电力系统暂态大电流测量用电子互感器研究

研究与设计

电　子　测　量　技　术

EL ECTRON IC M EASU REM EN T TECHNOLO GY

第33卷第1期

2010年1月　

电力系统暂态大电流测量用电子互感器研究

鲁信琼1　王德玉2　杨莉莉1

(1.燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室　秦皇岛　066004;2.燕山大学电气工程学院　秦皇岛　066004)

摘　要:本文研究了电力系统中用于暂态大电流测量的Rogowski线圈电流传感器传感头的频率特性,分析了不同终端电阻值的选取对线圈测量带宽的影响,在此基础上设计一种将无源外积分、有源外积分相结合的复合式积分信号处理电路,论述了复合式外积分器能够在保证传感器具有合适灵敏度的前提下,将传感器的工作频带由低频提高到线圈的谐振频率附近;最后,文中以自制的灵敏度为2mV/A的复合式外积分罗氏线圈为例,给出参数设计过程和实验波形,对50Hz电网电流与250A/μs上升沿的脉冲电流的准确检测验证了该信号处理电路较其他外积分电路可工作在更宽的测量范围。

关键词:罗氏线圈;暂态电流;阻尼;复合式外积分;带宽

中图分类号:TM836 文献标识码:A　

R esearch of wide2bandwidth rogowski coil integrator used in

grid transient current measurement

L u Xinqiong　Wang Deyu　Yang Lili

(1.Key Lab of Measurement Technology and Instrumentation of Hebei Province,Yanshan University,Qinhuangdao066004;

2.College of Electrical Engineering,Yanshan University,Qinhuangdao066004)

Abstract:In this paper,high f requency behavior for a Rogowski coil is analyzed.Considering the model of the coil frequency response,a novel compound integration circuit is described in this paper which is consisted of passive RC integration and active RC integration.This compound integrator improvements the measurement upper f requency limit of transducer across coil natural f requency.A coil of100wound number is constructed using compound integrator which is designed under band2width of1Hz～2.8M Hz and sensitivity of2mV/A.Experiment waveforms verify the transducer operates with both a grid current measurement and a transient current of250A/μs di/dt.

K eyw ords:Rogowski coil transducer;transient current;damping ratio;compound integrator;measuring bandwidth

0　引 言

Rogowski(简称罗氏)线圈是一种特殊结构的空气芯线圈脉冲电流检测工具,由于具有测量电流脉冲幅值大、频带宽、无磁芯饱和现象、输出信号隔离以及插入损耗小等特点,在电力系统故障情况下的瞬态大电流检测应用领域备受关注。

电网中的暂态电流包含了大量的故障信息,同时对仪器的测量带宽也提出了较高要求;具有合适灵敏度范围,且能够覆盖从工频到兆赫兹高频信号的大带宽检测设备会较完整的复现故障电流,这对电力系统的故障诊断和预防具有重要意义。传统罗氏线圈的研究按照不同取样电阻下传感头输出信号所具有的特征分为自积分和外积分形式。自积分式线圈的传感头输出电压与被测电流成比例关系,通常用于测量兆赫兹以上的高频高幅值脉冲大电流[1]。外积分式线圈传感头的输出电压是被测电流的微分,因此需要外部附加信号处理电路对被测信号进行还原。常用的信号处理电路有无源RC外积分电路[2]、由运算放大器构成的有源外积分电路[3],以及数字积分电路等[4]。与自积分式线圈相比,外积分式罗氏线圈更适于测量兆赫兹以下频率的脉冲电流[5]。目前对外积分式罗氏线圈的研究多集中在频带的拓展方面[6]。

本文在分析传感头高频特性的基础上通过对终端电阻值的选取调整线圈的阻尼率,给出了不同阻尼率对传感头传输带宽的影响;并给出了一种复合式外积分电路的设计过程,复合式外积分电路能够在保证传感器灵敏度的前提下将测量带宽从低频扩展到线圈的自然谐振频率附近。

1　罗氏线圈传感头的频率特性

罗氏线圈的测量原理是:当均匀绕在非磁性骨架上的

鲁信琼等:电力系统暂态大电流测量用电子互感器研究

第1期

线圈中间流过电流I 时,线圈上感生的电压ε正比于所穿

过电流的变化率:

图1　罗氏线圈传感头结构原理图

ε=

μ0N A l

d I

d t

=M

d I

d t

(1)

式中:I 为被测电流;ε为感生电压;μ0为空气相对磁导率;N 为绕线匝数;A 为线圈截面积;M 为线圈低频(典型10k Hz )互感;l 为线圈等效周长。

Cooper.J 在1963发表的文献[7]中指出:在高频条件下,当被测电流处于环形线圈中心对称位置,且无外部电流干扰情况下,传感头传递函数为:

U t

ε

=

R t

R t ψcot h

ψ+r +j ωL (2)

式中:U t 为终端电压;R t 为终端电阻;r 为线圈内阻;ψ=

(r +j ωL )(G +j

ωC )。r 和L 是线圈的电阻和自感。C 和G 分别是传感头终

端电容和导纳。线圈电感电容公式:L =μ0N 2

A/l

(3)C =

4πε0εr l

ln (A/a )

(4)

式中:εr 为骨架芯相对介电常数;a 为绕线匝截面积。通常r 和G 都小到可以忽略,这种情况下,ψ=j ωL C =j θ,θ=ω/ωo 为线圈在频率为ω时的延迟角,ωo =1/L C 是线圈的自然角频率;由欧拉公式得:

ψcot h ψ=θcot θ(5)

式(2)此时推导为:

U t I =

j

ωM θ(cot θ+j Z o R t

)

=j ωM ′(6)

式中:M ′=

M

θ(cot θ+j Z o /R t )

为线圈在通频带上的等效互

感;Z o =L/C 为线圈特征阻抗。

在θ<π/2条件下,式(6)中的θcot θ从1～0变化,可将θcot θ用1-(2θ/

π)2代替[8],从而将传感头输出电压与被测电流间的传递函数化简为式(7),化简后的表达式与图2所示的集总参数电路的传递函数相同:

U t I =j

ωM ω2c

s 2+2πZ o 4R t

ωc s +ω2

c

(7)图2　传感头等效电路

其中:C c =(2/π)2C ;ωc =1/

L C c =π

2

ωo ;选择R t 使

线圈具有合适的阻尼ξ=

πZ o

4R t

,可在0<ω<ωc 频段内满足

M ′≈M 。该频段内U t /I =j ωM 为微分环节,此时可用外

部积分的方法还原被测电流信号。但若选择R t <

则U t I ≈j

ωM j ω

L R t

=R t N

为比例环节,这是自积分式线圈的典

型表达式。该式成立的条件是θcot θνωL /R t 因为在0<θ<π/2范围内有0<θcot θ<1,因此自积分适用的频带为ωμR t /L 。

2　终端电阻R t 的选取

在0<ω<ωc 频段内,用图2所示的集总参数等效电路来分析线圈的频率特性更为方便直观。

由阻尼率的表达式可见:从所示的传递函数可以看

出:选择不同的R t 将决定ξ>1、ξ=1或ξ<1,对应式(7)的极点方程:s 2+2ξωc s +ω2

c =0解的情况分别为:两个不同实数根、唯一实数根和两个虚数根3种不同情况。其中

ξ=1时,极点方程的唯一解对应着该环节频谱的转折频率ωr =ωc ,这使外积分的检测方式在最大程度上利用了其上限带宽f c =

14

L C

。然而,由于f c 处相频特性超前90°,

实际应用中被测信号的上限频率通常处于f c 之前,这样才

能保证幅值和相角的测量均准确。

当选择R t 使ξ<1时,仍有转折频率ωr =ωc ,但是随着ξ的减小,其幅频特性会在ωc 处产生尖峰,导致外积分段的上限频率处有幅值振荡;然而,由于此时的相频特性获得改善,在接近ξ≤1处的有效频带甚至更高,因此实际中通常在此范围选取外积分的阻尼。

