1 引言 1
2 电流传输的基本特点 22.1 电流传输器的优点 2
2.2 第一代电流传输器 3
2.3第二代电流传输器 4
2.4第三代电流传输器 8
3电流传输器在继电保护应用中的可行性分析 9
3.1电流模式的滤波器的特点 9
3.2电流模式滤波器的存在的问题 10
3.3电流模式滤波器技术的发展 10
3.4 基于电流传输器滤波器在继电保护应用的发展 11
4电流传输器在继电保护中应用的关键技术 11
4.1跨导线原理 11
4.2跨导线第二代电流传输器 13
4.3基于改进第二代电流传输器的滤波器设计 15
4.4基于改进第二代电流传输器的滤波器 17
4.5基于电流传输器的滤波器的继电保护 20
5 结论 23
参考文献 23
致 谢 63
1 引言
为了能够有效地实现电力系统的迅速前进，不断满足电网规模持续扩充的实际要求，符合电力系统日益复杂的特征，从而能够提高电力系统的安全性和可靠性，继电保护装置是实现电力系统安全运行的关键设置，在电力系统中具有不可替代的作用，继电保护装置的准确性是决定电力系统安全运行的关键因素。近年来，电力系统的继电保护装置的性能有了较大的提高，但是，因为继电保护装置的设计还不够完善，二次回路的维修维护不佳，装置的制造质量不高，操作人员的素质不高等原因，继电保护装置的准确性还需要进一步提升。继电保护装置是确保电力系统的关键设备，电力系统的发展也促进了继电保护装置的发展，继电保护的理论也不断趋于完善，熔断器属于一种过电路保护的电力系统保护元件，1901年，科学家研发了过流继电器，接着，1908年，科学家提出了差动保护策略。1910年，又提出了方向电流保护技术，在20世纪20年代，距离继电保护技术也得到了推广，基于电力载波通信技术的高频保护装置得到了推广，接着，又出现了微波保护技术，到了70年代，超高速保护和行波保护技术也有了应用，到了80年代，出现了自适应保护技术。
继电保护技术得到不断完善的同时，继电保护装置组成元件、制造材料以及保护装置的结构正在处于飞速发展的阶段。继电保护装置的发展经历了四个重大的转换过程，分别是机电式继电保护装置、晶体管式继电保护装置、集成电路式继电保护装置、小规模的继电保护装置。晶体管式的继电保护装置相对于机电式继电保护装置具有体积小和自动化的特征，集成电路式继电保护装置相对于前两种方式具有智能化和数字化的优势。数字式继电保护装置是所有形式中的最优模式，便于编程、具有较强的记忆功能，抗干扰性能也比较好，从而提高继电保护装置的性能，确保了电力系统的可靠性。虽然电力系统的积电保护技术不断进步，也对电力系统的安全性起到了决定性作用，但是，目前的继电保护技术的发展速度还赶不上电力系统的发展速度。随着新能源的不断开发，电网的规模也日益提高，电压越来越大，用电量以及电能质量的要求都在提高，这样就对继电保护技术提出了更高的要求，因此，应该选择更适宜的继电保护技术，从而能够确保电能质量，促进电力系统的飞速发展。由于电能质量的需求越来越高，非线性元件也日益增加，因此，电网的发展遇到了更大的挑战。滤波器在电能质量控制方面具有较大的作用，这方面的研究我国还处于初级阶段，通过滤波器和电网的并联，能够构成一个受控电流源，可以检测出电力系统的有害电流，并且能够产生相应的补偿电流，从而使电流侧的电流补偿为正弦波，可以通过没有经过治理的电网电流对故障进行判别，并且能够依据判断的结果提出需要保护过滤器采取恰当的措施。电流传输器属于一种电流模式的元件，具有较强的灵活性，目前基于电流传输器的滤波器以电压模式为主，相应的技术也比较完善，具有许多可行的实现方案。1989年科学家Robert和Sedra将电流传输器应用于滤波器的设计中。自从90年代，基于电流传输器的滤波器受到了广泛的关注，出现了许多不同形式的电流模式的滤波器，主要包括基于电流传输器的单输入单输出的滤波器，此类滤波器通过改变电路中无源元件实现各种滤波功能，1990年，基于单一电流传输器的滤波器，电路中有五个无源孕检，能够形成五种滤波功能，其固有频率和品质因数是可调的。1991年提出了基于反相电流传输器的滤波器，其中包括5个电阻和3个电容，通过调节电阻和电容值可以实现五种滤波功能。2003年，提出了基于两个正相电流传输器的滤波器，其中包括五个无源接地元件，能够实现三种滤波功能。此外，还包括基于多输入单输出的滤波器，此类滤波器的滤波功能是通过调节输入点来实现的，具有电路简单的优势，但是存在无法同时形成多个输出的缺陷，2003年，研发了基于一个电流传输器和四个RC元件的电流模式滤波器，该滤波器具有结果简单的优点，但是也存在一些缺陷，例如，当输入电流满足一定条件时才能实现高通滤波功能，有浮地电阻。2005年，研制出了包含三个电流传输器的三输入的电流模式滤波器，该滤波器的固有频率和品质因数均可调，其中包括四个电阻和两个电容。此外，还单输入多输出的电流模式滤波器和高阶电流模式滤波器。
随着MOS集成电路的不断发展，电流模式的电路的优势日益明显，例如，快速、宽频、低耗能、动态特性好等，由于电网电能质量的使用需求不断增加，当其发生故障时，不能有效地抑制故障中形成的谐波以及无功电负荷，因此，电能质量畸变形成的压力作用在点网上，因此，应该通过基于电流传输器的滤波器提高电网电能质量，从而能够确保电力系统的稳定性。
5 结论
电力系统继电保护是确保电力系统安全可靠性的主要技术支持，通过先进的滤波器能够使继电保护减少误动作的发生率，确保电力系统的安全运行。因此，设计了基于跨导线性第二代电流传输器滤波器，用于电力系统的继电保护，从而能够极大地提高继电保护准确性，提高电能的质量。
首先，分析了电流传输器的基本特点，分别为电流传输具有较好的高频特性、适用在低压工作的环境、动态范围大和适于并行运算。分别讨论了第一代电流传输器、第二代电流传输器、第三代电流传输器的基本特点和相应的数学模型。其次，讨论了电流传输器在继电保护应用中的可行性，分析了电流模式滤波器的基本特点，总结了电流模式滤波器存在的一些问题，包括：频率响应不够稳定、滤波器的最高频率不大和实现大动态范围较为困难。并且讨论了电流模式滤波器的发展，提出电流传输器滤波器在电力系统继电保护应用的可行性....
