基于虚拟电容式电压互感器的能量平衡保护

容式电压互感器(CVT)传变特性使继电保护装置获得二次电压和电流瞬时值不再满足被保护输电线路分布参数模型，影响了能量平衡保护的可靠性。该文提出基于虚拟CVT的能量平衡保护新方案。该方案将保护获得的电流量经过虚拟数字CVT传变后，再进行能量平衡保护计算。为论证基于虚拟CVT能量平衡保护的可靠性，文中从理论上分析均匀输电线路分布的电压和电流量经过同样的CVT传变后，暂态电压与电流的相互关系仍满足输电线路分布参数模型，并进一步推论出线路分布电压和电流量经过相同的线性电路传变后其相互关系也不发生改变，这就为输电线路保护应用传变后信息量提供了理论参考。最后用ATP仿真验证基于虚拟CVT能量平衡保护新方案。     

绝缘在线监测中电容式电压互感器的误差校正

对引起电容式电压互感器（CVT）稳态误差的相关因素进行了分析。根据CVT结构及参数建立了用于校正CVT稳态误差的参数模型。将该模型输出电压的误差仿真结果与准确级试验结果进行对比,验证了该模型的有效性。基于该模型提出一种绝缘在线监测中实时校正CVT稳态误差的新方法:通过采集测量绕组的输出电压和各二次绕组的负载电流信号,利用基于Levenberg-Marquardt算法的非线性最小二乘拟合算法提取信号中的基波分量,结合CVT参数模型的数学方程确定CVT的一次电压。分析结果表明,该方法能够有效减小因系统频率、CVT二次负载大小及功率因数的变化对CVT比差及角差的影响,为二次监测设备提供高精度的电压信号。     

电容式电压互感器带电监测方法

通过两起电容式电压互感器(CVT)红外测温实例和两起CVT二次电压降低原因分析实例,采用红外线测温和监测CVT二次电压的方法,得出CVT红外线测温和监测二次电压方法可有效发现CVT早期故障,实现对CVT绝缘性能和电气性能的带电监测,防止CVT事故扩大,可实现CVT不停电预试或延长预试周期。     

CVT试验方法及故障判断

简述了电容式电压互感器的主要作用及在工作过程中所遇到的几种特殊的电容式电压互感器结构,针对不同的电容式电压互感器采用特殊的试验方法,并通过对最常见的一种电容式电压互感器故障现场进行分析解剖,提出几点改进方法,供运行检修人员参考。     

Method to measure CVT transfer function

In this paper, the results of tests on a 275 and a 400 kV capacitor voltage transformer are presented. The objective has been to determine the transfer function of the CVTs in the Scottish Power extra-high-voltage (EHV) system, which in turn can be used to compensate for the errors at harmonic frequencies. As a primary requirement, the magnetic elements of the capacitor voltage transformers (CVTs) must be excited at nearly their nominal magnetic states. A test procedure is presented, which does not require CVT disassembling and/or modeling and ensures that the above essential requirement is satisfied. The effects of burden on the frequency response is also presented. It is confirmed that the size and nature of burden affect the CVT frequency characteristic.     

Development and hardware implementation of a reliable protective relay data acquisition system

This paper proposes an intelligence based protective relay data acquisition system to correct current transformers and capacitive voltage transformers secondary waveform distortions. The protective relay data acquisition system receives voltage and current signals from current transformers and capacitive voltage transformers and prepares the inputs to the main board after some pre-processing. Current transformers and capacitive voltage transformers provide instrument level current and voltage signals to meters and protective relays in high voltage and extra high voltage systems. The accuracy and performance of protective relays in high voltage and extra high voltage systems are directly related to steady state and transient performance of current transformers and capacitive voltage transformers. Current transformers saturation and capacitive voltage transformers transient could lead to protective relay mal-operation or even prevent tripping. The key of the proposed scheme is to use artificial neural network to achieve the inverse transfer functions of current transformers and capacitive voltage transformers. Simulation studies are preformed and the impacts of changing different parameters are studied. Performance study results show that the proposed scheme is accurate and reliable. The proposed algorithm has also been implemented and tested on a digital signal processor board. Details of the implementation and experimental studies are provided in the paper.     