当ξ>1时,传感头的传递函数为:

U t I

=

sM

(1+T a s )(1+T b s )(8)

该传递函数有两个转折频率:1/T a =ωc (

ξ-ξ2-1)和1/T b =ωc (ξ+ξ2

-1),其中高频转折频率1/T b 大于ωc ,因此根据上一节的分析已无讨论意义;如图3所示,低频转折频率ωr =1/T a 会随R t 减小而由ωc 向低频移动;小于ωr 的频段内仍用外积分形式处理,而ωr 以上的频段则必须采用自积分的形式。因此ωr 是外积分频带的上限,也是自积分频带的下限。可见在线圈(Z o )一定

　第33卷电　子　测　量

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的情况下,R t 取值越小,外积分上限频率越低,测量带宽也就越低。

图3　传感头整体频率特性

本文以自制的100匝矩形骨架线圈为例,研究阻尼率对测量频带的影响,其传感头参数如表1所示。

表1　罗氏线圈传感头参数表

匝数

骨架内径/mm 骨架外

径/mm

厚度/mm

绕线线径/mm

内阻/Ω

100

80

50

25

0.6

0.9

自感L/μH 互感M/n H 寄生电容C/p F

特征阻

抗Z o /Ω自然角频率ωo /106

rad/s

上限频率f c M Hz 39

390

210

431

11

2.8

利用MA TL AB 仿真,通过设置终端电阻R t 的值调节

ξ在0.1、0.707、1.0、1.57、10、100、1000点处变化、相应的传感头频率特性如图4所示;仿真结果验证了以上分析正确。

图4　终端电阻R t 决定的阻尼率ξ对传感头频率特性的影响

3　传感头信号的外部处理电路

本文设计一种新型运算放大器非倒向端输入的有源与无源积分相复合式的外积分电路,如图5所示,依次包括线圈传感头、无源R 0C 0外积分、有源R 1C 1外积分,以及C h R h 高通滤波器四部分;复合式积分器的幅频

特性如图6所示:在ω=1/T 0以上的高频段由无源

R 0C 0积分环节实现积分,而有源积分环节表现为单位

增益,这样可将传感器高频带宽最大扩展到ωc 附近;在

ω=1/T 0以下的低频段,有源R 1C 1积分环节起积分作用,而R 0C 0环节表现为单位增益;在直流附近的低频段由C h R h 高通滤波环节对运放引入的低频噪声进行滤波,其中R h 可以是示波器输入阻抗。该滤波器效果同于低频衰减网络,这允许在保证传感器灵敏度的基础上将下限带宽扩展到1Hz 左右。

如果满足条件条件:R 0μR t 及R l μR 1,则在0<ω<ωc 的频带内传感器的传递函数为:

U o I =sM

(1+T 0s )(1+T 1s )T 1s T h s (

1+T h s )=M (1+T 1s )T 1(1+T 0s )T h s

(1+T h s )

(9)

图5　复合式外积分电路

其中:T 0=R 0C 0,

T 1=R 1C 1,T h =R h C h ;设计阻容参数满足T 0=T 1,则在1/T l ～ωc 频率范围内,传感器灵敏度s =M/T 0。

图6　复合式外积分电路频率特性

4　实验结果

为验证所提出的复合式线圈传感器,以表1中所述的传感头为例:线圈的上限频率为传感头自然频率f c =

14

L C

=2.8M Hz ,按工频测量要求设计传感器下限频

率f l =

1

2

πT l =1Hz 、灵敏度为S =2mV/A ;实验中的复

合积分器参数取值如表2所示。

鲁信琼等:电力系统暂态大电流测量用电子互感器研究

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表2　积分器参数取值表

R t /Ω

R 0/k Ω

C 0/nF

R 1/k Ω

C 1/nF

R l /M Ω

C h /nF

R h /M Ω

68019.710.013.015.010.0150 1.0

ξ

T 0/ms T 1/ms

T l /s

T h /s

0.50.1970.1970.150.15f c /M Hz

f 0/Hz

f 1/Hz

f l /Hz

f h /Hz

2.8808808 1.06 1.06

图7

的实验中分别测量了50Hz 电网电流和具有～250A/μs 上升沿的暂态脉冲电流波形,局部放大的波形显示罗氏线圈高频测量精度与HIO KI 3274型号电流CT 基本符合;而电网电流波形的测量同时验证了罗氏线圈的低频带宽;该线圈的测量范围为±7.5kA 峰值电流,这取

决于自身灵敏度设定和运放的供电电压值。实验证明了

所设计的复合式积分罗氏线圈传感器能够测量大带宽范围内的电流脉冲。

5　结 论

本文重点研究了Rogowski 线圈电流传感器传感头的高频特性,总结出利用对终端电阻值的调整改变线圈的阻尼率,从而设定传感器的测量上限频率;文中给出了一种新的有源与无源外积分的复合式信号处理电路的设计过程和参数选取方法,将传感器的工作频带由低频拓宽到线圈的谐振频率。文中设计的线圈具有2mV/A 的灵敏度和1Hz ～2.8MHz 的带宽,并且通过实验验证了这种新的罗氏线圈信号处理电路测量的工频电流信号或具有250A/μs 上升沿的故障模拟脉冲电流与HIOKI 3274型号电流CT 基本相符,但在原理上罗氏线圈的测量范围和线性度均高于CT 。

参考文献

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megampere current monitor [J ].Rev Sci Instrum ,1971,42(11):169921701.

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析与实验研究[J ].电子测量与仪器学报,2004,z2:

7032707.

[3]　邸志刚,贾春荣,王文辕,等.一种用于小电流测量的

电子式电流互感器传感头研究与设计[J ],仪器仪表学报,2006,27(6):3342336.

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流互感器接口电路的实用化设计[J ].电子测量技术,2008,31(10):28230.

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Rogowski Current Transducer ’s Ability to Measure Fast Switching Transients [C ].APEC ’06,2006:5732579.

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in wide bandwidth Rogowski transducers [C ],EPE 99Conference Proceedings ,Lausanne.Sept 1999.

[7]　Cooper J.On the high frequency response of a

Rogowski coil [J ],Joumal of Nuclear Energy ,Part C ,1963(5):2852289.

[8]　Ray W F ,Davis R M.Wide bandwidth Rogowski

current transducers Part 12The Rogowski coil [J ].EPE Joumal ,1993(3):51259.

