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电流互感器铁心剩磁相关问题的研究

作　者: 崔迎宾
导　师: 谭震宇
学　校: 山东大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 电流互感器 铁心 剩磁 饱和 电磁暂态仿真 磁化曲线 堆栈 稳压元件
分类号: TM452
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


电磁式电流互感器,作为标准的保护和计量用传变设备,在电力系统中得到了广泛的应用。然而,电磁式电流互感器的铁心在故障短路电流断开后会形成大量的剩磁,剩磁的存在严重影响了电磁式电流互感器的测量准确度,这将直接关系到电力系统运行的可靠性以及电力用户的经济效益与市场公平性。因此,本论文针对电磁式电流互感器铁心剩磁的相关问题进行了较全面的研究,具体内容如下。1)采用计算机仿真模拟方法对电力系统中影响电流互感器剩磁的因素及其发生规律进行了系统的研究。应用电磁暂态仿真程序ATP建立电流互感器模型,对短路电流开断时间、一次短路电流及其非周期分量、一次回路时间常数以及二次负载的功率因数及阻抗值等不同影响因素作用下剩磁的变化作了系统的计算分析,获得剩磁的发生规律,为抑制剩磁的产生提供了基础的理论依据。2)建立了一种基于堆栈操作的新型电流互感器铁心磁化模型。归纳分析了铁心磁化的规律,对磁化曲线进行了分类,根据磁场强度H的变化和压、出栈操作来确定铁心磁化曲线的类型,系统地给出了计算相应磁通密度B的各类曲线B/H关系式,仿真结果与实验的比较验证了模型的准确性。该模型能够模拟铁心存在剩磁情况下的磁化过程,可以计算励磁切除后铁心中存在的剩磁,实现了对铁心磁化可靠和全面的模拟。此外,将该模型与电流互感器电磁感应方程耦合,利用寻解算法建立了电流互感器模型,进而研究了不同剩磁情况下二次电流波形的变化,并分析了剩磁对继电保护和电能计量的影响。3)根据剩磁的产生机理以及影响因素提出了剩磁的消除措施。这些措施包括改变电流互感器铁心的材料和结构、限制短路电流和减小电流互感器的二次负载等。进一步对在电流互感器二次侧并联稳压元件来抑制剩磁的方法,通过仿真验证了它的有效性。该方法并不改变电流互感器的原有结构设计和正常运行,而且无需复杂的信号检测和控制电路,具有良好的自启动和自恢复特性,可靠性高,造价低廉,可推广应用于电网。

全文目录


中文摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
符号说明  12-14
第一章 绪论  14-21
  1.1 课题的研究背景及意义  14-15
  1.2 国内外研究现状及分析  15-19
    1.2.1 电流互感器剩磁产生机理研究现状  15
    1.2.2 电流互感器铁心建模研究现状  15-18
    1.2.3 电流互感器剩磁消除和抑制研究现状  18-19
  1.3 论文的主要工作  19-21
第二章 剩磁产生机理的仿真分析  21-34
  2.1 剩磁产生的原因及影响因素分析  21-25
    2.1.1 剩磁产生的原因  21-23
    2.1.2 影响剩磁的因素  23-25
  2.2 电流互感器ATP仿真模型及剩磁计算方法  25-28
    2.2.1 电流互感器ATP仿真模型  25-26
    2.2.2 剩磁的计算方法  26-28
  2.3 不同因素对剩磁影响的计算分析  28-33
    2.3.1 短路电流开断时间的影响  28-29
    2.3.2 一次短路电流及其非周期分量的影响  29-31
    2.3.3 一次回路时间常数的影响  31-32
    2.3.4 二次负载功率因数的影响  32-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章 剩磁对电流互感器动态传变特性的影响研究  34-52
  3.1 基于堆栈操作的电流互感器铁心磁化模型的建立  34-44
    3.1.1 铁心磁化的规律及曲线分类  34-36
    3.1.2 确定铁心运行的磁化曲线  36-37
    3.1.3 各类磁化曲线B/H关系式的确定  37-40
    3.1.4 剩磁的计算  40
    3.1.5 模型的实现和验证  40-44
  3.2 电流互感器数字化模型的建立  44-47
    3.2.1 电流互感器模型的实现  44-47
    3.2.2 模型的验证  47
  3.3 剩磁对电流互感器动态传变特性的影响分析  47-51
  3.4 本章小结  51-52
第四章 剩磁的消除与在线抑制技术研究  52-61
  4.1 剩磁的消除措施  52-54
  4.2 剩磁的在线抑制技术研究  54-59
    4.2.1 剩磁的在线抑制原理  55-56
    4.2.2 剩磁抑制方法的仿真验证  56-59
  4.3 本章小结  59-61
第五章 结论  61-63
  5.1 主要成果和结论  61-62
  5.2 下一步的工作  62-63
参考文献  63-67
致谢  67-68
攻读硕士学位期间发表的学术论文  68-69
攻读硕士学位期间参与的科研工作  69-70
学位论文评阅及答辩情况表  70

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 互感器 > 电流互感器
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