基于电容电流的谐波电压在线监测系统研制

我国变电站内的谐波电压监测数据大多取自电容式电压互感器（CVT）的测量结果,受CVT本身工频谐振设计的影响,谐波电压测量数据存在较大畸变。在国家电网公司推广建设电能质量监测平台背景下,针对国内市场上测量准确且简便易行的CVT谐波电压在线监测装置的空白,研制一套基于电容电流法的CVT谐波电压在线监测系统,纠正现场普遍存在的CVT谐波电压测量结果畸变;同时,通过对不同谐波电压测量方法的分析和试验对比,为在不同现场选取适合的谐波电压测量方法提供参考依据。该系统施工量小、准确度高、适用面广,具有良好的工程应用价值。     

基于电容式电压互感器二次信号的行波故障定位方法

根据行波定位的技术特点,建立了电容式电压互感器 (Capacitor Voltage Transformer,CVT)高频暂态仿真模型, 分析了CVT行波信号的传变特性,论证了利用CVT二次信号进行故障定位的可行性,在此基础上提出了利用小波分析进行行波波头检测的实现方法。仿真结果表明,利用CVT 二次信号,通过小波变换方法可准确识别电压行波波头,实现高精度的故障定位。     

一起220 kV电容式电压互感器二次电压异常故障的处理及分析

电容式电压互感器作为一次电压监测设备,其性能直接影响着二次电压的准确采集和继电保护的正常工作。首先介绍了电容式电压互感器的典型结构,并针对一起220 k V母线电容式电压互感器二次电压异常故障的处理过程进行了详细介绍,最终解体发现由于电容式电压互感器电磁单元一次线圈的短路烧蚀造成了这起故障。最后对预防此类故障的发生提出了相关建议。     

电容式电压互感器谐波测量方法研究

针对电容式电压互感器(capacitor voltage transformer,CVT)谐波测量数据准确度无法满足电能质量监测系统要求的问题,文中提出了一种具有谐波测量功能的CVT的实现方案,通过在常规CVT的分压器低压端串入电容C3,利用电容分压原理获得电网谐波测量信号。建立了该CVT的宽频等效电路模型,分析电容C3两端输出电压在谐波频段内的变化情况,明确了影响其频率特性的关键参数。并基于此方案研制了1台110 kV具有谐波测量功能的CVT样机,通过了型式试验并开展了谐波准确度试验,试验结果表明,在2~50次谐波信号测量范围内,该样机满足电能质量监测设备谐波要求,进一步验证了所提方案的有效性。     

Analysis of lightning-caused ferroresonance in Capacitor Voltage Transformer (CVT)

Power networks contain capacitances and inductances that can saturate, presenting opportunities for ferroresonance to occur. Most power equipment is designed through linear theory but ferromagnetic materials are highly non-linear and when they resonate, the non-linearity produces currents and voltages that are larger than usual. Ferroresonance is a complex, non-linear electrical phenomenon. It can cause dielectric and thermal problems through overvoltage, an intrinsic phenomenon present in all networks. A network dynamic response to lightning and switching will be energy storage and release. The transfer of energy will propagate an overvoltage through the network and damage substation equipment when lightning strikes near the substation. Application of conventional mathematics is inappropriate to ferroresonance study in which actual events are simulated. Lightning strikes that occurred near a substation and that led to explosion of CVTs have been reported, so this study investigates the effect of a lightning strike on a tower with a 132 kV Capacitor Voltage Transformer (CVT). Alternative Transient Program (ATP) was used for the simulation which duplicated the lightning-strike effect that causes a CVT to explode.     

电容式电压互感器电压暂降测量误差分析及校正

电压暂降是影响现代电网最为突出的电能质量问题之一,在进行大范围高压系统电压暂降监测时,必须考虑到含储能元件的电容式电压互感器（capacitor voltage transformer,CVT）所造成的不利影响。根据CVT结构推导了其测量电压暂降的误差并指出了影响该误差的内外部因素,而后构建了仿真模型,详细研究了暂降初相角、残余电压、CVT参数及负荷对电压暂降持续时间、暂降幅值以及相位跳变等特征量的影响及敏感度,最后提出一种基于虚拟阻抗补偿的CVT电压暂降测量误差校正方法,消除了电压暂降不确定性造成的测量误差多样性问题,仿真结果表明该方法的有效性,为普遍采用CVT的高压系统电压暂降准确测量提供了可行的校正方案。     

一种高压电网电压行波信号的提取方法

行波信号的有效提取是高压电网行波保护和行波故障定位的前提,针对传统电容式电压互感器不能传变暂态高频信号的缺陷,提出了一种电压行波信号的提取方法。利用电容式电压互感器或电流互感器的套管末屏电容,设计了电压行波提取电路,考查了其频率响应特性。利用EMTDC分别仿真了提取电路对不同频率段、不同故障初始角和不同故障电阻的暂态电压信号提取响应,理论分析和仿真结果表明:该方法能够有效地提取暂态高频信号,正确反映一次侧特定频带的电压行波特征,很好地解决了行波保护或暂态量保护及故障定位中暂态电压行波提取的难题。     