作者简介

鲁信琼,男,1983年生,燕山大学测试计量技术及仪器

河北省重点实验室,助理实验师,研究方向为用于电力系统保护与电能质量控制的仪器仪表及其测量技术。E 2mail :xqlu @https://www.doczj.com/doc/5d15161085.html,

HCT240(241)测量用电流互感器

HCT240（241）测量用电流互感器 ·额定工作频率：50Hz ·额定电流比：1A/2mA 1A/2.5mA 、1A/20mA ·精 度：<0.1% ·非线性度：<0.1% ·相位差： 特殊要求可以定做 HCT240 HCT241 电气特性参数 说明：*定货时需确定二次负载；表中所列相位差指不经过补偿，互感器本身的相位差。若经过外部电路补偿后相位差在80%-120%范围内可以做到1到2分。型号HCT240、HCT241的差别在于二次电流输出引脚的不同。 应用电路：

图1 图2 HCT240、HCT241是一种测量用精密电流互感器，如：HCT240AC-1A/2.5mA，额定一 次电流为1A，二次绕组会产生一个2.5mA的电流，比差允许±0.1%，角差允许±10’，0负载。 使用方法一： 典型应用电路如图1所示。二次负载基本为0。精密互感器应选用0负载互感器。通过运算 放大器，用户可以调节反馈电阻R值在输出端得到所要求的电压输出。而电容C及电阻r 是用来补偿相位差的。如用户使用软件补偿或不需要补偿相位差的场合，电容C及电阻r 可以不接。图中运算放大器为OP07系列。图1中反馈电阻R的精度与输出电压的精度要求 有关，温度系数优于50ppm。电容C选用CBB电容，D1、D2二极管为1N4148起保护用。 C0为抗干扰电容，取1000P左右（注：此电容根据用户的电路及运放技术参数来定，否则 会引起输出信号振荡）。 使用方法二： 图2为并电阻R直接输出电路，二次负载为R。直接输出电路由于负载大相位差变大,动态 范围减小。但是线性基本不变，仍优于0.1%。适合要求不高场合使用。图2中C可以起到 一定的相位补偿作用，无相位要求可以不加。 补偿量:Δδ= -100πCR×3438’ 此电路应选用负载为R的精密互感器。若还是采用0负载精密互感器的实际误差往负方向 偏移，但是线性度基本不变。

电力系统功率特性和功率极限实验

电力系统实验指导书

第四章 电力系统功率特性和功率极限实验 一、实验目的 1． 初步掌握电力系统物理模拟实验的基本方法； 2． 加深理解功率极限的概念，在实验中体会各种提高功率极限措施的作用； 3． 通过对实验中各种现象的观察，结合所学的理论知识，培养理论结合实 际及分析问题的能力。 二、原理与说明 所谓简单电力系统，一般是指发电机通过变压器、输电线路与无限大容量母线联接而且不计各元件的电阻和导纳的输电系统。 对于简单系统，如发电机至系统d 轴和q 轴总电抗分别为X d 和X q ，则发电机的功率特性为： δδ2sin 2sin 2∑ ∑∑ ∑∑?-?+= q d q d d q Eq X X X X U X U E P 当发电机装有励磁调节器时，发电机电势E q 随运行情况而变化。根据一般励磁调节器的性能，可认为保持发电机E q （或E ）恒定。这时发电机的功率特 性可表示成： δδ2sin 2sin 2∑ ∑∑∑∑?'-'?+''='q d q d d q Eq X X X X U X U E P 或 δ'''='∑sin d q E X U E P 这时功率极限为 ∑ '='d Em X U E P 随着电力系统的发展和扩大，电力系统的稳定性问题更加突出，而提高电力系统稳定性和输送能力的最重要手段之一是尽可能提高电力系统的功率极限，从

简单电力系统功率极限的表达式看，提高功率极限可以通过发电机装设性能良好的励磁调节器以提高发电机电势、增加并联运行线路回路数或串联电容补偿等手段以减少系统电抗、受端系统维持较高的运行电压水平或输电线采用中继同步调相机或中继电力系统以稳定系统中继点电压等手段实现。 三、实验项目和方法 （一）无调节励磁时功率特性和功率极限的测定 1．网络结构变化对系统静态稳定的影响（改变x） 在相同的运行条件下（即系统电压U x、发电机电势保持E q保持不变，即并网前U x=E q），测定输电线单回线和双回线运行时，发电机的功一角特性曲线，功率极限值和达到功率极限时的功角值。同时观察并记录系统中其他运行参数（如发电机端电压等）的变化。将两种情况下的结果加以比较和分析。 实验步骤： （1）输电线路为单回线； （2）发电机与系统并列后，调节发电机使其输出的有功和无功功率为零； （3）功率角指示器调零； （4）逐步增加发电机输出的有功功率，而发电机不调节励磁； （5）观察并记录系统中运行参数的变化，填入表4-1中； （6）输电线路为双回线，重复上述步骤，填入表4-2中。 表4-1 单回线 020406080

电流互感器变比检验的简便方法(2021版)

Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 电流互感器变比检验的简便方法 (2021版)

电流互感器变比检验的简便方法(2021版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 电流互感器是一种专门用作变换电流的特种变压器，在正常工作条件下，其二次电流实质上与一次电流成正比，而且在连接方向正确时，二次电流对一次电流的相位差接近于零。 电流互感器作为电力系统中的重要设备，对其进行电气性能试验是很重要的，对于电流互感器而言，变比试验是绝不可少的试验项目，电流互感器变比关系到计量的准确性与保护的可靠性。电流互感器现场变比检验一般采用电流法，用电流法测量电流互感器变比，实际上是模拟在额定电流情况下的实际运行条件，是一种很理想的试验方法，测量的精度高，但随着电力系统的不断发展，单台发电机的容量越来越大，其出口电流已经达到数万安培。例如800MW的发电机组，额定电压为20kV，额定电流为：800/(20×31/2)=23.094kA，相应使用的电流互感器一次电流很大，若用电流法测量一次电流为几万安培的电流互感器变比，在现场很难做到：其一，额定大电流很难达到（需大容量调压器）；其二，需要的标准电流互感器或升流器的体积大，造价

电流互感器分类及原理

1、电流互感器(Current Transformer，CT) 电力系统电能计量和保护控制的重要设备，是电力系统电能计量、继电保护、系统诊断与监测分析的重要组成部分，其测量精度、运行可靠性是实现电力系统安全、经济运行的前提。目前在电力系统中广泛应用的是电磁式电流互感器。 2、电流互感器国标(GB 1208-87S) 1）准确级：以该准确级在额定电流下所规定的最大允许电流误差百分数标称。 2）测量用电流互感器的标准准确级有：0.1、0.2、0.5、1、3、5； 特殊要求的电流互感器的准确级有：0.2S和0.5S； 保护用电流互感器准确级有：5P和10P两级。 3、电磁式电流互感器 1）原理： 一次线圈串联于被测电流线路中，二次线圈串接电流测量设备，一二次侧线圈绕在同一铁芯上，通过铁芯的磁耦合实现一次二次侧之间的电流传感过程。一二次侧线圈之间以及线圈与铁芯之间要采取一定的绝缘措施，以保证一次侧与二次侧之间的电气隔离。根据应用场合以及被测电流大小的不同，通过合理改变一二次侧线圈匝数比可以将一次侧电流值按比例变换成标准的1A或5A电流值，用于驱动二次侧电器设备或供测量仪表使用。 2）缺点： ①.绝缘要求复杂，体积大，造价高，维护工作量大； ②.输出端开路产生的高电压对周围人员和设备存在潜在的威胁； ③.固有的磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、频率响应范围窄； ④.输出信号不能直接和微机相连，难以适应电力系统自动化、数字化的发展趋势。 4、电子式电流互感器 1）特征： ①.可以采用传统电流互感器、霍尔传感器、空心线圈（或称为Rogowski coils）或光学装置 作为一次电流传感器，产生与一次电流相对应的信号； ②.可以利用光纤作为一次转换器和二次转换器之间的信号传输介质； ③.二次转换器的输出可以是模拟量电压信号或数字量。 2）分类 （1）按传感原理的不同划分：光学电流互感器和光电式电流互感器 I、光学电流互感器(Optical Current Transformer，简称OCT) 原理：传感器完全基于光学技术和光学器件来实现。 II、光电式电流互感器(Opto-Electronic Current Transformer，简称OECT) 原理：传感部分采用电子器件而信号的传输采用光学器件和光学技术，是光电子技术的结合。 （2）按传感侧是否需要电源划分：无源型电流互感器和有源型电流互感器 I、无源型电流互感器：光学电流互感器的传感和传输部分均采用无源光学器件，其利用Farady 磁光效应，传感和传输信号都是来自二次侧的光信号，一次侧不需要额外能量供给。因此光学电流互感器属于无源型电流互感器。 II、有源型电流互感器：一种基于传统电流传感原理、采用有源器件调制技术、由光纤将高压端转换得到的光信号传送到低压端解调处理并得到被测电流信号的新型电流互感器、由于其电路

