针对可饱和电流互感器取能能力的优化设计

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1、可饱和电流互感器取能能力的优化设计OptimumDesignofAcquiredEnergyAbilityonSaturableCurrentTransformer郑庆杰，陈为福州大学电气工程与自动化学院，福州摘要：在电力输配系统的继保行业，电子化和智能化的趋势越来越明显，它们强大的监控功能对于电力输配行业来说可以带来很多的便利性和更高的可靠性。这其中大部分的电控部分的能量主要来源于自取电装置，这可以大大提高系统的可靠性。基于CT的自取电系统是最常用的取能方式，但是在一些空间有限的场合，需要一些高功率密度的设计方案。本文介绍了一种基于Sa

2、ber仿真软件的取能CT优化设计方法，仿真与实验结果显示基于Saber仿真的优化设计方法可以为我们的优化设计找到正确的方向，并缩短研发时间。关键词：取能，CT，Saber中图分类号：TM4文献标识码：B文章编号：1606-7517(2015)01-4-121N>፛ዔ线能量转换到二次侧，实现隔离式供电，这也是在线监测鱼控制设备取能应用最为广泛的一种；无线电能传输技术（磁在电力输配电系统中，继电保护装置是电能传输稳定共振技术为主）是最近几年比较热门的研究方向，但是受制可靠运行的重要保证。输电线路一旦发生故障，将给国民于传输距离、效率、成本和可

3、靠性的影响，目前还没有得到经济带来巨大损失。因此输电线路的安全在线监测与控制普遍推广，主要停留在实验室阶段。技术得到了越来越多的重视和发展。出于可靠性角度考虑，传统电流互感器取能技术相对比较成熟，应用比较广对其供能系统也提出了很高的要求，基本上要求其在任何泛，但是存在体积大、成本高和易饱和的特点，在一些需条件和环境下都可以为检测与保护系统提供足够的能量。要低成本、高功率密度和集成度的场合，应用具有一定的取能技术的研究自然也成为了继保行业的关键技术。局限性。本文主要研究了可饱和电流互感器的优化设计，目前电力继保行业主要的取能技术还是太阳能与

4、蓄电探讨如何使得其在小电流的场合亦可满足系统的取能要求。池协同供电、激光供电、电压互感器供电、电流互感器供电和无线供电这几大类。太阳能与蓄电池协同供电虽然是在线O>భਜ਼࢟ഗઑঢ໭ࡼ৔ᔫᏇಯ监测设备应用较多的一种取能技术，但该方式易受天气影响（尤其是南方地区阴雨天气较多，不适用）且夜间完全依靠传统的电流互感器要保证互感器始终工作于非饱和状蓄电池供电，供电可靠性低并且缺乏长期免维护能力；激光态（短路或过载情况下可能饱和），这样会使得其体积和成供电的特点是高压侧与低压侧无电气连接且供电稳定性不受本过高。而可饱和电流互感器在原边电流很小时即达到饱

5、和电网波动的影响，在电子电流互感器和有源型光学电流互感状态，并长期工作于饱和状态，其只在电流过零点之后的短器上得到了应用，但现在仍面临提高光电转换效率，降低造暂时间内工作于线性状态，并在此期间提供能量给副边的负价及如何避免耗时费力的定期检修和维护等一系列问题；电载。这样的话可以大大降低电流互感器的体积和成本，并可压互感器取能由于受制于可靠性和绝缘的限制，不太适用于以降低其绕组损耗。CT的具体工作电流波形，请参考图1。在一些有缺相可能性的场合；电流互感器取能供电是利用电P>qÄÅÑëྟୈᒦࡼarෝቯ୐ೂ磁感应原理直接从其所在输电线路周围电磁

6、场获取能量的一种自取能供电方式，一般直接在导线上套装取能线圈，将导在基于可饱和电流互感器的取能系统中，由于互感器2015.01·磁性元件与电源121一个等效小气隙的，这个等效气隙的长度主要受制于插装工艺和叠片的接缝平整程度。仿真时气隙的具体大小可以结合实验来进一步确认。其对取能能力的影响非常大，后面会有仿真数据来说明。具体参考图3所示。在磁芯设置完毕后即可以开始设置绕组结构设置，在设置时要保始终保证绕组窗口面积大于绕组的总截面积，否则系统会自动消减绕组匝数。具体请参考图4所示。点击Add或Edit后即可以新增或编辑绕组的结构参数，导体的材

7、质可以通过电阻率来体现，默认的导体材质是铜。绝缘层厚度尽量与实际绕组想吻合。具体请参考图5所示。图1可饱和电流互感器工作波形Q>शᑞ࢟വෝቯᎧ߱ݛዩᑺ为了方便仿真，此处将整个取能电路系统进行了简化，存在饱和现象，这是典型的非线性系统，这对于数学模型的建立具有很大的挑战性。而Saber仿真软件中正好就有磁性元件的建模工具(MagneticComponentsTool)，其中包括磁芯的磁化曲线、磁芯物理结构和绕组的物理结构和材质。这些功能和特征模型可以帮助我们轻松的建立CT模型，从而解决非线性的问题。第一步是先设置磁化曲线，将我们使用的硅钢片

8、基本磁化曲线取一些点（H和B），直到饱和，然后依次输入到对应的表格中，只需输入第一象限的参数就可以了，这样在右侧的图框中就会自动显示一个完整磁化周期的基本磁化曲线。磁化曲线的原始数据可从厂商提