基于主元分析的电容式电压互感器计量性能在线评估

电容式电压互感器(CVT)在运行过程中误差稳定性不高,易出现计量误差超差现象,直接影响电能计量的准确性。现有的利用标准电压互感器定期离线校验的方式存在过修和欠修等问题,已不适应智能变电站对关键设备在线监测的运行要求。提出了一种基于主元分析的在运CVT计量性能状态评估方法,采集三相CVT输出的二次模拟信号,利用主元分析的方法将电网一次信号波动和CVT自身异常造成的计量偏差相互分离,提取运行过程中测量数据的特征统计量,分析统计量的变化评估在运CVT的计量性能。实验结果表明所提方法可准确监测0.2级CVT的计量偏差状态,实现在运CVT计量性能的准确评估。     

某智能变电站220kV CVT分频谐振分析

电容式电压互感器(CVT)在电力系统得到广泛应用,但当电力系统发生冲击或故障时,由于CVT中含有电容及电感类的储能元件,可能会发生铁磁谐振现象。某智能变电站220 kV新设备在送电过程中CVT二次电压出现长时间波动,经分析认为CVT出现了能长时间自保持的分频谐振。通过对其产生原因的分析,提出了改进措施,并经现场证明有效,这为防范此类CVT的分频铁磁谐振提供了新的方法。     

电容式电压互感器谐波测量误差试验技术

电容式电压互感器(CVT)被广泛应用于高压系统中的电压测量、继电保护及载波通信等场合。文中研究谐波条件下CVT测量误差的试验分析方法。设计了采用试验用小容量升压变压器提供高压谐波源的试验平台,分析了高压侧谐波电压放大和衰减的原因,通过仿真验证了所得结论的正确性。在此基础上提出了将试验升压变压器更换为大容量普通升压变压器的方案,完成了CVT谐波测量误差的试验。建立了CVT的谐波等效电路并分析了谐波条件下其内部电路的谐振模式,通过理论分析和仿真计算对试验平台的有效性和试验结果的正确性进行了验证。     

Coordinated voltage control of wind-penetrated power systems via state feedback control

This paper presents an optimal coordinated voltage control scheme for preserving long-term voltage stability of power systems. Linear quadratic integral (LQI) controller is employed to construct this scheme. Also, this paper considers the detailed dynamic model of doubly-fed induction generator (DFIG) wind turbine, synchronous generators, over excitation limiter (OEL) and under-load tap changer (ULTC) system, which are important elements influencing voltage stability of power systems. The proposed approach at each time instance involves following two major steps: First, the power system nonlinear equations are linearized and optimal controllers are obtained by LQI technique. Then, in the second step the system dynamic behavior is investigated via time-domain simulations by applying the attained optimal control signals at the first step. The impact of the proposed coordinated voltage control scheme is evaluated by time domain simulations on a well-known test system, under variable wind speed and fault conditions.     

基于改进粒子群优化算法的CVT杂散电容参数估计方法

杂散电容是影响电容式电压互感器(CVT)谐波测量取值的不确定因素,通过分析CVT内部结构和杂散电容计算公式,发现杂散电容是具有随机性特点的区间型参数。为提高CVT谐波传递特性曲线的拟合精度,提出一种基于改进粒子群优化算法的CVT杂散电容参数估计方法。该方法以输入参数的置信区间为条件,以计算结果的误差最小为目标,在满足幅值、相移最小误差要求以及尽量多置信区间的条件下确定杂散电容的参数组合。通过建立电能质量综合试验平台,以某35 kV阻容分压式电压互感器二次侧输出的谐波电压值为基准,分析TYD35 3(1/2)-0.02HF型CVT实际谐波电压值和利用幅频曲线校正后的谐波电压值分别相对基准值的误差,验证了所提方法的有效性和可行性。     

电容式电压互感器的高频暂态特性仿真分析

传统概念认为电容式电压互感器(CVT)的高频传变性能差,不能满足暂态行波信号的传变要求.本文通过借鉴变压器的波过程理论,构建CVT的仿真模型,并对CVT的高频暂态特性进行仿真分析.结果表明CVT能够有效传变高频暂态信号的波头部分,其二次侧信号可用于行波定位.     

电容式电压互感器误差分析方法研究

电容式电压互感器(CVT)因具有耐电强度高,绝缘裕度大等特点,在110kV及以上电压等级的线路中被广泛应用于测量、保护等方面。随着厂、网分开,关口电能计量装置的准确性受到越来越多的关注。然而由于其CVT自身结构特点导致其在不同工作状态下误差结果往往差别较大。文章首先建立了CVT等效模型,从其结构原理、测量手段、外界环境等方面对其误差进行理论分析,得到误差变化趋势。其次以浙福工程中使用的CVT为例,对出厂误差测试、交接误差测试及在线误差测试数据进行比较并验证了理论分析的正确性。通过对CVT误差变化趋势的分析及验证试验,对现场交接试验及在线误差校准试验提供了指导依据,提高了CVT误差测量数据的可靠性。