电流互感器的分类及功能

测量用电流互感器 测量用电流互感器（或电流互感器的测量绕组。在正常工作电流范围内，向测量、计量等装置提供电网的电流信息。 测量用电流互感器主要与测量仪表配合，在线路正常工作状态下，用来测量电流、电压、功率等。 测量用微型电流互感器主要要求： 1、绝缘可靠； 2、足够高的测量精度； 3、当被测线路发生故障出现的大电流时互感器应在适当的量程内饱和（如500%的额定电流）以保护测量仪表； 保护用电流互感器 保护用电流互感器（或电流互感器的保护绕组。在电网故障状态下，向继电保护等装置提供电网故障电流信息。 保护用电流互感器主要与继电装置配合，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路，以保护供电系统的安全。保护用微型电流互感器的工作条件与测量用互感器完全不同，保护用互感器只是在比正常电流大几倍几十倍的电流时才开始有效的工作。 保护用互感器主要要求： 1、绝缘可靠； 2、足够大的准确限值系数； 3、足够的热稳定性和动稳定性； 保护用互感器在额定负荷下能够满足准确级的要求最大一次电流叫额定准确限值一次电流。准确限值系数就是额定准确限值一次电流与额定一次电流比。当一次电流足够大时铁芯就会饱和起不到反映一次电流的作用，准确限值系数就是表示这种特性。保护用互感器准确等级5P、10P。 互感器分为电压互感器和电流互感器两大类测量用电压互感器（或电压互感器的测量绕组。在正常电压范围内，向测量、计量装置提供电网电压信息。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有 10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供

MATLAB实验 电力系统暂态稳定分析

实验三 电力系统暂态稳定分析 电力系统暂态稳定计算实际上就是求解发电机转子运动方程的初值问题，从而得出δ-t 和ω-t 的关系曲线。每台发电机的转子运动方程是两个一阶非线性的常微分方程。因此，首先介绍常微分方程的初值问题的数值解法。 一、常微分方程的初值问题 （一）问题及求解公式的构造方法 我们讨论形如式（3-1）的一阶微分方程的初值问题 ?? ?=≤≤='00 )(),,()(y x y b x a y x f x y （3-1） 设初值问题（3-1）的解为)(x y ，为了求其数值解而采取离散化方法，在求解区间[b a ,]上取一组节点 b x x x x x a n i i =<<<<<<=+ΛΛ110 称i i i x x h -=+1（1,,1,0-=n i Λ）为步长。在等步长的情况下，步长为 n a b h -= 用i y 表示在节点i x 处解的准确值)(i x y 的近似值。 设法构造序列{}i y 所满足的一个方程（称为差分方程） ),,(1h y x h y y i i i i ??+=+ （3-2） 作为求解公式，这是一个递推公式，从（0x ，0y ）出发，采用步进方式，自左相右逐步算出)(x y 在所有节点i x 上的近似值i y （n i ,,2,1Λ=）。 在公式（3-2）中，为求1+i y 只用到前面一步的值i y ，这种方法称为单步法。在公式（3-2）中的1+i y 由i y 明显表示出，称为显式公式。而形如（3-3） ),,,(11h y y x h y y i i i i i ++?+=ψ （3-3） 的公式称为隐式公式，因为其右端ψ中还包括1+i y 。 如果由公式求1+i y 时，不止用到前一个节点的值，则称为多步法。 由式（3-1）可得

如何正确选择及使用电流互感器,民熔

如何正确选择及使用电流互感器，民熔 1.前言近几年来，随着我国电力工业中城网及农网的改造，以及供电系统的自动化程度不断提高，电流互感器作为电力系统的一种重要电气设备，已被广泛地应用于继电保护、系统监测和电力系统分析之中。 电流互感器作为一次系统和二次系统间联络元件，起着将一次系统的大电流变换成二次系统的小电流，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行参数和故障情况，使测量仪表和继电器等二次侧的设备与一次侧高压设备在电气方面隔离，以保证工作人员的安全。同时，使二次侧设备实现标准化、小型化，结构轻巧，价格便宜，便于屏内安装，便于采用低压小截面控制电缆，实现远距离测量和控制。当一次系统发生短路故障时，能够保护测量仪表和继电器等二次设备免受大电流的损害。下面就有关电流互感器的选择和使用作一浅薄探讨，以策各位读者朋友。 2电流互感器的原理互感器，一般W14W2，可见电流互流感器为一“变流”器，基本原理与变压器相同，工作状况接近于变压器短路状态，原边符号为L1、L2，副边符号为K1、K2。互感器的原边串接入主线路，被测电流为I1，原边匝数为W1，副边接内阻很小的电流表或功率表的电流线圈，副边电流为I2，副边匝数为W2。 原副边电磁量及规定正方向由电工学规定。 由原理可知，当副边开路时，原边电流I1中只有用来建立主磁通m的磁化电流I0，当副边电流不等于零时，则产生一个去磁磁化力I2W1，它力图改变m，但U1一定时，m是基本不变的，即保持IOW1 不变，因为I2的出现，必使原边电流I1增加，以抵消I2W2的去磁作用，从而保证IOW1不变，故有：IW=IW+(-IW)(1) 即IO=I1+WI/W（2）在理想情况下，即忽略线圈的电阻，铁心损耗及漏磁通可得：IW=-I2W2 有：T1/T2=-W2/W1 3电流互感器的选择3.1电流互感器选择与检验的原则1）电流互感器额定电压不小于装设点线路额定电压；2）根据一次负荷计算电流IC选择电流互感器变化；3）根据二次回路的要求选择电流互感器的准确度并校验准确度；4）校验动稳定度和热稳定度。 3.2电流互感器变流比选择电流互感器一次额定电流I1n和二次额定电流I2n之比，称为电流互感器的额定变流比，Ki=Iln/I2n ~N2/N1。 式中，N1和N2为电流互感器一次绕组和二次绕组的匝数。 电流互感器一次侧额定电流标准比（如20、30、40、50、75、100、150（A）、2Xa/C）等多种规格，二次侧额定电流通常为1A或5A。其中2Xa/C表示同一台产品有两种电流比，通过改变产品顶部储油柜外的连接片接线方式实现，当串联时，电流比为a/c，并联时电流比为2Xa/C。一般情况下，计量用电流互感器变流比的选择应使其一次额定电流I1n不小于线路中的负荷电流（即计算IC)。如线路中负荷计算电流为350A，则电流互感器的变流比应选择400/5。保护用的电流互感器为保证其准确度要求，可以将变比选得大一些。 表1电流互感器准确级和误差限值3.3电流互感器准确度选择及校验所谓准确度是指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最大误差。我国电流互感器的准确度和误差限值如表1所示，对于不同的测量仪表，应选用不同准确度的电流互感器。 准确度选择的原则：计费计量用的电流互感器其准度为0.2~0.5级；用于监视各进出线回路中负荷电流大小的电流表应选用1.0-3.0级电流互感器。为了保证准确度误差不超过规定值，一般还校验电流互感器二次负荷（伏安），互感器二次负荷S2不大于额定负荷S2n，所选准确度才能得到保证。准确度校验公式：52≤s2n。 二次回路的负荷1：。取决于二次回路的阻抗Z2的值，则：S2=In'|z.|～In-(Z|zil+R+Rc) 或SV～Si+Ian'（R,+Rx）式中，Si、Zi为二次回路中的仪表、继电器线圈的额定负荷和阻抗，RXC为二次回路中所有接头、触点的接触电阻，一般取0.12，L为二次回路导线电阻，计算公式化为：Rm=L/（r×s)。

