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电流互感器对高频信号传变的MATLAB仿真研究

引言电流互感器是电力系统中二次设备获取一次电路电流信息的重要传感器[1]。可分为测量电流互感器和保护电流互感器两种类型。测量电流互感器的作用将电流转换为二次侧测量仪器,用于测量和监测电力系统正常运行状态下的电流。保护互感器的作用是通过信号将故障处的电流传输到电力系统异常运行或故障状态下的继电保护装置,统的保护。保护电流互感器分为P类电流互感器和TP类电流互感器。保护P电流互感器由于其自身的特感器在电力系统短路时会产生大量的剩磁,容易产生磁饱和。而TP类电流互感器的耐饱和性显著提高,饱和点电压升高,饱和时间延长。随着超高压和特高压技术的发展,电力系统一次测量的电压和电流越来越大,特别是当系统短路时,一次测量会产生几次kA短路电流需要电流互感器将大电流转护,电流互感器需要将大电流转将大电流转换为小电流,同时保持良好的信号传输特性[2]。本文以行波测距为例,重点分析了系统故障后电流互感器的高频暂态特性。考虑到行波信号在高频条件下的大衰减和畸变,在研究过程中接下来的信号进行了研究ms随着时间的推移,电流互感器仍在线性区域工作,无需考虑饱和对研究的影响[3]。类比于工频TA最终建立了等效电路模型TA高频临态数学模型。通过matlab仿真证明了它具有良好的高频传输特性。电磁电流互感器是我国广泛使用的电流互感器,主要由闭合铁芯和绕组组成,根据电磁感应原理进行电流转换[4]。图1显示了电流互感器的等效电路图。图1电流互感器等效电路Es:二次侧感应电势;Us:二次侧负载电压;Ip:一次侧电流;Is:二次侧全电流;Ie:励磁电流;Kn:互感器变比;Xct:二次绕组电抗;Rct:二次绕组电阻;Zb:二次负载阻抗;Ze:励磁阻抗。其中Kn=N2/N1,Ib=Ip/Kn。通常,互感器一次绕组匝数(N1)很少,使用时需要串在一次回路中。二次侧绕组匝数(N二、二次测量、保护回路串较多。由于电流互感器负责将一次侧大电流转换为二次侧小电流,因此二次侧不能开路[5]。如图2所示TA工频等效电路。其中Lm为激磁电感,Rm激磁电阻,Rb二次负载电阻,Lb二次负载电感。一般二次绕组漏感很小,可以忽略不计。图2TA本文研究的工频等效电路由于其在传播过程中的显著衰减和畸变,往往只有几个故障ms在时间段内进行研究。考虑到时间短暂,电流互感器在此期间不会发生饱和现象,因此在研究中可不考虑互感器饱和的影响,即认为电流互感器是工作在磁滞回线的线性区域内[6]。因此,只需考虑电流互感器的磁阻抗Lm、随着频率的变化,二次绕组对地分布电容和损耗的影响。高频时,激磁电感Lm二次绕组对地分布电容下降,损耗增加。但理论分析和实验表明,电流互感器的激磁电感Lm对高频特性的影响可以忽略不计[7]。因此最终得到TA如图3所示。图3TA在高频等效电路中,Cs二次绕组对地分布电容值几千pF吸收的电流与频率成正比。Rm激磁电阻的价值在几百左右。电流互感器的高频暂态特性3.1TA图2显示了高频信号传输的频域响应TA可获得高频等效电路,TA电流传输函数为H(s)=Ib(s)Ip(s)=RmRb Rm (RbRmCs Lb)s RmLbCss2(1)取Rm=

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