一种电流互感器工频震荡运行的幅值稳定方法与流程

1.本发明属于电流互感器技术领域，具体涉及一种电流互感器工频震荡运行的幅值稳定方法。


背景技术：

2.变电站工程现场中，电流互感器依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流，并与二次侧装置的正确运行是一个密切联系的整体，直接关系二次侧装置能否正确运行。现阶段，在变电站投运前的工程现场中，为了使电流互感器输出电流，通常采用大电流发生器的方法，但该方法既存在人身风险高、设备昂贵、重量大、易损坏的风险。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电流互感器工频震荡运行的幅值稳定方法，能够使得继电保护及自动化设备便捷地产生可供调试的电流。
4.本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
5.一种电流互感器工频震荡运行的幅值稳定方法，其特征在于：所述方法的步骤为：
6.s1、根据互感器本体传递函数，得到互感器各参数数学关系；
7.s2、工频震荡输出波形幅值纠偏方法；
8.s3、工频震荡控制策略。
9.而且，所述步骤s1具体为：
10.在互感器的rlc输入输出二端口无源网络中，lh表示高压侧电感，rh表示高压侧电阻，l
l
表示低压侧折算后的电感，r
l
表示低压侧折算后的电阻，rlc输入输出无源网络用复数阻抗表示后的电路图中，
[0011][0012]
z2＝(lh+l
l
)s+rh+r
l
(2)；
[0013][0014]
其中：s表示复频率，可得：
[0015][0016]
当输入波形为尖峰脉冲，即ui(t)＝δ(t)；
[0017]
根据拉普拉斯变换公式，ui(s)＝1，上式变为：
[0018]
[0019]
根据拉氏变换对照表，上式形式满足阻尼比固有频率根据拉氏变换对照表，的拉氏反变换的时域表达式为：
[0020][0021]
因此，
[0022]
式中：
[0023][0024][0025][0026]
而且，所述步骤s2具体为：
[0027]
由于uo(t)＝asinωt
·
e-τt
，工频叠加前，波形极大值分别为：
[0028][0029]
波形极小值分别为：
[0030][0031]
正轴极大值与极大值叠加时，正轴等比数列首项为公比为幅值为
[0032]
负轴极小值与极小值叠加时，负轴等比数列首项为公比为幅值为
[0033]
显然
[0034]
此时叠加到的波形正半轴幅值与负半轴幅值不相等。
[0035]
为了克服出现的输出波形幅值偏差，本方法采用冲击侧交替冲击，使得二次侧极大值与极小值交替叠加，正轴等比数列首项为公比为幅值为
[0036][0037]
负轴极小值与极大值叠加，等比数列首项为公比为幅值为
[0038][0039]
显然，
[0040]
此时叠加到的波形正半轴幅值与负半轴幅值相等。
[0041]
整理得工频震荡输出波形幅值纠偏表达式为：
[0042][0043]
而且，所述步骤s3具体为：
[0044]
若二次侧输出波形频率为工频频率，即：
[0045][0046]
可得幅值与系统参数的关系式为：
[0047][0048]
可得：
[0049]
4c2(lh+l
l
)-c
22
(rh+r
l
)2＝16π2f2c
22
(lh+l
l
)2(13)
[0050]
设
[0051]
则：4c2(lh+l
l
)-c
22
(lh+l
l
)2k2＝16π2f2c
22
(lh+l
l
)2[0052]
可得：
[0053]
此时，c2与lh+l
l
反比例调节，可使频率为工频，
[0054]
将式(14)(15)带入式(10)，可得：
[0055][0056]
可见，调节参数k，尖峰脉冲工频激励下的电流互感器输出电压波形为幅值可调节，初相角为0度的正弦波，其幅值：
[0057][0058]
本发明的优点和有益效果为：
[0059]
本发明的电流互感器工频震荡运行的幅值稳定方法，通过为电流互感器一次侧施加正负交替的工频尖峰脉冲激励，从而使二次产生线性可调节的工频震荡电压，用于驱动阻抗产生电流，创造在变电站送电前，将电流互感器的输出电流用于整组传动调试二次设备全部模拟投入运行的工作条件，并对该方法进行了充分的理论分析；基于此，将互感器与二次设备整组调试，一次设备来电前，全部二次设备模拟投入运行成为可能，充分验证二次设备切实准确为一次设备提供保护及测控的功能，二次设备模拟投运后极大缩短变电站一次设备送电的时间，降低电流互感器开路、向量错误等送电风险。
附图说明
[0060]
图1为本发明互感器的rlc输入输出无源网络图；
[0061]
图2为本发明互感器的rlc复数阻抗无源网络图。
具体实施方式
[0062]
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
[0063]
一种电流互感器工频震荡运行的幅值稳定方法，其特征在于：所述方法的步骤为：
[0064]
s1、根据互感器本体传递函数，得到互感器各参数数学关系；
[0065]
在互感器的rlc输入输出二端口无源网络中，lh表示高压侧电感，rh表示高压侧电阻，l
l
表示低压侧折算后的电感，r
l
表示低压侧折算后的电阻，rlc输入输出无源网络用复数阻抗表示后的电路图中，
[0066][0067]
z2＝(lh+l
l
)s+rh+r
l
(2)；
[0068][0069]
其中：s表示复频率，可得：
[0070][0071]
当输入波形为尖峰脉冲，即ui(t)＝δ(t)；
[0072]
根据拉普拉斯变换公式，ui(s)＝1，上式变为：
[0073]
[0074]
根据拉氏变换对照表，上式形式满足阻尼比固有频率根据拉氏变换对照表，的拉氏反变换的时域表达式为：
[0075][0076]
因此，
[0077]
式中：
[0078][0079][0080][0081]
s2、工频震荡输出波形幅值纠偏方法；
[0082]
由于uo(t)＝asinωt
·
e-τt
，工频叠加前，波形极大值幅值分别为：
[0083][0084]
波形极小值幅值分别为：
[0085][0086]
正轴极大值幅值与极大值幅值叠加时，正轴等比数列首项为公比为幅值为
[0087]
负轴极小值幅值与极小值幅值叠加时，负轴等比数列首项为公比为幅值为
[0088]
显然
[0089]
此时叠加到的波形正半轴幅值与负半轴幅值不相等。
[0090]
为了克服出现的输出波形幅值偏差，本方法采用极大值与极小值交替叠加，正轴
等比数列首项为公比为幅值为
[0091]
负轴极小值与极大值叠加，等比数列首项为公比为幅值为
[0092][0093]
显然，
[0094]
此时叠加到的波形正半轴幅值与负半轴幅值相等。
[0095]
整理得工频震荡输出波形幅值纠偏表达式为：
[0096][0097]
s3、工频震荡控制策略。
[0098]
若二次侧输出波形频率为工频频率，即：
[0099][0100]
可得幅值与系统参数的关系式为：
[0101][0102]
可得：
[0103]
4c2(lh+l
l
)-c
22
(rh+r
l
)2＝16π2f2c
22
(lh+l
l
)2(13)
[0104]
设
[0105]
则：4c2(lh+l
l
)-c
22
(lh+l
l
)2k2＝16π2f2c
22
(lh+l
l
)2[0106]
可得：
[0107]
此时，c2与lh+l
l
反比例调节，可使频率为工频，
[0108]
将式(14)(15)带入式(10)，可得：
[0109][0110]
可见，调节参数k尖峰脉冲工频激励下的电流互感器输出电压波形为幅值固定，初相角为0度的正弦波，其幅值：
[0111][0112]
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