电流互感器结构及原理

一、电流互感器结构原理 1 普通电流互感器结构原理 电流互感器的结构较为简单，由相互绝缘的一次绕组、二次绕组、铁心以及构架、壳体、接线端子等组成。其工作原理与变压器基本相同，一次绕组的匝 数(N1)较少，直接串联于电源线路中，一次负荷电流()通过一次绕组时，产生 的交变磁通感应产生按比例减小的二次电流()；二次绕组的匝数(N 2 )较多，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷(Z)串联形成闭合回路，见图1。 图1 普通电流互感器结构原理图 由于一次绕组与二次绕组有相等的安培匝数，I 1N 1 =I 2 N 2 ，电流互感器额定电 流比：。电流互感器实际运行中负荷阻抗很小，二次绕组接近于短路状态，相当于一个短路运行的变压器。 2 穿心式电流互感器结构原理 穿心式电流互感器其本身结构不设一次绕组，载流(负荷电流)导线由L1至L2穿过由硅钢片擀卷制成的圆形(或其他形状)铁心起一次绕组作用。二次绕组直接均匀地缠绕在圆形铁心上，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷串联形成闭合回路，见图2。

图2 穿心式电流互感器结构原理图 由于穿心式电流互感器不设一次绕组，其变比根据一次绕组穿过互感器铁心中的匝数确定，穿心匝数越多，变比越小；反之，穿心匝数越少，变比越大，额 定电流比：。 式中I1——穿心一匝时一次额定电流； n——穿心匝数。 3 特殊型号电流互感器 3.1 多抽头电流互感器。这种型号的电流互感器，一次绕组不变，在绕制二次绕组时，增加几个抽头，以获得多个不同变比。它具有一个铁心和一个匝数固定的一次绕组，其二次绕组用绝缘铜线绕在套装于铁心上的绝缘筒上，将不同变比的二次绕组抽头引出，接在接线端子座上，每个抽头设置各自的接线端子，这样就形成了多个变比，见图3。 图3 多抽头电流互感器原理图

电子式互感器分类、特点及应用现状分析

电子式互感器的现状与发展前景 随着电力传输容量的增加，运行电压等级越来越高，传统的电磁式电流，电压互感器暴露出如绝缘要求高，磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、频带窄以及有油易燃、易爆炸等一系列缺点。基于光学和电子学原理的电子式电压、电流互感器(分别简称为EVT和ECT)经过30多年的发展以其独特的优点，成为最有发展前途的一种超高压条件下电压、电流的测量设备。 早期的电子式互感器一次侧和二次侧通过光纤来传输信号，也称为光电式互感器。2002年，IEC根据新型电子式电压、电流互感器的发展趋势，制定了关于EVT的IEC60044-7标准和ECT的IEC60044 -8标准，明确了电子式互感器的定义及相成的技术规范。 根据IEC60044-7标准，EVT采用电阻分压器.电容分压器或光学装置作为一次转换部件，利用光纤怍为一次转换器和二次转换器之间的传输系统，并装有电子器件作测量信号的传输和放大，具有模拟量电压输出或数字量输出。 根据IEC600448标准，ECT采用传统电流互感器(CT)、霍尔传感器、Rogowski线圈或光学装置作为一次转换部件，利用光纤作为一次转换器和二次转换器之间的传输系统，并装有电子器件作测量信号的传输和放大，具有模拟量电压输出或数字量输出。 电子式互感器的分类 几十年来，电子式互感器产品的种类已经被开发出很多，根据原理的不同，电子式互感器可分为无源式和有源式2类。所谓无源式电子互感器是指高压侧传感头部分不需要供电电源的电于式互感器，而有源式电子互感器是指传感头部分需要供电电源的电子式互感器。 无源式电子互感器的优点是在传感头部分不需要复杂的供电装置，整个系统的线性度比较好，缺点是传感头部分有复杂而不稳定的光学系统，容易受到多种环境因素的影响，影响了实用化的进程，虽然各国学者不断的提出新方法以提高测量准确度，备种方法都在实验室条件下取得了一定成果，但都不同程度地存在着通用性差，装置复杂等缺点，未能有效克服这个困难，其研究还有待进一步深入。 有源式电子式互感器的原理大都比较简单，已被广泛接受。无源式EVT主要利用传统的电阻分压器，电容分压器以及单个电容器测量电压值。在有源式ECT中，作为一次电流采样传感头的元件有传统的电磁式电流互感器、分流器和Rogowski线圈等。

电力系统分析实验指导书

电力系统分析实验指导书 实验一、 电力系统功率特性和功率极限实验 （一）实验目的 1、初步掌握电力系统物理模拟实验的基本方法； 2、加深理解功率极限的概念，在实验中体会各种提高功率极限措施的作用； 3、通过对实验中各种现象的观察，结合所学的理论知识，培养理论结合实际及分析问题的能力。 （二）原理 所谓简单电力系统，一般是指发电机通过变压器、输电线路与无限大容量母线联接而且不计各元件的电阻和导纳的输电系统。 对于简单系统，如发电机至系统d 轴和q 轴总电抗分别为X d ∑和X q ∑，则发电机的功率特性为： δδ2sin 2sin 2∑ ∑∑ ∑∑?-?+= q d q d d q Eq X X X X U X U E P 当发电机装有励磁调节器时，发电机电势E q 随运行情况而变化。根据一般励磁调节器 的性能，可认为保持发电机E 'q （或E '）恒定。这时发电机的功率特性可表示成： δδ2sin 2sin 2∑ ∑∑∑∑?'-'?+''='q d q d d q Eq X X X X U X U E P 或 δ'''='∑sin d q E X U E P 这时功率极限为 ∑ '='d Em X U E P 随着电力系统的发展和扩大，电力系统的稳定性问题更加突出，而提高电力系统稳定性和输送能力的最重要手段之一是尽可能提高电力系统的功率极限，从简单电力系统功率极限的表达式看，提高功率极限可以通过发电机装设性能良好的励磁调节器以提高发电机电势、增加并联运行线路回路数或串联电容补偿等手段以减少系统电抗、受端系统维持较高的运行电压水平或输电线采用中继同步调相机或中继电力系统以稳定系统中继点电压等手段实现。

电力系统暂态复习

电力系统暂态分析复习 概念： 第一章 1．电力系统故障分为横向故障（短路）和纵向故障（断线） 短路类型断线种类 2、变压器的容量越小，其电抗标么值越大。（√） 3、短路电流包含什么分量，是否衰减？ 4、冲击电流作用：主要用于检验电气设备和载流导体的动稳定。 5、冲击系数取值：冲击系数的取值范围是1~2，短路回路只有电阻时冲击系数取1。 6、冲击电流以及最大有效值电流均出现在短路发生后约半个周期。 7、近似计算中，一般取变压器的变比为各电压级的平均额定电压之比。 8、无限大功率电源（或系统）的内阻抗为零，能保持电压和频率的恒定。 第二章 1、同步发电机突然三相短路后，定子绕组和转子绕组中各有哪些短路电流分量？其对应关系如何？ 同步发电机在三相突然短路后，定子电流中包括基频周期分量、非周期分量、倍频分量。

