电子式电压互感器结构参数的优化

论文摘要

近年来,人们一直致力于研制传统电压互感器的理想替代产品,电子式电压互感器（EVT）应运而生,它成为最具发展潜力的一种新型电压互感器。电容分压器是电子式电压互感器较理想的传感器,但在电压等级较高时,它的体积很大,是由于电容式电压互感器输出信号带负载的缘故,为了减小电容分压器的体积,节省材料,提高电子式电压互感器暂态响应速度,使其结构参数达到最优化,本文从杂散电容、相间干扰、暂态特性三个角度对其进行了分析。首先分析了杂散电容对互感器稳态下电压误差的影响。建立了电容分压器的数学模型,推导出杂散电容对电容分压器稳态误差影响的公式,利用Ansoft有限元软件建立了6组不同容值电容分压器结构有限元模型,并根据电场分布求解出了电容分压器的杂散电容矩阵,根据IEC 60044-7标准对稳态误差的规定,确定了电容分压器主电容的一个下限值。其次分析了相间干扰对互感器稳态下电压误差的影响。建立了三相电容分压器相间干扰的数学模型,推导出相间干扰系数对电容分压器稳态电压误差影响的公式,利用Ansoft有限元软件建立了6组不同容值三相电容分压器结构有限元模型,根据电场分布求解出了三相电容分压器的相间杂散电容矩阵,根据IEC 60044-7标准对稳态误差的规定,确定了电容分压器主电容的另一个下限值。最后分析了减小电容分压器主电容CK对互感器暂态特性影响,推导出了一次侧短路暂态情况下的电路模型,根据IEC 60044-7标准对暂态特性的规定,选取了分压电阻的一个上限值;推导出了线路带滞留电荷重合闸暂态情况下的电路模型,根据规定选取了分压电阻的另一个上限值。在综合了杂散电容、相间干扰、暂态特性三个限制条件的情况下最终选取了电容分压器的最佳主电容值,并根据暂态特性的限制条件最终选取分压电阻的最佳值,从而实现了对电子式电压互感器结构参数的优化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.2.1 电子式电压互感器的分类
• 1.2.2 国内外研究概况及应用前景
• 1.3 电子式电压互感器的基本构成
• 1.4 主要研究内容
• 第2章 互感器结构参数优化的原理
• 2.1 引言
• 2.2 电容式电压互感器概述
• 2.3 杂散电容对互感器结构参数优化的影响
• 2.4 相间干扰对互感器结构参数优化的影响
• 2.5 暂态特性对互感器结构参数优化的影响
• 2.6 环境温度对互感器结构参数优化的影响
• 2.7 本章小结
• 第3章 杂散电容对互感器结构参数优化的影响
• 3.1 引言
• 3.2 电容分压器等效电路及其分析
• 3.3 电容分压器的电场计算及优化结果
• 3.3.1 二维静电场分析理论
• 3.3.2 电场分析方法及有限元法简介
• 3.3.3 电容分压器有限元模型建立及杂散电容矩阵的求取
• 3.3.4 利用杂散电容矩阵对电容分压器的优化结果
• 3.4 本章小结
• 第4章 相间干扰对互感器结构参数优化的影响
• 4.1 引言
• 4.2 相间干扰等效电路及其分析
• 4.2.1 对A相的相间干扰公式
• 4.2.2 对B相相间干扰公式
• 4.2.3 稳态下的电压误差公式
• 4.3 对电容分压器相间干扰的仿真结果及其分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 暂态特性对互感器结构参数优化的影响
• 5.1 引言
• 5.2 电网暂态现象分类
• 5.3 利用暂态特性对分压电阻参数的优化
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