1、范文最新推薦電流互感器的特性及其對保護的影響摘要電流互感器是電力系統中較為重要的高壓電氣 設備之一，它被廣泛地應用于繼電保護、電流測量和 電力系統分析應用中，其一次側與一次系統串聯，二 次側接測量儀表與或者繼電保護，為測量儀表、繼電 保護等二次電氣設備獲取一次回路的信息。電流互感器在正常運行時，它能夠準確的傳變一次 系統的電流量。但由于電流互感器主要是由非線性的 電磁元件組成的，當故障發生時，非線性元件會使互 感器的鐵心飽和，導致電流互感器的二次側電流無法 真實的反映一次側電流的變化情況。本主要對電流互 感器的穩態和暫態特性進行分析，并通過建模仿真來 觀察飽和電流互感器的特性及其對電流速斷和電

2、流差 動保護的影響，最后提出幾種降低電流互感器飽和影 響的措施。12330關鍵詞電流互感器穩態暫態保護建模仿真影響措施畢業設計說明書（論文）外文摘要TitleThe Characteristics of Current Tansfomers and its impact on ProtectionsAbstractCurrent transformers are one kind of important high voltage electrical equipment in power system,they are widely used in relay protection、curr

3、ent measurement and analysis applications of power system. Their primary sides are connected with primary systems, and their second sides are connected with measuring instruments or protection equipments, obtaining the primary information for those second electricalequipments,such as measuringinstru

4、ments andrelay protections.When currenttransformer work in normal operation, they can transmit the current of the primary system accurately. Since a current transformer is mainly composed of nonlinear electromagnetic elements, when a fault occurs, the nonlinear elements may make the transformer core

5、范文最新推薦 saturated, and then result in that the current of the second side cannot reflect the real current changes of the primary side of the current transformer. This paper primary analysises the steady state and transient characteristics of a current transformer,then observes the characteristics of

6、a saturation current transformer and its influence on instantaneous overcurrent protection and current comparison protection by moldeling and simulating,finally recommend some methods to reduce the influence of its saturation.4.1.3電流速斷保護的動作仿真284. 2電流互感器對差動保護的影響314. 2.1電流差動保護整定計算324. 2.2電流互感器對電流差動保護的

7、影響344. 2.3電流差動保護的動作仿真374. 3電流互感器對其他保護的影響424. 4降低電流互感器飽和對繼電保護影響的措施43結論44致謝45參考文獻461緒論近年來，隨著電力技術的飛速發展，電力系統各電 氣設備的額定電壓和額定電流都得到大大的提高。然 而，由于電力系統是通過區域聯網運行的，導致短路 電流也被大大的增加了。因此必須努力提高并且改進 高壓設備的性能，使電力系統中各個電氣設備都能夠 滿足電力系統的運行要求。在眾多的電氣設備中，電 流互感器是其中一種非常重要的高壓設備，下面本論 文將對電流互感器及其特性對保護的影響進行研究分范玄最新推薦析。1.1電流互感器的應用與發展電流互感

8、器是按一定的比例和準確度來變換電流大 小的儀器，它由鐵心、一次線圈、二次線圈、接線端 子以及絕緣支持物組成1。電流互感器在電力系統中 應用非常廣泛，其主要作用有：隔離測量回路與高壓 電網；將高壓電網上的大電流轉換為小電流供給測量 儀表或者繼電保護裝置。由于電流互感器對電力系統 有著不可或缺的作用，在隨著時代與科技發展的同時， 電流互感器的性能也得到了改進。傳統的電流互感器是電磁感應式的，它的主要優點 在于性能比較穩定，適合長期運行，并且具有長期的 運行經驗。但是隨著電力系統的發展，和繼電保護、 電氣設備自動化程度及電力系統絕緣等級的提高，還 有超高壓輸電網絡的建設，電磁式電流互感器的缺點 已經

9、越來越明顯了。它的絕緣性能、造價、精度和檢 修方面上的問題逐漸滿足不了電力系統的運行要求， 因此新式的電子式電流互感器出爐了，以彌補傳統電磁式電流互感器的不足2。電流互感器作為配電系統中供測量和保護用的電氣 設備，是供給繼電保護和監控系統判別系統運行狀態 的重要組件。繼電保護裝置的主要任務是能夠在被保 護設備發生故障或者不正常工作狀態下，作用于開關 跳閘或者發出警告信號。因此，需要將設備上的電流 引人保護裝置，該任務一般都是由電流互感器來完成 的，即將高壓電路上的大電流轉換為低壓回路上的小 電流，然后再送到繼電器。所以，電流互感器的特性對 繼電保護裝置來說是非常的重要的。繼電保護對電流 互感器