转子绕组中的电流包含强制直流分量、自由非周期分量和基频交流自由分量。d轴阻尼绕组中包含非周期自由分量和基频交流自由分量，q轴阻尼绕组中仅含基频交流分量。定子绕组中基频周期分量电流与d轴阻尼绕组中的非周期分量电流相对应，并随着转子励磁绕组中非周期自由分量和d轴阻尼绕组中非周期自由分量的衰减而最终达到稳态值（与转子励磁绕组中的强制直流分量相对应）；定子绕组中的非周期分量、倍频分量与转子绕组、阻尼绕组中的基频交流分量相对应，并随着定子绕组中的非周期分量、倍频分量衰减到零而衰减到零。 2、同步发电机的电抗x d＞x q＞x d’＞x d”。 3、派克变换 4、用a、b、c坐标系统和用d、q、0坐标系统表示的电压或电流是交、直流互换的。5．在abc坐标制下，同步发电机的基本方程是时变系数的微分方程。 6、d、q坐标系是与转子同步旋转的坐标系。 7、励磁调节装置对短路电流的影响。 第三章 1、网络中某一电源和短路点之间直接相连的电抗称为转移电抗。 2、用运算曲线法计算短路电流 第四章

电力系统静态稳定暂态稳定实验报告

电力系统静态、暂态稳定实验报告 一、实验目的 1．了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围；2．通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解 3．通过实际操作，从实验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措施 二、原理与说明 实验用一次系统接线图如图1所示： 图1. 一次系统接线图 实验中采用直流电动机来模拟原动机，原动机输出功率的大小，可通过给定直流电动机的电枢电压来调节。实验系统用标准小型三相同步发电机来模拟电力系统的同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以看成是一种具有特殊参数的电力系统的发电机。发电机的励磁系统可以用外加直流电源通过手动来调节，也可以切换到台上的微机励磁调节器来实现自动调节。实验台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。“无穷大”母线就直接用实验室的交流电源，因为它是由实际电力系统供电的，因此，它基本上符合“无穷大”母线的条件。 为了进行测量，实验台设置了测量系统，以测量各种电量（电流、电压、功率、频率）。为了测量发电机转子与系统的相对位置角（功率角），在发电机轴上装设了闪光测角装置。此外，台上还设置了模拟短路故障等控制设备。 电力系统静态稳定问题是指电力系统受到小干扰后，各发电机能否不失同步恢复到原来稳定状态的能力。在实验中测量单回路和双回路运行时，发电机不同出力情况下各节点的电压值，并测出静态稳定极限数值记录在表格中。 电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动之后，各发电机能否过渡到新的稳定状态，继续保持同步运行的问题。在各种扰动中以短路故障的扰动最为严重。 正常运行时发电机功率特性为：P1＝（Eo×Uo）×sinδ1/X1； 短路运行时发电机功率特性为：P2＝（Eo×Uo）×sinδ2/X2； 故障切除发电机功率特性为：P3＝（Eo×Uo）×sinδ3/X3； 对这三个公式进行比较，我们可以知道决定功率特性发生变化与阻抗和功角特性有关。而系统保持稳定条件是切除故障角δc小于δmax，δmax可由等面积原则计算出来。本实验就是基于此原理，由于不同短路状态下，系统阻抗X2不同，同时切除故障线路不同也使X3不同，δmax也不同，使对故障切除的时间要求也不同。 同时，在故障发生时及故障切除通过强励磁增加发电机的电势，使发电机功率特性中Eo增加，使δmax增加，相应故障切除的时间也可延长；由于电力系统发生瞬间单相接地故障较多，发生瞬间单相故障时采用自动重合闸，使系统进入正常工作状态。这两种方法都有利于提高系统的稳定性。 三、实验项目与结果 双回路对称运行与单回路对称运行比较实验

电力系统暂态稳定性

10 电力系统暂态稳定性 10. 1习题 1) 什么是电力系统暂态稳定性？ 2）电力系统大扰动产生的原因是什么？ 3）为什么正常、短路、短路切除三种状态各自的总电抗不同？对单机无限大供电系统为什么Ⅰ＜Ⅲ＜Ⅱ？PⅠ·max＞PⅢ·max＞PⅡ·max？ 4）短路情况下Ⅱ如何计算？ 5）什么是加速面积？什么是减速面积？什么是等面积定则？ 6）单机无限大供电系统，设系统侧发生三相短路，试问短路时功率极限是多少？ 7）什么是极限切除角？ 8）若系统发生不对称短路，短路切除后最大可能减速面积大于短路切除前的加速面积，系统能否暂态稳定？若最大可能减速面积小于加速面积发生什么不稳定？ 9）分段法中t=0时和故障切除时过剩功率如何确定？ 10）写出分段法的计算步骤。 11）为什么说欧拉法是折线法？每段折线如何确定？ 12）改进欧拉法在何处做了改进？ 13）写出改进欧拉法的计算步骤。 14）用图解说明单相自动重合闸为什么可以提高暂态稳定性？ 15）试说明快关汽轮机汽门、连锁切机有何相同与不同？ 16）提高电力系统暂态稳定的具体措施有哪些种？原理是什么？ 17）提高电力系统暂态稳定的措施在正常运行时是否投入运行？ 18）解列点的选择应满足什么要求？ 19）异步运行时为什么系统需要有充足的无功功率？什么是振荡中心？ 设已知系统短路前、短路时、短路切除后三种情况的以标幺值表示的功角特性曲线：=2、=0.5、=1.5及输入发电机的机械功率=1。 求极限切除角。 20）供电系统如图10- 1所示，各元件参数： 发电机G：P N=240MW，U N=10.5kV,，，X2=0.44，T J =6S，发 电机G电势以E‘表示；变器T1的S N为300MVA，U N为10.5/242kV，X T1=0.14 T2的S N为 280MVA，U N为220/121kV，X T2=0.14电力线路长l=230km每回单位长度的正序电抗X1= 0.42Ω/km，零序电抗X0=4X1。 P=220MW

常用的电流互感器检测电路分析

常用的电流互感器检测电路分析 在高频开关电源中，需要检测出开关管、电感等元器件的电流提供给控制、保护电路使用。电流检测方法有电流互感器、霍尔元件和直接电阻取样。采用霍尔元件取样，控制和主功率电路有隔离，可以检出直流信号，信号还原性好，但有μs级的延迟，并且价格比较贵；采用电阻取样价格非常便宜，信号还原性好，但是控制电路和主功率电路不隔离，功耗比较大。 电流互感器具有能耗小、频带宽、信号还原性好、价格便宜、控制和主功率电路隔离等诸多优点。在Push-Pull、Bridge等双端变换器中，功率变压器原边流过正负对称的双极性电流脉冲，没有直流分量，电流互感器可以得到很好的应用。但在Buck、Boost等单端应用场合，开关器件中流过单极性电流脉冲；原边包含的直流分量不能在副边检出信号中反映出来，还有可能造成电流互感器磁芯单向饱和；为此需要对电流互感器构成的检测电路进行一些改进。 2 电流互感器检测单极性电流脉冲的应用电路分析根据电流互感器磁芯复位方法 的不同，可有两种电路形式：自复位与强迫复位。自复位在电流互感器原边电流脉冲消失后，利用激磁电流通过电流互感器副边的开路阻抗产生的负向电压实现复位，复位电压大小与激磁电流和电流互感器开路阻抗有关。强迫复位电路在原边直流脉冲消失期间，外加一个大的复位电压，实现磁芯短时间内快速复位。 电流互感器检测电路 常用的电流互感器检测电路如图1(a)所示。 图1(b)表示原边有电流脉冲时的等效电路，电流互感器简化为理想变压器与励磁电感m模型，s为取样电阻。 当占空比<时，在电流互感器原边电流脉冲消失后，磁芯依靠励磁电流流过采样电阻s产生负的伏秒值，实现自复位〔如图1（d1）～（i1）所示〕，由于采样电阻s很小，所以负向复位电压较小；当电流脉冲占空比很大时(>，复位时间很短，没有足够的复位伏秒值，使得磁芯中直流分量d增大，有可能造成磁芯逐渐正向偏磁饱和〔如图1（d2）～（i2）所示〕，失去检测的作用，所以自复位只能应用于电流脉冲占空比<的场合。