技术特征：
1.一种电流互感器工频震荡运行的幅值稳定方法，其特征在于：所述方法的步骤为：s1、根据互感器本体传递函数，得到互感器各参数数学关系；s2、工频震荡输出波形幅值纠偏方法；s3、工频震荡控制策略。2.根据权利要求1所述电流互感器工频震荡运行的幅值稳定方法，其特征在于：所述步骤s1具体为：在互感器的rlc输入输出二端口无源网络中，l
h
表示高压侧电感，r
h
表示高压侧电阻，l
l
表示低压侧折算后的电感，r
l
表示低压侧折算后的电阻，rlc输入输出无源网络用复数阻抗表示后的电路图中，z2＝(l
h
+l
l
)s+r
h
+r
l
(2)；其中：s表示复频率，可得：当输入波形为尖峰脉冲，即u
i
(t)＝δ(t)；根据拉普拉斯变换公式，u
i
(s)＝1，上式变为：根据拉氏变换对照表，上式形式满足阻尼比固有频率根据拉氏变换对照表，的拉氏反变换的时域表达式为：因此，式中：
3.根据权利要求1所述电流互感器工频震荡运行的幅值稳定方法，其特征在于：所述步骤s2具体为：由于u
o
(t)＝asinωt
·
e-τt
，工频叠加前，波形极大值幅值分别为：波形极小值幅值分别为：正轴极大值幅值与极大值幅值叠加时，正轴等比数列首项为公比为幅值为负轴极小值幅值与极小值幅值叠加时，负轴等比数列首项为公比为幅值为显然此时叠加到的波形正半轴幅值与负半轴幅值不相等。为了克服出现的输出波形幅值偏差，本方法采用极大值与极小值交替叠加，正轴等比数列首项为公比为幅值为负轴极小值与极大值叠加，等比数列首项为公比为幅值为显然，此时叠加到的波形正半轴幅值与负半轴幅值相等。整理得工频震荡输出波形幅值纠偏表达式为：
4.根据权利要求1所述电流互感器工频震荡运行的幅值稳定方法，其特征在于：所述步骤s3具体为：若二次侧输出波形频率为工频频率，即：可得幅值与系统参数的关系式为：可得：4c2(l
h
+l
l
)-c
22
(r
h
+r
l
)2＝16π2f2c
22
(l
h
+l
l
)2(13)则：4c2(l
h
+l
l
)-c
22
(l
h
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l
)2k2＝16π2f2c
22
(l
h
+l
l
)2可得：此时，c2与l
h
+l
l
反比例调节，可使频率为工频，将式(14)(15)带入式(10)，可得：可见，调节参数k，尖峰脉冲工频激励下的电流互感器输出电压波形为幅值可调，初相角为0度的正弦波，其幅值：

技术总结
本发明涉及一种电流互感器工频震荡运行的幅值稳定方法，包括S1、根据互感器本体传递函数，得到互感器各参数数学关系；S2、工频震荡输出波形幅值纠偏方法；S3、工频震荡控制策略。本发明设计科学合理，通过为电流互感器一次侧施加工频尖峰脉冲激励，使二次产生线性可调节的工频震荡电压，用于驱动阻抗产生电流，创造在变电站送电前将电流互感器的输出电流用于整组传动调试二次设备全部模拟投入运行的工作条件；将互感器与二次设备整组调试，一次设备来电前，全部二次设备模拟投入运行成为可能，二次设备模拟投运后极大缩短变电站一次设备送电的时间，降低电流互感器开路、向量错误等送电风险。等送电风险。等送电风险。


技术研发人员：甄国栋 张昌钦 种浩程 林蒙 殷学功 崔岩 刘宇浩 孟天宇 孙沛川 刘雪飞 王杰 郭凯 姚泰昂 刘东
受保护的技术使用者：国网天津市电力公司 国家电网有限公司
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/8/5