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电流互感器在线校验关键技术研究

童悦

  电流互感器作为电力系统基础设备,其准确度和稳定性是电力系统电能计量、保护、监测的重要保证。自1884年变压器问世以来,传统电磁式电流互感器得到了充分的发展。近年来随着电网容量不断增大的要求,以数字化变电站建设为依靠的智能化电网建设得到大力发展。电流互感器作为最基础、最关键的电力设备之一,也得到了长足发展。电子式电流互感器由于其动态范围广,频带宽,无磁饱和等优点,已经开始取代传统电磁式互感器应用于电力系统。 电流互感器的不断发展进步促进了其校验技术的发展。电子式互感器与传统互感器的原理性差异也引入了设备校验的新的现实问题。目前传统电磁式电流互感器主要采用预防性维修体系,即按照规定的期限对电流互感器设备进行定期检查和更换。而电子式互感器由于其信号变换流程的新特点以及在户外含有大量的电子元器件,其校验规程和传统互感器相比,必须有相应的变化。由于电子式互感器是一种新型的刚刚开始走向实用的技术,目前对其校验技术的研究较少,特别是对其现场带电检验技术的研究,几乎完全是空白,更没有相应的标准出台。本文提出的电流互感器在线校验技术可以针对高压电流互感器和电子式电流互感器进行不断电监测,符合数字化变电站的发展趋势。 本文针对以上背景提出了一种新的电流互感器校验方式,可以实现现场不断电情况下电流互感器的在线校验,能更合理更真实的反映电流互感器在变电站复杂的电磁干扰环境下的实际表现,同时也可以缩短电流互感器的检测周期。在线校验系统的主要关键技术有两点——适用于现场带电操作的高准确度标准传感头研究和针对现场一次电流源谐波成分复杂的高准确度电力参数估算算法研究。本文就在线校验系统的两点关键技术做出了具体的分析。 首先设计了一种基于PCB板的钳形空心线圈作为校验系统的标准传感头。对该标准传感头的数学建模和原理推导做出具体分析,并且针对其开口气隙大小,位置影响,邻相干扰、温度性能等做出了详细的实验研究。挂网试验表明该传感头具有高准确度,动态范围宽,易实现不断电安装的特点。 然后提出一种高准确度数据处理算法—矩形卷积窗的插值算法。针对谐波成分丰富的变电站现场一次电流的情况,该算法能补偿因频率波动造成的频谱泄漏误差,从而更准确的提取出基波成分的参数,实现高精度电力参数测量。 最后,对该在线校验系统做了一系列的实验研究。其中包括河南中试所对该在线校验系统标准传感头的测试报告、系统的整体验证实验和110kV高压电流互感器现场运行测试研究。根据测试结果,对系统各个误差环节的测量数据进行完整的信息评定,并提供了系统的标准不确定度分析。实验研究表明,该标准传感头具有0.05级的准确度,系统满足0.2级电流互感器的校验精度。挂网运行试验证明该系统易于现场操作,可靠性强。 除此之外,本文还给出电流互感器在线校验装置硬件电路设计和软件设计的具体实施方法。硬件电路设计包括高压侧供电电路,高压侧采样电路,数据传输电路和本地接收模块设计。软件设计主要包括上位机接收软件,数字积分和数字信号处理误差理论计算等。……   
[关键词]:钳形空心线圈;高压电流互感器;在线校验系统;数字积分器;光纤传输系统;多重矩形卷积窗插值算法;虚拟仪器
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:华中科技大学2011年