穿心式电流互感器

穿心式电流互感器结构原理 注意：穿心匝数是以穿过空心的根数为准，而不是以外围的匝数计算，否则将误差1匝。 请教穿心式电流互感器在中间一次穿过的导线,在互感器模型中,算1匝线圈吗? 答：是1匝。 穿心式电流互感器其本身结构不设一次绕组，载流(负荷电流) 导线由L1至L2穿过由硅钢片擀卷制成的圆形(或其他形状)铁心起一次绕组作用。二次绕组直接均匀地缠绕在圆形铁心上，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷串联形成闭合回路，见图5－2。 图5－2 穿心式电流互感器结构原理图 来源:https://www.doczj.com/doc/5d15161085.html,

由于穿心式电流互感器不设一次绕组，其变比根据一次绕组穿过互感器铁心中的匝数确定，穿心匝数越多，变比越小；反之，穿心匝数越少，变比越大，额定电流比：I1/n。 式中I1——穿心一匝时一次额定电流； n——穿心匝数。 穿芯式电流互感器的正确使用 2007-09-19 来源：中国自动化网浏览：149 简介：穿芯式电流互感器是一种常见电工器件，因其接线简单，安装方便，广泛应用于计量、检测及保护线路中，但使用中稍不注意，就能引起极大误差而造成计量不准，保护失灵，发生电气事故，这与电流互感器安匝容量有关。 关键字：穿芯式电流互感器检测保护线路安匝容量 1 事故现象

河北临漳县电镀厂有三台电动机其型号规格为Y180M--422kW，配用LMZ1-0.5、100/5，300安匝电流互感器，电流表为0～100A。实际运行中发现电流值总是很小，约27A左右，用钳型电流表测一次侧实际工作电流为82A，两者明显不相符，三台电动机情况基本类似，我们对一台电动机更换了电流互感器、二次线路、电流表，情况依然。 2 事故分析 仔细分析，我们发现一个共同规律，一、二次侧检测、计量电流都是将近相差三倍，这才引起我们警觉，仔细查看互感器铭牌，才发现忽略一个重要问题：安匝容量，注明300安匝，故用于100/5线路中，就应该绕三次，而不应该是常规一匝穿芯。 3 事故处理 我们将一次线路互感器上绕了三圈，检测电流为81A，一次线路用钳型电流表测为82A，两者基本相符。这说明我们不应忽略这个问题。 穿芯式电流互感器是一种常见电工器件，因其接线简单，安装方便，广泛应用于计量、检测及保护线路中，但使用中稍不注意，就能引起极大误差而造成计量不准，保护失灵，发生电气事故，这与电流互感器安匝容量有关。所谓安匝容量，系指电流互感器一次侧单心穿线时最大额定电流值，也即额定电流与穿芯匝数积。

如何正确选择及使用电流互感器

浅谈如何正确选择及使用电流互感器 1.前言 近几年来，随着我国电力工业中城网及农网的改造，以及供电系统的自动化程度不断提高，电流互感器作为电力系统的一种重要电气设备，已被广泛地应用于继电保护、系统监测和电力系统分析之中。电流互感器作为一次系统和二次系统间联络元件，起着将一次系统的大电流变换成二次系统的小电流，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行参数和故障情况，使测量仪表和继电器等二次侧的设备与一次侧高压设备在电气方面隔离，以保证工作人员的安全。同时，使二次侧设备实现标准化、小型化，结构轻巧，价格便宜，便于屏内安装，便于采用低压小截面控制电缆，实现远距离测量和控制。当一次系统发生短路故障时，能够保护测量仪表和继电器等二次设备免受大电流的损害。下面就有关电流互感器的选择和使用作一浅薄探讨，以飨各位读者朋友。 2电流互感器的原理 互感器，一般W1≤W2，可见电流互流感器为一“变流”器，基本原理与变压器相同，工作状况接近于变压器短路状态，原边符号为L1、L2，副边符号为K1、K2。互感器的原边串接入主线路，被测电流为I1，原边匝数为W1，副边接内阻很小的电流表或功率表的电流线圈，副边电流为I2，副边匝数为W2。原副边电磁量及规定正方向由电工学规定。 由原理可知，当副边开路时，原边电流I1中只有用来建立主磁通Φm的磁化电流I0，当副边电流不等于零时，则产生一个去磁磁化力I2W1，它力图改变Φm，但U1一定时，Φm是基本不变的，即保持I0W1不变，因为I2的出现，必使原边电流Il增加，以抵消I2W2的去磁作用，从而保证I0W1不变，故有：I1W1=I0W1+(-I2W2) (1) 即I0=I1+W2I2/W1 (2) 在理想情况下，即忽略线圈的电阻，铁心损耗及漏磁通可得： I1W1＝－I2W2 有：Il／I2＝－W2／W1 3 电流互感器的选择 3．1 电流互感器选择与检验的原则 1)电流互感器额定电压不小于装设点线路额定电压； 2)根据一次负荷计算电流IC选择电流互感器变化； 3)根据二次回路的要求选择电流互感器的准确度并校验准确度； 4)校验动稳定度和热稳定度。 3．2 电流互感器变流比选择 电流互感器一次额定电流I1n和二次额定电流I2n之比，称为电流互感器的额定变流比，Ki＝I1n／I2n ≈N2／N1。 式中，N1和N2为电流互感器一次绕组和二次绕组的匝数。 电流互感器一次侧额定电流标准比(如20、30、40、50、75、100、150(A)、2Xa／C)等多种规格，二次侧额定电流通常为1A或5A。其中2Xa／C表示同一台产品有两种电流比，通过改变产品顶部储油柜外的连接片接线方式实现，当串联时，电流比为a／c，并联时电流比为2Xa／C。一般情况下，计量用电流互感器变流比的选择应使其一次额定电流I1n不小于线路中的负荷电流(即计算IC)。如线路中负荷计算电流为350A，则电流互感器的变流比应选择400／5。保护用的电流互感器为保证其准确度要求，可以将变比选得大一些。 表1 电流互感器准确级和误差限值 3．3 电流互感器准确度选择及校验 所谓准确度是指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最大误差。我国电流互感器的准确度和误差限值如表1所示，对于不同的测量仪表，应选用不同准确度的电流互感器。