10、的基本要求就是電流互感器能夠真實地反映一 次電流的波形，特別是在故障時，不僅要求反映故障 電流的大小，還需要反映電流的相位和波形，甚至反 映電流的變化率。因此要求電流互感器的特性能滿足 繼電保護靈敏度的要求。與此同時，電流互感器的準 確度與短路電流有很大關系，對于特性不良的電流互 感器，其準確度會大大降低，使繼電保護不能可靠工 作6。范文最新推薦13MATLAB-Simulink的應用介紹本課題使用的系統仿真軟件是 MATLAB R2007b-Simulink，它的界面友好，使用方便，并且易 于掌握。MATLAB-Simulink是一個用來進行動態系統仿真、 建模和分析的集成軟件包，它不僅支持

11、線性系統的仿 真，還支持非線性系統的仿真，它既可以進行連續系 統的仿真，也可進行離散系統的仿真或者兩者混合的 系統仿真，同時它還支持具有多種采樣速率的系統的 仿真。Simulink比傳統仿真軟件包更加的直觀、方便 和靈活，它充分地利用了圖形窗口技術,使用戶可以很 容易的用鼠標拖拉來創建線性的、離散的、連續的和 混合的模型。同時Simulink還可以和C等其他軟硬件 進行數據傳遞，從而能夠很方便地完成仿真工作。本 課題研究主要用到的是其中的SimPowerSystems模塊 庫。SimPowerSystems（即電力系統建模仿真工具 ）是在 Simulink環境下進行電力系統建模和仿真的工具。該

12、 模塊庫包含了電力系統中較常見的元器件，并且以直 觀易用的圖形方式來對電力系統進行模型描述。其模 型可與Simulink中其它模塊相連接應用，進行一體化 系統的動態分析。SimPowerSystems的出現，為電力系 統中的發電和輸變電系統，還有電力的分配計算方面 提供了強有力的解決方法。第3章進一步用Simulink建模仿真分析了電流互 感器的特性，它的特性主要分兩種，一種是穩態飽和 特性，另一種是暫態飽和特性，還有一個特殊飽和情 況電流互感器二次側開路引起的電流 互感器飽和。第4章在第3章的基礎上，重點仿真分析電流互感 器飽和對電流速斷保護和電流差動保護的影響，并理 論分析其對距離保護和微

13、機保護的影響，最后總結電 流互感器飽和的防治措施。2電流互感器的才既況范文最新推薦電流互感器(Current Transformer)簡稱CT,是利用電 磁感應原理將一次回路的大電流成正比的變換為二次 側的小電流以供給測量儀器儀表和繼電保護裝置的電 氣設備。普通電流互感器的結構較為簡單，由相互絕緣的一 次繞組、二次繞組、鐵心以及構架、殼體、接線端子 等組成。其工作原理與變壓器基本相同，一次繞組的 匝數 較少，直接串聯于一次系統的電源線路中；二次 繞組的匝數較多，與測量儀器儀表、繼電器和變送器 等二次電氣設備作為二次負荷 串聯在形成閉合回路， 普通電流互感器的結構見圖2.1。圖2.1普通電流互感

14、器的結構圖由于一次繞組與二次繞組的安培匝數相等，因此電 流互感器額定電流比為。在實際運行中，電流互感器 的負荷阻抗很小，二次繞組接近于短路狀態，因此相 當于一個短路運行的變壓器。2. 1電流互感器的工作原理圖2.2是電流互感器的基本電路。圖2.2電流互感器的基本電路為一次電流；為二次電流；為一次繞組；為二次 繞組；為負荷阻抗電流互感器的一次繞組和二次繞組是在同一磁路閉 環鐵心上的。如果電流互感器的一次繞組帶電而二次 繞組開路，那么電流互感器成了一個帶鐵心的電抗器。 電流互感器的一次繞組中的電壓降會等于鐵心磁通在 該繞組中引起的電動勢，同時鐵心磁通也會在二次繞 組中感應出相應的電動勢。如果電流互

15、感器的二次繞范文最新推薦組的回路通過一個阻抗形成閉和回路，那么電流互感 器的二次回路中將產生一個電流，這個電流在鐵心中 產生的磁通趨向于抵消一次繞組中電流產生的磁通。當忽略電流互感器的誤差時，一次回路的電流與二次 回路電流的比值會等于二次繞組匝數與一次繞組匝數 的比值，即8。已經知道電流互感器的工作原理和普通變壓器的工 作原理基本相同，即理想電流互感器兩側的額定電流 大小和它們的繞組匝數成反比，。理想電流互感器的 基本電路如圖2.4所示。圖2.4理想電流互感器的基本電路從上圖2.4理想電流互感器的基本電路中，可以求 出一次側磁感應強度為：(2.1)對式（2.1）的時間進行取導數，即可看出磁感應

