ECT高精度数字积分算法与隔离开关开合时抗干扰技术研究

摘要

在国家电网公司大力推进坚强智能电网建设的背景之下，电子式互感器由于其绝缘结构简单，动态范围大，体积小，质量轻，输出信号可以直接输入微机化计量和保护设备接口等优点，而被广泛的应用到智能变电站中。电子式互感器作为一种电气测量装置，其最主要的特性需求为两点：一是测量的准确性；二是运行的稳定性。 当前，空心线圈的技术与理论较为完备，数字量亦成为智能电网的技术特点，因而数字积分器的精度是互感器整体精度中的一个关键环节。并且随着变电站电压等级的不断提高，导致变电站电磁环境愈发复杂。并且隔离开关的开合、雷击，设备操作和故障等因素导致电子式互感器在实际运行过程中受到了一系列的电磁干扰问题。因此本文针对电子式电流互感器的这两点核心特性展开了深入的研究。主要研究内容如下： 1.对电子式电流互感器的数字积分原理进行了详细的介绍和分析，为后文提出改进算法提供理论基础。并且针对电子式电流互感器运行过程中存在的电磁干扰问题，结合其工作原理和结构特性，从电磁干扰机理上来进行展开研究，并提出切实可行的抗干扰措施。 2.提出一种基于变步长原理的改进型高精度数字积分算法，根据变步长求积算法的原理，在积分过程中，每次求积分都在上一次积分的基础上将积分步长分半处理，反复利用积分公式，直到相邻两次积分结果相差绝对值小于允许误差，则停止积分。以此来提出一种具有高精度、低计算量特性的改进算法，仿真实验证明：在噪声、谐波等条件测试下，该算法都具有良好的特性，相对于一些改进传递函数也有较好的频率特性。 3.建立隔离开关开合容性小电流试验，根据试验结果在ATP-EMTP中进行建模，建模仿真后的结果与试验结果进行对比，看是否符合工程现场运行的实际情况。在此基础上对空心线圈进行建模，计算空心线圈的参数，并以等效电路来代替空心线圈。再以隔离开关开合情况下的输出作为激励，来分析空心线圈在隔离开关开合情况下的感应输出，最后分析感应输出对后续采集单元的影响。 4.提出抗干扰措施与优化，在空心线圈后续电路中添加RC无源滤波电路，加低通滤波电路可有效降低空心线圈的高频感性输出的幅值，但随着RC滤波电路上限截止频率的增大，其滤高频的效果也变差。因此又提出了在电路中加入 TVS 管来对暂态过电压进行钳制，但仿真结果依然不能达到预期效果。最终采用 RC 滤波和 TVS管相结合的方案，仿真结果达到了理想的效果。

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