臺灣博碩士論文加值系統

本論文應用電磁暫態模擬程式（EMTP）來模擬分析，在一進兩出型式之匯流排架構上的差動保護。當電力系統發生故障時，可能會使一個直流偏移電流成份，流入保護用的比流器中，而這很大的直流成份會造成比流器的鐵心飽和現象發生與二次側電流產生畸變，且鐵心磁滯的剩磁亦會影響比流器的暫態行為。這些都可能會造成差動保護電驛產生誤動作的因素，而差動保護電驛誤動作時，會造成系統穩定度的問題發生，引起嚴重的擾動。當比流器發生飽和狀態時，其磁滯曲線或鐵心飽和的特性是很難估計的。利用Jiles-Atherton（J-A）的函數模型，將鐵心磁滯特性與外部電路結合來進行完整的模擬分析。運用EMTP來加以正確模擬分析，以探討當一進兩出型式之匯流排上發生故障時，三個比流器上鐵心的暫態行為（鐵心暫態激磁電流），探討導致差動保護電驛可能發生的誤動作之主要因素。

This thesis simulation procedure of use the electromagnetic transient program （EMTP） analyze differential protect in bus structure of model. The direct current （DC） offset component of current will be produced when the fault occurs in power system. This Dc offset of current is flowing into a protective current transformer （CT）, it will cause the core of CT to saturate and produce a distorted secondary current because of too large Dc offset component, and core hysteresis results in a residual flux that also affects the CT transient behavior. It produces the factor which miss movements that all these may cause and protect the electric post differentially, and while protecting the electric post differentially and missing movements, will lead to the fact the steady problem of degree of the system happens, cause the serious perturbation. When more difficult to measure CT excitation current or magnetic field, when CT saturates. Utilize Jiles-Atherton （J-A） function model, it is magnetism not unshakable in one''s determination characteristic and outside circuit if coming, analyze intact simulation combining. use EMTP of the Correct simulation is analyzed Probe the main factor of mistake movements differentially protecting relay.

致謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 v
圖目錄 viii
表目錄 xi
縮寫及符號對照表 xii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 3
1.3 本研究的貢獻 4
1.4 章節概述 5
第二章 鐵磁性材料的J-A模型 6
2.1 鐵磁性材料 6
2.1.1 磁通密度與磁場強度 6
2.1.2 磁通密度與磁化強度的關係 8
2.1.3 磁化與磁滯曲線的關係 9
2.2 Jiles-Atherton模型 10
2.2.1 可逆磁化與不可逆磁化 11
2.2.2 Jiles-Atherton模型的磁滯方程式 13
第三章 CT與差動保護電驛的特性和分析 17
3.1 CT的構造與特性分析 17
3.1.1 比流器簡介 17
3.1.2 比流器的磁通量變化 22
3.1.3 比流器的數學模型 24
3.2 差動保護電驛的特性分析 27
3.2.1 差動保護電驛的特性原理 27
3.2.2 差動保護電驛的設定 30
第四章 EMTP 比流器J-A模型之建立 33
4.1 利用TACS程式建立Jiles-Atherton模型 33
4.1.1 Jiles-Atherton模型的建立 33
4.1.2 Jiles-Atherton模型的參數值與模擬 37
4.2 建立Jiles-Atherton模型應用於比流器上 38
4.2.1 比流器Jiles-Atherton模型建立 38
4.2.2 比流器Jiles-Atherton模型之模擬 41
4.3 三相差動保護系統模型之建立及模擬 43
4.3.1 三相差動保護系統模型的建立 43
4.3.2 三相差動保護系統模型之模擬 48
4.4 模擬結果分析 48
4.4.1 外部故障模擬分析 48
4.4.2 相角偏移模擬分析 53
4.4.3 二次側負擔大小模擬分析 56
4.4.4 電感性負擔模擬分析 59
4.5 比流器Jiles-Atherton模型與Type 96非線性磁滯
電抗元件模型之比較 62
4.5.1 Type 96非線性磁滯電抗元件模型之建立 62
4.5.2 Jiles-Atherton模型與Type 96非線性磁滯電抗
元件模型之比較 66
第五章 結論 70
參考文獻 73

[1]H. O. Pascual, J. L. Darnpe, and J. A. Rapallini, “Behaviour of Current Transformers （CT’s） Under Severe Saturation Conditions,” IEEE Porto, Vol. 4, 10-13, Sept 2001.
[2]U. D. Annakkage, P. G. Mclaren, and Ming. Yu, “Real Time Simulation of Multiple Current Transformers Connected to a Common Burden,” IEEE Trams. pp. 1142-1150,Oct 1995.
[3]P. G. Mclaren and R. P. Jayasinghe, “Real Time Simulation of CT`s in a Current Differential Protection Scheme,” IEEE Trans. pp. 470-475, 1999.
[4]U. D. Annakkage, Ming. Yu, P. G. Mclaren, E. Dirks, and A. D. Parker, “Simulation of a Differential Current Protection scheme Involving Multiple Current Transformers,” IEEE Trans. On power Delivery, Vol 15, No. 2, April 2000.
[5]M. S. Sachdev, T. S. Sidhu, and H. S. Gill, “A Busbar Protection Technique and Its Performance During CT Saturation and CT Ratio-Mismatch,” IEEE Trans. On power Delivery, Vol. 15, No. 3, July 2000.
[6]L. A. Kojovic, “CT Modeling Techniques for Relay Protection System Transient Studies,” IEEE Trans. Vol. 16, Issue 4, Oct 2001.
[7]M. Kezunovic, C. W. Fromen, and F. Phillips, “Experimental Evaluation of EMTP-BASED Current Transformer Models For Protective Relay Transient Study,” IEEE Trans. On power Delivery, Vol. 9, No. 1, 1994.
[8]M. A. Redfem, S. C. Teny, F. V. P. Robinson, and Z. Q. Bo, “A Laboratory into the Use of MV Current Transformers for Transient Based Protection,” IEEE Trans, Vol. 3, 29-31, May 2000.
[9]Canadian / American EMTP User’s Group and European EMTP User Organization LEC, “Alternative Transients Program (ATP),”1987.
[10]EMTP Development Coordination Group, “Electromagnetic Transients Program Primer,” September 1985.
[11]L. A. Kojovic, “Impact of Current Transformer Saturation on Over current Protection Operation,” IEEE/PES Summer Meeting, Chicago, Illinois, July 2002.
[12]L. A. Kojovic, “Comparison of Different Current Transformer Modeling Techniques for Protection System Studies,” IEEE/PES Summer Meeting, Chicago,Illinois, July 2002.
[13]黃思倫、劉順財、陳泓瑋，”使用EMTP內的TACS功能建立比流器J-A磁滯模型”，中華民國第二十六屆電力研討會，第1769-1772頁，2005，中壢。
[14]蘇意雯，“應用J-A模型於鐵心磁路的暫態行為分析,” 逢甲大學電機工程研究所碩士論文，民國92年6月。
[15]鄭強、范振理、楊金石、黃思倫、盧光常、林木智，”影響匯流排差動保護電驛誤動作之分析與測試”， 中華民國第二十五屆電力研討會，第1859-1863頁，2004，台南。
[16]P. M. Anderson, Power System Protection, New Delhi: Tata McGraw-Hill, 1999.