16、強 度的變化速度與電流的變化速度成正比，如式（2.2） 所示。（2.2）此時，一次側線圈上的感應電動勢為：（2.3）由于磁感應強度的變化會在二次回路感應出相應的 電動勢，此時電動勢所產生的磁感應強度方向總是與 一次側電流所產生的磁感應強度的方向相反，因此相 互抵消。（2.4）對于理想電流互感器，在沒有任何損耗，也沒有內 阻和負載電阻的情況下，由能量守恒定律可知，電流 互感器兩側的功率相等，即：(2.5)當 趨于0時，電流互感器即為理想電流互感器。由上式可知，越接近0,則電流互感器的一、二次 側的電流變比誤差越小。若要減小此誤差，可以增大 二次線圈匝數，增大鐵芯的橫截面積，或者增大磁導 率，以及

17、減小二次側阻抗值。實際的電流互感器除了有變比的誤差之外，還有相 角的誤差。設，取樣電阻上測得的電壓為，則此時測得的電流 應該是：（2.10）上式中 為二次繞組的電感值。通過上式（2.10），可作出電流互感器二次側的向量圖2.6如下:圖2.6電流互感器的二次側角差由上圖2.6中可以看出，電流向量的夾角。可以得 出，二次繞組的電感值越大，則個夾角也會越大。 這個夾角，稱為電流互感器的角差。2. 3電流互感器的用途為了保證電力系統的安全經濟運行，必須對電力系 統各設備的運行情況進行監視控制和測量但一般的 測量儀器和保護裝置是不能直接接入一次高壓線路的, 而需要將一次系統的大電流按比例變換成小電流，再

18、 供給測量儀表和保護裝置使用。因此電流互感器的作 用便是將一次系統高壓電路上的大電流，準確地變換 為二次低壓電路上的小電流，以供給測量儀表和繼電 保護裝置（我國規定電流互感器的二次額定電流為5A 或者1A）。此外一次線路上的電壓都比較高，如果直接進行測 量是非常危險的，因此電流互感器除了變流還起到電 氣隔離作用。電流互感器通過隔離高低壓電路，來保 證二次電氣設備和工作人員的安全，避免測量儀表和 繼電保護裝置直接受到電流的危害，同時也有利于測 量儀表及繼電器的標準化9。在電力系統中，電流互感器為了給測量儀表、繼電 保護等二次設備提供電氣一次回路電流信息，其一次 側接在一次系統，二次側接測量儀表、

19、繼電保護等。所 以電流互感器又分為兩種：一種是測量用電流互感器; 另一種是保護用電流互感器。測量用電流互感器的作 用是計量（計費）和測量運行設備的電流；保護用電 流互感器主要與繼電保護裝置配合，在線路發生短路 過載等故障時，向繼電保護裝置提供信號以切除故障 電路，達到保護供電系統安全的效果。本課題研究的 電流互感器主要是其特性對電力系統保護的影響，因 此屬于保護用電流互感器一類。電流互感器的飽和問題是普遍存在的，其飽和情況 一般分為兩類：一類是大容量短路穩態對稱電流引起 的，稱為穩態飽和；另一類是短路電流中含有的非周 期分量以及鐵芯中存在的剩磁引起的，稱為暫態飽和。 接下來將用MATLAB-S

20、imulink建模仿真，并進一步研 究分析電流互感器的飽和特性。最后得到的系統模型 圖如下：圖3.2電流互感器飽和特性仿真模型在上圖3.2中電流互感器的系統模型中，各個元器 件的選擇和參數設置及其應用方式具體如下：1）電源：使用 Simpowersystems 中 Eectrical Sources 的交流電壓模塊AC Voltage Source，其中電壓峰值設 為，頻率為，初始相角為0；2）并聯電抗器：選用 Simpowersystems 中 Elements 的支路串聯RLC元件Series RCL Branch作為電抗器， 其額定容量為，額定電流為，品質因素為，其中電阻值為，電感值為；

21、3）電流互感器：選擇 Simpowersystems 中 Elements 的飽和 變壓器Saturable Transformer，設置其額 定電流 比設為，額定容量為，一次繞組為單匝，二次繞組 為400匝，一、二次繞組中，而其鐵芯損耗電阻；4）負荷阻抗： 還是用 Simpowersystems 中 Elements 的支路串聯RLC元件Series RCL Branch，將它設置為 純電阻的負載；5）斷路器：采用 Simpowersystems 中 Elements 的斷 路器元件Breaker，將電流互感器一次側的斷路器初始 狀態設置為0，開關切換時間設置為，而將電流互感 器二次側的斷路器的初始狀態設置為1，其開關切換 時間為；6）測量儀表：應用 Simpowersystems 中 Measurements 的電流測量模塊Current Measurement或者電壓測量模 塊 Voltage Measurement，再或者萬用表 Multimeter，分 別可用來測量電流、電壓和磁通，磁通的基準值為，由于，因此磁通的基準值為；7）顯示器：使用 Simulink 中的 Commonly Used Blocks 的示波器Scope，用來顯示電流、電壓或者磁通的波 形變化；31電流互感器的穩態飽和特性電流