CT饱和对电动机差动保护的影响和仿真

论文总字数：18075字

摘 要

电动机是把电能转换成机械能的设备，在电力系统中运用十分广泛，大容量电动机的保护采用差动保护。随着科技的进步，差动保护原理日趋完善。但是因CT饱和等原因的存在时常造成差动保护误动作，如何消除CT饱和对电动机的影响也因此成为电动机差动保护研究的一个重要课题。

本文围绕CT饱和对电动机的影响这一重点问题展开研究，详细阐述电流互感器和差动保护的原理，以及CT饱和对电动机的影响。通过MALTAB仿真技术对CT建立相应的模型，通过波形和数据的分析找到CT饱和依据，并给出解决CT饱和的方法。

关键词：差动保护；电流互感器；MALTAB；CT饱和

The influence of CT saturation of motor differential protection and its simulation

Abstract

Motor is converted into mechanical energy to electrical energy equipment, used in a wide range of power systems, the protection of the motor using differential protection principle. As technology advances, the differential protection principle maturing. However, due to the presence of CT saturation and other factors often cause differential protection malfunction, how to eliminate the influence of CT saturation of the motor has thus become an important topic in motor differential protection research.

This paper focuses on the impact of CT saturation principle on the key issues of the motor a study detailing the current transformer and differential protection and CT saturation on the motor. Established by MALTAB simulation model corresponding to CT, CT saturation found by analyzing the waveform and data basis, and gives way to solve the CT saturation.

Keywords: differential protection; current transformer; MATLAB; CT saturation

目录

摘要 I

Abstract II

第一章绪论 - 1 -

1.1 课题背景及意义 - 1 -

1.2 国内外的研究成果 - 1 -

1.3 本论文的主要工作及章节安排 - 1 -

第二章 差动保护和电流互感器 - 2 -

2.1 差动保护原理 - 2 -

2.2 电流互感器 - 3 -

2.3 CT饱和的原因和种类 - 4 -

2.4 本章小结 - 4 -

第三章 CT饱和对电动机差动保护的仿真 - 5 -

3.1 MATLAB简介 - 5 -

3.2 Simulink简介 - 5 -

3.3 CT仿真工具 - 6 -

3.4 仿真模型 - 6 -

3.5 防止电流互感器饱和的传统方法 - 10 -

3.6 本章小结 - 10 -

第四章CT饱和对电动机差动保护的影响 - 11 -

4.1 电动机简介 - 11 -

4.2 CT饱和对电动机差动保护的影响 - 11 -

4.3 差动保护拒动 - 28 -

4.4 解决CT饱和的方法 - 28 -

4.5 本章小结 - 28 -

第五章 结论 - 30 -

5.1 总结 - 30 -

5.2 展望 - 30 -

致谢 - 31 -

参考文献 - 32 -

第一章绪论

1.1 课题背景及意义

差动保护利用基尔霍夫电流定理，在电力系统中得到广泛的应用，其基本要求是当故障发生在区内时可靠动作，故障发生在区外时可靠不动作。电动机是把电能转换成机械能的设备,在电力系统中运用十分广泛。如果在发生故障时不能正确动作，将会对电力系统造成极大的危害。随着电力系统不断的提升，对电动机差动保护性能的要求也不断提高，因此，如何避免差动保护误动作，提高动作可靠性成为电动机保护中一个待解决的重要问题。^[1-2]

电流互感器（简称CT）就是将大电流转换成小电流，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。由于电流互感器的铁心具有非线性特性，在正常情况下，由于电流较小电流互感器不会发生饱和。但当系统发生严重故障时，故障电流是正常电流的好几倍且含有较大非周期分量，电流互感器的磁通将很快饱和，此时，一次侧电流无法进行正确的线性转变，二次侧电流就会发生畸变，就会造成差动保护误动作。所以在电流互感器发生饱和时保证电动机差动保护正确动作有很重大的意义。

1.2 国内外的研究成果

随着科技的进步，科学家和学者对饱和电流互感器对电动机差动保护影响做了多方的研究，得出了许多成果，大致可以分为两大类：硬件方面和软件方面。硬件方面如采用光电互感器，它是传统电磁式互感器和光纤通信技术的结合，具有不饱和易维护，可靠性高，受外界因素影响低等特点。增大保护级CT的变比也是硬件方面的一个重要手段，只要变比合适，就可以避免大多数情况下CT饱和的发生。但这方法对继电保护运行有一定的影响，主要是增大变比不利于继电保护装置和CT二次回路的运行监视。同时硬件方面也采用限制短路电流和减小电流互感器的二次负载来解决CT饱和的问题。软件方面则是增强继电保护装置的抗饱和能力。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。^[2-5]

1.3 本论文的主要工作及章节安排

本文在阅读大量的国内外资料的基础上，选择了CT饱和对电动机的影响及仿真作为研究课题。本文的主要工作和相应的章节安排如下：

1. 介绍了电动机保护中CT饱和的研究背景及意义，阐述了CT饱和对电动机差动保护的影响，介绍了目前国内外专家学者的研究成果。
2. 介绍差动保护的原理及电流互感器的工作原理，以及造成电流互感器饱和的原因和特性。
3. 介绍利用MATLAB仿真技术对课题进行仿真分析。
4. 介绍CT饱和对电动机差动保护的影响。
5. 对本课题所做的工作进行总结，对课题的未来进行展望。
6. 差动保护和电流互感器

2.1 差动保护原理

差动保护是两端输入CT电流矢量差，当达到设定的动作值时启动动作元件。保护范围在输入的两端CT之间的设备（可以是线路,电动机，变压器等电气设备）。差动保护是利用基尔霍夫电流定理，指在变压器或高压电机两侧安装电流互感器，其二次绕组串联成环路，差动继电器并接在环路上，流入继电器的电流等于变压器或高压电机两侧电流互感器的二次绕组电流之差。变压器或高压电机正常运行或差动保护的保护区外短路时，流入差动继电器的不平衡电流小于继电器的动作电流，保护不动作。在保护区内短路时，流入差动继电器的电流远大于继电器的动作电流，继电器瞬时动作。跳开断路器，切除故障。^[2][6-7]

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