電子式互感器與傳統(tǒng)電磁式互感器相比，在帶寬、絕緣和成本等方面具有優(yōu)勢，因而代表了高電壓等級電力系統(tǒng)中電流和電壓測量的一種極具吸引力的發(fā)展方向。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和電力市場中競爭機(jī)制的形成，電子式互感器成為人們研究的熱點(diǎn)；越來越多的新技術(shù)被引入到電子式互感器設(shè)計(jì)中，以提高其工作可靠性，降低運(yùn)行總成本，減小對生態(tài)環(huán)境的壓力。本文圍繞電子式互感器實(shí)用化中的關(guān)鍵技術(shù)而展開理論與實(shí)驗(yàn)研究，具體包括新型傳感器、雙傳感器的數(shù)據(jù)融合算法、數(shù)字接口、組合式電源、低功耗技術(shù)和自監(jiān)測功能的實(shí)現(xiàn)等。 目前電子式電流互感器(ECT)大多數(shù)采用單傳感器開環(huán)結(jié)構(gòu)，對每個(gè)環(huán)節(jié)的精度和可靠性的要求都很高，嚴(yán)重制約了ECT整體性能的提高，影響其實(shí)用化。本文介紹了新型傳感器～鐵心線圈式低功率電流傳感器(LPET)和印刷電路板(PCB)空心線圈及其數(shù)字積分器，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種基于LPCT和PCB空心線圈的組合結(jié)構(gòu)的新型電流傳感器。該結(jié)構(gòu)具有并聯(lián)的特點(diǎn)，結(jié)合了這兩種互感器的優(yōu)點(diǎn)，采用數(shù)據(jù)融合算法來處理兩路信號，實(shí)現(xiàn)高精度測量和提高系統(tǒng)可靠性，并探索出辨別LPET飽和的新方法。試驗(yàn)和仿真結(jié)果表明，這種新型電流傳感器可以覆蓋較大的電流測量范圍，達(dá)到IEC 60044-8標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于測量(幅值誤差)、保護(hù)(復(fù)合誤差)和暫態(tài)響應(yīng)(峰值)的準(zhǔn)確度要求，能夠作為多用途電流傳感器使用。 在電子式電壓互感器方面，基于精密電阻分壓器的新型傳感器在原理、結(jié)構(gòu)和輸出信號等方面與傳統(tǒng)的電壓互感器有很大不同，本文設(shè)計(jì)了一種可替代10kV電磁式電壓互感器的精密電阻分壓器。通過試驗(yàn)研究與計(jì)算分析，得出其性能主要受電阻特性和雜散電容的影響，并給出了減小其誤差的方法。測試結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的10kV精密電阻分壓器的準(zhǔn)確度滿足IEC 60044-7標(biāo)準(zhǔn)要求，可達(dá)0.2級。 電子式互感器的關(guān)鍵技術(shù)之一是內(nèi)部的數(shù)字化以及其標(biāo)準(zhǔn)化接口，本文以10kV組合型電子式互感器為對象設(shè)計(jì)了一種實(shí)用化的數(shù)字系統(tǒng)。以精密電阻分壓器作為電壓傳感器，電流傳感器則采用基于數(shù)據(jù)融合算法的LPCT和PCB空心線圈的組合結(jié)構(gòu)。本文首先解決了互感器間的同步與傳感器間的內(nèi)部同步問題，進(jìn)而依照IEC61850-9-1標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了組合型電子式互感器的100M以太網(wǎng)接口。 電子式電流互感器在高電壓等級的應(yīng)用研究中，ECT高壓側(cè)的電源問題是關(guān)鍵技術(shù)之一。論文首先分析了兩種電源方案：取電CT電源和激光電源。取電CT電源通過一個(gè)特制的電流互感器(取電CT)，直接從高壓側(cè)母線電流中獲取電能。在取電CT和整流橋之間設(shè)計(jì)一個(gè)串聯(lián)電感，大大降低了施加在整流橋上的的感應(yīng)電壓并限制了取電CT的輸出電流，起到了穩(wěn)定電壓和保護(hù)后續(xù)電路的作用。激光電源方案以先進(jìn)的光電轉(zhuǎn)換器、半導(dǎo)體激光二極管和光纖為基礎(chǔ)，單獨(dú)一根上行光纖同時(shí)完成供能和控制信號的傳輸，在不影響光供能穩(wěn)定性的情況下，數(shù)據(jù)通信完成在短暫的供能間隔中。在高電位端控制信號通過在能量變換電路中增加一個(gè)比較器電路被提取出來。本文還提出了一種將兩種供能方式結(jié)合使用的組合電源，并設(shè)計(jì)了這兩種電源之間的切換方法，解決了取電CT電源的死區(qū)問題，延長了激光器的使用壽命。作為綜合應(yīng)用實(shí)例，設(shè)計(jì)并完成了以LPCT為傳感器、由組合電源供能、采用低功耗技術(shù)的高壓電子式電流互感器?；ジ衅鞲邏簜?cè)的一次轉(zhuǎn)換器能夠提供兩路傳感器數(shù)據(jù)通道，并且具有溫度補(bǔ)償和采集通道的自校正功能，在更寬溫度、更大電流范圍內(nèi)保證了極高的測量精度：互感器低電位端的二次轉(zhuǎn)換器具有數(shù)字和模擬接口，可以接收數(shù)據(jù)并發(fā)送命令來控制一次轉(zhuǎn)換器，包括同步和校正命令在內(nèi)的數(shù)據(jù)信號可以通過同一根供能光纖傳送到一次轉(zhuǎn)換器。該互感器具有在線監(jiān)測功能，這種預(yù)防性維護(hù)和自檢測功能夠提示維護(hù)或提出警告，提高了可靠性。系統(tǒng)測試表明：具有低功耗光纖發(fā)射驅(qū)動電路的一次轉(zhuǎn)換器平均功耗在40mw以下：上行光纖中通信波特率可以達(dá)到200kb/s，下行光纖中更是高達(dá)2Mb/s；系統(tǒng)準(zhǔn)確度同時(shí)滿足IEC6044-8標(biāo)準(zhǔn)對0.2S級測量和5TPE級保護(hù)電子式互感器的要求。
標(biāo)簽：
電子式互感器
關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間：
2013-06-09
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