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电子式互感器动态响应特性研究及测试系统

主要功能和应用领域在电子式互感器技术完善过程中，经历了基本原理研究和实用化技术研究两个阶段。在实用化技术进程中，研究、制造、试验部门做了大量工作，相继在宽量程高精度测量技术、耐环境能力及可靠性技术、抗干扰技术等方面取得重要进展，在此基础上进入基于电子式互感器智能变电站的试点应用阶段。 2011年，四川建设了两座220kV智能变电站。在220kV劲松变电站投产试验期间，当利用220kV断路器对空载线路充电时，先后发生了线路充电导致线路纵联电流差动保护误动作和线路充电导致220kV母线电流差动保护误动作。投线路开关导致基于罗氏线圈的电子式电流互感器产生一个附加动态分量，该附加动态分量上升时间约5ms、峰值达到约5.62A、持续时间约70ms。由附加动态分量波形特征可以看出，该分量特征不同于常见的因开关设备操作引发的输电线路暂态电流的暂态/动态过程。初步分析，该附加分量与电网操作及罗氏线圈原理电子式电流互感器动态响应行为有关。围绕事件展开的调查表明，此前已有同类事件在国内其它地区发生。各厂家对此现象的认识和处理措施存在差异，国内也未见有开展相关研究工作及开展相关性能测试的报道。考虑到智能变电站的发展需求、电子式互感器在智能变电站的重要作用、以及继电保护装置误动作带来的严重后果，四川省电力公司决定立项，开展电子式互感器动态响应行为研究，研究影响电子式互感器动态行为的因素和动态响应特性测试方法，研制可完成动态性能测试的装置，研究改善电子式互感器技术性能的方法。项目能为产业解决的关键问题和实施后可取得的效果提出电子式互感器附加动态分量概念，揭示了罗氏线圈电子式电流互感器出现附加动态分量的一个原因：解释了罗氏线圈电子式电流互感器出现附加动态分量的原因。提出了一种检测电子式互感器动态响应行为的方法。该方法是用小步长（200ns—1us）电磁暂态仿真模拟输电线路电流的行波过程和罗氏线圈的暂态行为，用模拟量再现方法检测采集器和合并单元的动态响应，比较仿真一次电流与MU输出电流的差别，确定电子式电流互感器附加动态分量的大小：提出一种检测电子式电流互感器动态响应行为的方法。研制了《电子式互感器动态响应特性测试系统》。利用该检测平台可以检测电子式互感器的动态响应特性和宽频域范围的信号传变特性，评价电子式互感器的工频信号传递特性、谐波信号传递特性和行波信号传递特性：解决了电子式电流互感器动态响应特性测试和工频信号、谐波信号、行波信号传递特性检测手段问题。提出利用小步长（200ns—1us）电磁暂态仿真配合《电子式互感器动态响应特性测试系统》组成三相试验系统，检测电子式互感器附加动态分量对继电保护动作行为影响的方法：提出一项新的继电保护装置检测项目，防止因电子式互感器附加动态分量引起继电保护误动作项目的特色、先进性及技术指标创新性：提出电子式互感器附加动态分量概念，揭示了罗氏线圈电子式电流互感器出现附加动态分量的一个原因；提出了一种检测电子式互感器动态响应行为的方法。该方法是用小步长（200ns—1us）电磁暂态仿真模拟输电线路电流的行波过程和罗氏线圈的暂态行为，用模拟量再现方法检测采集器和合并单元的动态响应，比较仿真一次电流与MU输出电流的差别，确定电子式电流互感器附加动态分量的大小；研制了《电子式互感器动态响应特性测试系统》。利用该检测平台可以检测电子式互感器的动态响应特性和宽频域范围的信号传变特性，评价电子式互感器的工频信号传递特性、谐波信号传递特性和行波信号传递特性；提出利用小步长（200ns—1us）电磁暂态仿真配合《电子式互感器动态响应特性测试系统》组成三相试验系统，检测电子式互感器附加动态分量对继电保护动作行为影响的方法；关键技术：电子式互感器建模与小步长电磁暂态仿真技术；快速、高精度D/A转换的实现技术；高精度、宽频带、宽线性范围模拟放大器实现技术；一种利用改变实验数据流与采集器采样时间差，自动检测电子式互感器附加动态分量最大值的试验方法；电子式互感器宽频域传递特性自动试验技术；精确到40ns的61850-9-2报文时间检测技术。总体性能：仿真能力：支持步长为200ns—1us的电磁暂态仿真；模拟量输出能力：通道数：6路，三路用于模拟电子式电流互感器，三路用于模拟电子式电压互感器； D/A转换精度：准16位；D/A转换速率：5M点/s；放大器带宽：DC—400kHz；电压（rms）输出精度：30mV—57V范围内，误差小于0.1%；测量能力：数字量通道数：百兆口，1路；千兆口，1路；模拟量通道数：1路；模拟量采样速率：10M点/s；）模拟量（rms）信号测量精度：30mV—57V，0.1%；试验、分析功能：工频信号传输延时测量、谐波传变特性测量、行波传变特性测量，电子式互感器动态响应行为测试，动态响应行为对继电保护装置影响实验。

电子科技大学 2021-04-10