CT饱和对电动机差动保护的影响和仿真开题报告

 2022-09-26 14:41:54

1. 研究目的与意义

差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作、保护范围明确、动作不需延时,一直用变压器做主保护。另外差动保护还有线路差动保护、母线差动保护等等。

电流互感器(简称CT)是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器,大电流经过互感器转换为小电流,电流互感器一次侧接在一次系统,二次侧接测量仪表、继电保护等。当CT发生饱和时,它对差动保护造成一定的影响,可能造成继电保护误动作、拒动或延迟动作,对设备造成一定的影响。

随着我国电网输电等级不断提高,抗CT饱和的性能日益提高,但是CT饱和造成差动保护误动等干扰情况时有发生,对电网和设备造成了一定的损失,如何解决CT饱和对差动保护的影响也因此成了一个重要的课题。

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2. 课题关键问题和重难点

课题关键问题是研究CT饱和对电动机差动保护的影响,通过阅读文献和参考资料对CT饱和、差动保护以及CT饱和对差动保护的影响要有一定的了解并进行一定的概括和综述,了解CT饱和的原因、CT饱和的现象。目前科学家和学者对CT饱和有那些研究和解决办法,当发生CT饱和时如何判断差动保护是否误动,以及用MATLAB仿真工具进行仿真。

课题的难点是如何使用MATLAB等仿真工具对CT饱和进行辨别。CT饱和对高压电动机差动保护的影响进行仿真分析,如果检测到波形是CT饱和,波形怎么弥补,怎么防止差动保护误动或拒动。如何拟定较为适用合理的解决方案,以及我可以通过什么办法来解决CT饱和对差动保护的影响。

3. 国内外研究现状(文献综述)

差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的,当变压器正常工作或区外故障时,将其看作理想变压器,则流入变压器的电流和流出电流(折算后的电流)相等,差动继电器不动作。当变压器内部故障时,两侧(或三侧)向故障点提供短路电流,差动保护感受到的二次电流的和正比于故障点电流,差动继电器动作。差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时,一直用做变压器的主保护。另外差动保护还有线路差动保护、母线差动保护等[1][2]

电流互感器(简称CT)是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器,大电流经过互感器转换为小电流,电流互感器一次侧接在一次系统,二次侧接测量仪表、继电保护等。由于铁心的非线性特性,正常情况下不会发生CT饱和,但是当系统发生严重的故障,磁通很快达到饱和,励磁电流增大,使CT的输出电流波形产生畸形。电流互感器的饱和可分为两类:一类称为稳态饱和,当电流互感器通过的稳态对称短路电流产生的二次电动势超过一定值时,互感器铁心将开始出现饱和。这种饱和情况下的二次电流特点是:畸变的二次电流呈脉冲形,正负半波大体对称。对于反应电流值的保护,如过电流保护和阻抗保护等,饱和将使保护灵敏度降低。对于差动保护,差电流取决于两侧互感器饱和特性的差异。另一类称为暂态饱和,短路电流一般含有非周期分量,这将使电流互感器的传变特性严重恶化。原因是电流互感器的励磁特性是按工频设计的,在传变等效频率很低的非周期分量时,铁心磁通(即励磁电流)需要大大增加。非周期分量导致互感器暂态饱和时二次电流波形是不对称的,开始饱和的时间较长。但铁心有剩磁时,将加重饱和程度和缩短开始饱和时间。当出现饱和状态,对保护装置的正确动作造成影响,可能造成继电保护误动作、拒动或延迟动作,也会降低故障测距的准确度[2-7][11]

随着科学技术的不断进步,电力水平不断提高,国内外的专家和学者对电流互感器(CT)饱和的问题不断的研究,取得了一些成果,大致可以分为软件和硬件两方面。硬件方面如采用光电互感器,它是传统互感器与光纤通信技术的结合,可以有效的解决CT饱和的问题。也可以增大保护级CT的变比,只要变比合适,就可避免绝大多数情况下CT饱和的发生,但是增大变比会对CT二次回路和继电保护装置的运行监视带来负面的影响。还可以通过限制短路电流和减小电流互感器的二次负载来解决CT饱和。软件方面则是增强继电保护装置抗饱和的能力。采用对电流饱和不敏感的保护原理和保护判据、采用对CT饱和不敏感的数字式保护装置以及有效的利用电流不饱和段的信息来解决CT饱和[2][6]

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4. 研究方案

先对CT饱和或特性不一致就有可能造成差动保护误动或拒动进行一般论述,再利用利用MATLAB仿真技术建立一个系统仿真模型,对电流互感器的饱和特性进行仿真,分析电流互感器饱和对高压电动机差动保护的影响。然后采用对电流饱和不敏感的保护原理和保护判据、对CT饱和不敏感的数字式保护装置以及有效的利用电流不饱和段的信息等方法来解决CT饱和。

5. 工作计划

第1周:查找资料。

第2周:阅读理解资料,完成资料翻译。

第3周:新知识学习,对CT饱和、差动保护以及CT饱和对差动保护的影响要有一定的了解并进行一定的概括和综述,了解目前科学家和学者对CT饱和有那些研究和解决办法,当发生CT饱和时如何判断差动保护是否误动,以及如何用MATLAB仿真工具进行仿真。

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