠错算法

提出了一种电流互感器和电压互感器角差补偿的新算法。深入研究和分析了具有电感和电阻的电流互感器和电压互感器的等值电路,在实际测量应用中人为地造成一个RL电路的暂态过程,采用数字微分算法能够快速准确地算出RL电路的频率和时间常数,进而计算出电流互感器和电压互感器的角差。提出了电能表中补偿电流互感器和电压互感器角差的有功功率和无功功率计算方法。仿真结果表明,该算法能大大地提高电能表的计量精度。     

基于电阻分压的10kV电子式电压互感器

基于电阻分压器的电子式电压互感器的原理、结构和输出信号等与传统的电压互感器有很大不同,其性能主要受电阻特性和杂散电容的影响.从等效电路的角度分析了电阻特性和杂散电容对电子式电压互感器测量准确度的影响;利用Ansoft软件包建立分压器的有限元模型对杂散电容进行了计算分析,并根据杂散电容分布对屏蔽罩进行了设计.在理论分析基础上,研制了一台电阻分压式的10kV电子式电压互感器,并进行了准确度测试.测试结果表明,设计的10kV电子式电压互感器准确度满足IEC 60044-7标准要求,准确度达0.2级.     

电容式电压互感器电路参数对电网谐波电压测量的影响

针对66 kV以上等级电网大多采用电容式电压互感器(capacitor voltage transformer,CVT)、其谐波传变特性定量规律不明、不宜进行谐波电压测量的现状,论证谐波条件下的CVT可等效为一线性电路,并以此为基础提出级联分级分析方法。结合实际参数对每级谐波传变特性进行分析,获得CVT电路参数对其谐波传变特性的定量影响规律,即明确利用CVT测量谐波电压的影响因素。仿真结果表明:中间变压器一次侧线圈的等效杂散电容将导致CVT幅频特性在1 kHz之后的某频率点发生放大;阻尼器参数影响50 Hz以上频段的频率特性变化率;负荷在1~10倍额定负荷范围变化以及中间变压器励磁阻抗在0.1~1倍额定参数范围变化时对CVT频率特性的影响可忽略。所得结论对CVT产品设计及利用其测量谐波电压具有借鉴意义。     

500 kV压缩气体标准电容分压器的研制

传统的电容分压器由于高低压臂的结构和材质不同,难以保证其分压比的稳定性,为此研制了一种基于平板电极结构的集中式标准电容分压器,该分压器的高低压臂电容电极采用同种金属极板材料,并处于压缩SF_6气体绝缘介质中,可以保证分压器高低压臂电容温度系数、电压系数等特性参数的一致性,进而保证电容分压器分压比的稳定性。采用理论计算及仿真分析相结合的方式确定了标准电容器各部分的尺寸,针对分压器绝缘外筒表面上电压分布不均匀的情况,在分压器内部加设多层均压电极后改善了绝缘套管上的电场分布情况。经实际测试,标准电容分压器高压臂电容量及分压比实测值与理论计算值十分接近,其高压臂电容量电压系数优于1.5×10~(-5),分压器线性度优于1.0×10~(-4),可以作为标准电压分压器使用。     

组合电器电磁式电压互感器低频校验的研究

分析了组合电器一次回路等值电容对电磁式电压互感器等值电路的影响,提出了校验电磁式互感器低压误差、负荷误差方法,采用低压低频法测量电压互感器的励磁特性经折算至工频励磁特性的计算公式,得到励磁特性非线性数据,最后,结合互感器等值电路计算出互感器在额定电压因数下的误差。其测量结果与常规测量方法得到误差偏差小于0.05%。     

冲击电压标准波源的研制

IEC标准规定使用高精度的冲击电压标准波源校准数字记录仪,为了能够校准冲击电阻分压器和数字记录仪组成的完整测量系统,文中介绍了可产生IEC 60060-1—2001中规定的雷电全波的冲击电压标准波源的原理、设计和结构。冲击电压标准波源为小型的MAX发生器,其电压峰值Up、波前时间T1、波尾时间T2都可以根据脉冲形成回路的元器件参数计算得到。该标准波源的输出电压波形峰值为80~1 000 V,理论计算时间参数(0.791/58.22)μs。采用PTB校准过的14Bit数字记录仪测量低阻抗标准的输出波形,电压峰值Up实际测量结果与设置值的偏差在0~0.8‰之间;波前时间T1的偏差-2‰~3‰之间;半峰值时间T2的偏差为-1‰~0.8‰之间,峰值参数满足±1‰的允许误差要求,时间参数均满足±1%的最大允许误差要求,连续重复20次,最大标准偏差为2.5×10-4,一年内各电压点的峰值长期稳定性在0.3‰内。该标准波源可作为冲击电压溯源过程中校准数字记录仪的主标准,校准电阻值为3.25 kΩ的冲击电阻分压器,校准分压比为93.42,结果与分压器频率响应试验结果一致,时间参数与MATLAB程序计算结果吻合,表明该低阻抗冲击电压标准波源也可校准电阻分压器。     

基于多级励磁的高准确度1kV感应分压器的研制

为了在现有双级结构基础上进一步提升感应分压器的测量准确度,提出多级励磁原理,研制了一台多级励磁感应分压器。首先设计了闭合型屏蔽铁芯结构和比例绕组同轴电缆10线并绕方式,然后基于有限元方法,建立了考虑铁芯非线性磁化特性的三维感应分压器模型,计算内部的磁场分布。最后基于参考电势法,利用误差测量装置锁相放大器SR850对分压器进行误差校准。结果表明并绕结构可以降低容性泄漏带来的影响,实现外层等电位屏蔽,屏蔽铁芯结构使泄漏磁通降低了29.6%,1kV多级励磁感应分压器的10段变比误差均优于1×10~(-7)。该研究可为提升工频电压比例标准装置准确度水平提供支撑。     

励磁调差单元对电力系统低频振荡的影响

自动励磁调节器对改善发电机的静调压特性起了积极作用,但对调差电流引入后的分析不足。为了研究调差单元引入对电力系统低频振荡的影响,采用戴维南等效电路分析了不同励磁控制方式下单机无穷大系统电路的运行特性,对比研究了调差引入前后励磁系统测量电压变化对系统阻尼特性的影响,并通过Matlab建模仿真分析了调差单元参数及发电机工况改变时低频振荡阻尼的变化特性。理论分析与仿真结果表明,调差单元引入后测量电压变化会对系统阻尼力矩产生一定的影响,且调差提供阻尼的大小,不仅与调差单元的接入方式的正、负有关,也与发电机所处工况、调差系数以及励磁参数有关。