電子式互感器動態響應特性研究及測試系統
成果簡介: 主要功能和應用領域 在電子式互感器技術完善過程中,經歷了基本原理研究和實用化技術研究兩個階段。在實用化技術進程中,研究、制造、試驗部門做了大量工作,相繼在寬量程高精度測量技術、耐環境能力及可靠性技術、抗干擾技術等方面取得重要進展,在此基礎上進入基于電子式互感器智能變電站的試點應用階段。 2011年,四川建設了兩座220kV智能變電站。在220kV勁松變電站投產試驗期間,當利用220kV斷路器對空載線路充電時,先后發生了線路充電導致線路縱聯電流差動保護誤動作和線路充電導致220kV母線電流差動保護誤動作。 投線路開關導致基于羅氏線圈的電子式電流互感器產生一個附加動態分量,該附加動態分量上升時間約5ms、峰值達到約5.62A、持續時間約70ms。由附加動態分量波形特征可以看出,該分量特征不同于常見的因開關設備操作引發的輸電線路暫態電流的暫態/動態過程。初步分析,該附加分量與電網操作及羅氏線圈原理電子式電流互感器動態響應行為有關。 圍繞事件展開的調查表明,此前已有同類事件在國內其它地區發生。各廠家對此現象的認識和處理措施存在差異,國內也未見有開展相關研究工作及開展相關性能測試的報道。 考慮到智能變電站的發展需求、電子式互感器在智能變電站的重要作用、以及繼電保護裝置誤動作帶來的嚴重后果,四川省電力公司決定立項,開展電子式互感器動態響應行為研究,研究影響電子式互感器動態行為的因素和動態響應特性測試方法,研制可完成動態性能測試的裝置,研究改善電子式互感器技術性能的方法。 項目能為產業解決的關鍵問題和實施后可取得的效果 提出電子式互感器附加動態分量概念,揭示了羅氏線圈電子式電流互感器出現附加動態分量的一個原因:解釋了羅氏線圈電子式電流互感器出現附加動態分量的原因。 提出了一種檢測電子式互感器動態響應行為的方法。該方法是用小步長(200ns—1us)電磁暫態仿真模擬輸電線路電流的行波過程和羅氏線圈的暫態行為,用模擬量再現方法檢測采集器和合并單元的動態響應,比較仿真一次電流與MU輸出電流的差別,確定電子式電流互感器附加動態分量的大小:提出一種檢測電子式電流互感器動態響應行為的方法。 研制了《電子式互感器動態響應特性測試系統》。利用該檢測平臺可以檢測電子式互感器的動態響應特性和寬頻域范圍的信號傳變特性,評價電子式互感器的工頻信號傳遞特性、諧波信號傳遞特性和行波信號傳遞特性:解決了電子式電流互感器動態響應特性測試和工頻信號、諧波信號、行波信號傳遞特性檢測手段問題。 提出利用小步長(200ns—1us)電磁暫態仿真配合《電子式互感器動態響應特性測試系統》組成三相試驗系統,檢測電子式互感器附加動態分量對繼電保護動作行為影響的方法:提出一項新的繼電保護裝置檢測項目,防止因電子式互感器附加動態分量引起繼電保護誤動作。 項目的特色、先進性及技術指標 創新性:提出電子式互感器附加動態分量概念,揭示了羅氏線圈電子式電流互感器出現附加動態分量的一個原因;提出了一種檢測電子式互感器動態響應行為的方法。該方法是用小步長(200ns—1us)電磁暫態仿真模擬輸電線路電流的行波過程和羅氏線圈的暫態行為,用模擬量再現方法檢測采集器和合并單元的動態響應,比較仿真一次電流與MU輸出電流的差別,確定電子式電流互感器附加動態分量的大小;研制了《電子式互感器動態響應特性測試系統》。利用該檢測平臺可以檢測電子式互感器的動態響應特性和寬頻域范圍的信號傳變特性,評價電子式互感器的工頻信號傳遞特性、諧波信號傳遞特性和行波信號傳遞特性;提出利用小步長(200ns—1us)電磁暫態仿真配合《電子式互感器動態響應特性測試系統》組成三相試驗系統,檢測電子式互感器附加動態分量對繼電保護動作行為影響的方法; 關鍵技術:電子式互感器建模與小步長電磁暫態仿真技術;快速、高精度D/A轉換的實現技術;高精度、寬頻帶、寬線性范圍模擬放大器實現技術; 一種利用改變實驗數據流與采集器采樣時間差,自動檢測電子式互感器附加動態分量最大值的試驗方法; 電子式互感器寬頻域傳遞特性自動試驗技術;精確到40ns的61850-9-2報文時間檢測技術。 總體性能:仿真能力:支持步長為200ns—1us的電磁暫態仿真;模擬量輸出能力:通道數:6路,三路用于模擬電子式電流互感器,三路用于模擬電子式電壓互感器; D/A轉換精度:準16位;D/A轉換速率:5M點/s;放大器帶寬:DC—400kHz;電壓(rms)輸出精度:30mV—57V范圍內,誤差小于0.1%;測量能力:數字量通道數:百兆口,1路;千兆口,1路;模擬量通道數:1路;模擬量采樣速率:10M點/s;)模擬量(rms)信號測量精度:30mV—57V,0.1%; 試驗、分析功能:工頻信號傳輸延時測量、諧波傳變特性測量、行波傳變特性測量,電子式互感器動態響應行為測試,動態響應行為對繼電保護裝置影響實驗。電子式互感器動態響應測試儀器實物如圖所示
電子科技大學
2017-10-23