[发明专利]电力系统中空心线圈电子式电流互感器模型及其建模方法

摘要

本发明公开了一种电力系统中空心线圈电子式电流互感器模型及其建模方法，该空心线圈电子式电流互感器模型用均匀绕在一个非磁性的骨架上的空心线圈，根据电磁感应原理获取正比于一次电流的弱电压信号，具有无磁饱和、频率响应范围宽、精度高、暂态特性好，有利于新型保护原理的实现及提高保护性能，该空心线圈电子式电流互感器模型的主要环节包括传感头单元、积分单元、放大单元、相位补偿单元，该系统模型建模基于RTDS系统中CBuilder开发环境的空心线圈电子式电流互感器，能够满足用户对电力系统数字动模仿真软件不断增加的需求。本发明同时公开该空心线圈电子式电流互感器模型的建模方法。

主权项

电力系统中空心线圈电子式电流互感器模型，用均匀绕在一个非磁性的骨架上的空心线圈，根据电磁感应原理获取正比于一次电流的弱电压信号，空心线圈输出信号是正比于一次电流的微分信号，所述的空心线圈电子式电流互感器模型包括如下单元：（1）传感头单元传感头是获取一次电流信号的部件，在整个电子式互感器中，传感头相当于信号源，该传感头单元的传递函数为： H 0 ( s ) = - Ms L 0 C 0 s 2 + ( L 0 R L + R 0 C 0 ) s + ( R 0 R L + 1 ) = ( - Ms ) ω 0 2 s 2 + 2 δs + ω ′ 2 - - - ( 1 ) 其中， ω 0 = 1 L 0 C 0 ω ′ = 1 L 0 C 0 · R 0 + R L R L δ = 1 2 L 0 C 0 · ( L 0 R L + R 0 C 0 ) - - - ( 2 ) 式中：M为罗氏线圈的互感；      R0为罗氏线圈的内阻；      L0为罗氏线圈的自感；      C0为罗氏线圈的匝间电容；      RL为负载的等效电阻；     ω0为固有振荡频率；     ω’为固有振荡频率；     δ为阻尼系数；将二阶传递函数分解为两个微分环节和一个增益环节，传感头单元传递函数转化为： H 0 ( s ) = s T 1 1 + s T 1 · 1 1 + s T 2 · K 3 - - - ( 3 ) 其中， T 1 = 1 δ + δ 2 - ω ′ 2 T 2 = 1 δ - δ 2 - ω ′ 2 K 3 = - M ω 0 2 T 2 - - - ( 4 ) 式中：T1为第一微分环节时间常数；      T2为第一惯性环节时间常数；      K3为第一放大环节增益；（2）积分单元传感头输出电压与一次电流存在微分关系，需外加积分处理环节将信号进行还原，使得该信号与一次电流成正比关系，此工作状态称为外积分状态，该积分单元的输出函数为： H ( s ) = 1 1 + s R i C i = 1 1 + s T i - - - ( 5 ) 式中：Ri为积分环节的电阻；      Ci为积分环节的电容；      Ti＝RiCi为积分环节的时间常数；（3）放大单元传感头的输出电压变化范围较大，电压信号在A/D转换前需通过放大电路进行放大，放大单元的传递函数是一个常数，即放大倍数KO；（4）相位补偿单元经过积分环节电路处理后，二次信号与一次信号还是有一定的相位差，需要相位补偿单元补偿相位，该相位补偿单元的传递函数为： H ( s ) = 1 - s R p C p 1 + s R p C p = 1 1 + s T p - s T p 1 + s T p - - - ( 6 ) 式中：Rp为相位补偿单元的电阻；      Cp为相位补偿单元的电容；      Tp＝RpCp为积分环节的时间常数。