电子式电流互感器相关问题汇总

电子式电流互感器的定义 2000年，IEC根据基于光学和电子学原理的电流互感器(ECT)的发展趋势，制定了关于ECT的IEC60044-8标准，明确电子式电流互感器(Electronic Current Transformer: ECT)指采用传统电流互感器(CT),霍尔传感器、Rogowski线圈或光学装置作为一次转换部分，利用光纤作为一次转换器和一次转换器之间的传输系统，并且装有电子器件作测量信号的传输和放大，其输出可以是模拟量或数字量。由于其中某些类型要利用光学器件对电流传感且全部利用光纤传输信号，故电子式电流互感器亦称为光学电流互感器(Optical Current Transformer: OCT) 电磁互感器的优点在于性能比较稳定，适合长期运行.并且具有长期的运行经验。 电磁互感器的缺点： 磁式电流4.感器(Current Transformer: CT)己暴露出下述内在的致命弱点:1绝缘问题：传统电磁式电流互感器采用的空气绝缘，油纸绝缘，气体绝缘乃至串级绝缘都不能满足随电压等级日益增长而更为苛刻的运行条件，在超高压等级使用电磁式电流互感器会产生绝缘击穿的潜在危险;2误差问题：电磁式电流互感器的闭合铁芯由于电流的非周期分量作用而饱和，导磁率急剧降低，使误差在过渡过程中上升到不能允许的程度3铁磁谐振效应：由于电流互感器电感饱和作用引起的持续性、高幅值谐振过电压;4电磁式互感器含有铁芯，因此动态测量的范围小，频带窄面对暂态过程测量性能差；此外还有，输出端开路时导致高压危险; 体积重量均大，成本过高; 易产生干扰；不易与数字设备连接；因有绝缘油而导致易燃易爆炸等。已难以满足电力系统在线检测，高精度故障诊断，电力数字网发展需要 电子互感器的优点 1)数字化输出，简化了互感器与二次设备的接口，避免了信号在传输、储存 和处理中的附加误差，提高了系统可靠性。 2)信号光纤传输，抗电磁干扰性能好，在强电磁环境中保证信号的精确性 和可靠性。 3)无铁芯，不存在磁饱和、铁磁谐振现象，线性度好，绝缘简单，动态测量 范围大、频带宽、精度高。而且体积小、重量轻、低成本，减小了变电 站的面积，。 4)低压没有开路危险，没有因存在绝缘油而产生的易燃、易爆等危险 电子式电流互感器没有磁饱和、铁磁谐振等问题由于电磁式电流互感器使用了铁心，不可避免地存在磁饱和、铁磁共振和磁滞效应等问题，而电于式电流互感器采用的是磁光玻璃、光纤或电子线路。不存在这方面的问题。 电子式电流互感器绝缘结构简单，绝缘性能好。电磁式电流互感器的绝缘结构非常复杂，尤其是对于电压等级比较高的电流互感器来说，绝缘部分要消耗大量的电工材料，体积也非常庞大。而电子式电流互感器由于采用了光纤和比较轻便的绝缘子支往，其绝缘结构比较简单，绝缘性能也比较好、 (3)电子式电流互感器动态测量范围大，精度高。电网正常运行时，流过电流互感器的电流并不大，但短路电流一般很大，而且随着电网容量的增加，辣路故障时的电流越来越大。电磁式电流互感器f}I为存在磁饱和问题，难以实现大范围测量，不能同时满足高精度计量和继电保护的需要。电子式电流互感器有很宽的动态范围，测量额定电流的范围从几十安培至几千安培，过电流范围可达几万安墙。个电子式电流互感器可同时满足计量和继电保护的

电力系统暂态稳定实验

电力系统暂态稳定实验 一、实验目的 1．通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解，使课堂理论教学与实践结合，提高学生的感性认识。 2．学生通过实际操作，从实验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措施 3．用数字式记忆示波器测出短路时短路电流的非周期分量波形图，并进行分析。 二、原理与说明 电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动之后，各发电机能否继续保持同步运行的问题。在各种扰动中以短路故障的扰动最为严重。 正常运行时发电机功率特性为：P1＝（Eo×Uo）×sinδ1/X1； 短路运行时发电机功率特性为：P2＝（Eo×Uo）×sinδ2/X2； 故障切除发电机功率特性为： P3＝（Eo×Uo）×sinδ3/X3； 对这三个公式进行比较，我们可以知道决定功率特性发生变化与阻抗和功角特性有关。而系统保持稳定条件是切除故障角δc小于δmax，δmax可由等面积原则计算出来。本实验就是基于此原理，由于不同短路状态下，系统阻抗X2不同，同时切除故障线路不同也使X3不同，δmax也不同，使对故障切除的时间要求也不同。 同时，在故障发生时及故障切除通过强励磁增加发电机的电势，使发电机功率特性中Eo增加，使δmax增加，相应故障切除的时间也可延长；由于电力系统发生瞬间单相接地故障较多，发生瞬间单相故障时采用自动重合闸，使系统进入正常工作状态。这二种方法都有利于提高系统的稳定性。 三、实验项目与方法 （一）短路对电力系统暂态稳定的影响 1．短路类型对暂态稳定的影响 本实验台通过对操作台上的短路选择按钮的组合可进行单相接地短路，两相相间短路，两相接地短路和三相短路试验。 固定短路地点，短路切除时间和系统运行条件，在发电机经双回线与“无穷大”电网联网运行时，某一回线发生某种类型短路，经一定时间切除故障成单回线运行。短路的切除时间在微机保护装置中设定，同时要设定重合闸是否投切。 在手动励磁方式下通过调速器的增（减）速按钮调节发电机向电网的出力，测定不同短路运行时能保持系统稳定时发电机所能输出的最大功率，并进行比较，分析不同故障类型对暂态稳定的影 为系统可以稳定输出的极限，注意观察有功表响。将实验结果与理论分析结果进行分析比较。P max 的读数，当系统出于振荡临界状态时，记录有功表读数，最大电流读数可以从YHB－Ⅲ型微机保护装置读出，具体显示为： GL-三相过流值 GA- A相过流值

简单电力系统暂态稳定性计算与仿真

中南大学CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 本科毕业论文(设计) 论文题目简单电力系统暂态稳定性计算与仿真 学生姓名李妞妞 指导老师 学院中南大学继续教育学院 专业班级电气工程及其自动化2014专升本 完成时间2016年5月1日

毕业论文（设计）任务书 函授站(点): 江西应用工程职业学院继续教育分院专业: 电气工程及其自动化 注：本任务书由指导教师填写并经审查后，一份由学生装订在毕业设计（论文）的封面之后，原件存函授站。

毕业设计（论文）成绩单

摘要 随着电力工业的迅速发展，电力系统的规模日益庞大和复杂，出现的各种故障，会给发电厂以及用户和电厂内的多种动力设备的安全带来威胁，并有可能导致电力系统事故的扩大，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，迫切要求运用电力仿真来解决这些问题，依据电网用电供电系统电路模型要求，因此，论文利用MATLAB 的动态仿真软件Simulink搭建了单机—无穷大电力系统的仿真模型，能够满足电网可能遇到的多种故障方面运行的需要。 论文以MATLAB R2009b电力系统工具箱为平台，通过SimPowerSyetem 搭建了电力系统运行中常见的单机—无穷大系统模型，设计得到了在该系统发生各种短路接地故障并故障切除的仿真结果。 本文做的主要工作有： （1）Simulink下单机—无穷大仿真系统的搭建 （2）系统故障仿真测试分析 通过实例说明，若将该方法应用到电力系统短路故障的诊断中，快速实现故障的自动诊断、检测，对于提高电力系统的稳定性具有十分重要的意义。 关键词:电力系统；暂态稳定；MATLAB；单机—无穷大；