摘要：对RTDS电流互感器模型的电路结构和计算回路进行了深入分析，并对其稳态饱和和暂态饱和特性进行了仿真试验，结果表明RTDS的电流互感器模型能够准确体现电流互感器的各种饱和特性，符合继电保护电流互感器饱和动模试验要求。
关键词：电流互感器;饱和;RTDS仿真;动模试验
0 引言
在电力系统中，为了获取一次系统中的电流数据，需要在一次系统中接入电流互感器，将一次系统中的大电流变换为二次系统中的小电流或数字信号，并将一次系统和二次系统进行隔离。目前电磁型电流互感器是应用最为广泛的电流互感器，由于铁磁物质的磁通不能无限制提高，因此在电流互感器饱和的情况下，电流互感器传变的二次电流将出现畸变，严重影响继电保护尤其是差动保护的动作性能。为此电流互感器饱和试验项目一直是继电保护动模试验的重点项目之一。
RTDS(Real Time Digital Simulator)是国际上研制和投入商业化应用最早的数字实时仿真装置，目前已被广泛应用于交直流电力系统仿真试验、研究、故障分析和人员培训等领域，尤其是在电力系统动模试验中，由于其仿真精度高、建模方便、重现性好等特点，已替代原有的物理仿真而成为主要的动模试验工具。
本文对RTDS的电流互感器模型原理及其饱和特性进行了相应的分析研究，验证了RTDS的电流互感器模型的正确性，在RTDS上进行电流互感器饱和试验是可行的。
1 RTDS简介
RTDS由建模软件(RSCAD)、计算处理和接口等硬件设备组成，包括配套的工作站或微机，可以连续和实时地模拟电力系统的电磁暂态和机电暂态现象，典型的仿真步长为50 us。由于RTDS能够维持实时条件下的连续运行，实际的控制保护设备就可以连接到RTDS进行闭环试验以分析和研究控制保护设备的性能。
RTDS的用户和RTDS仿真系统间的所有互动都是通过基于Java技术的RSCAD(Real time Simulator CAD)用户界面软件来完成。RSCAD软件主要包括Draft、Runtime、TLine/Cable和Multiplot等模块。
Draft模块是建模处理的模块，用来搭建需要仿真的电力系统的接线图并完成相关参数的输入，一旦接线图的组建和数据输入完成，用户可以将其存盘并编译用于仿真的运行。
Runtime模块是运行模块，RTDS仿真系统必须它才能运行，仿真时用户可以用表计、图标和图形监视感兴趣的系统参量。
TLine/Cable模块用于定义与架空输电线和地下电缆有关的参数文件，能以实际几何参数的格式或是集中参数的方式输入交直流线路及电缆的参数。
Multiplot模块用于RTDS仿真结果的后处理和分析。在Multiplot模块中有一些格式化和分析的功能，如：图形的缩放功能、曲线计算(带算术和三角函数)、单相和三相傅里叶分析、谐波失真分析等。
2 RTDS的电流互感器模型[1]
RTDS中电流互感器模型主要分为单相模型和三相模型，同时为了满足低阻抗差动保护和高阻抗差动保护测试的需要，还有4CT模型和6CT模型。电流互感器模型的计算结果不会影响一次系统的计算结果。
RTDS的三相电流互感器模型在单相模型的基础上，考虑了多个电流互感器的相互影响。与实际的电力系统中的应用一样，RTDS的电流互感器三相模型采用Y型接法或D型接法，其Y型简化结构如图1所示，D型接法以此类推。图中，CT_A，CT_B，CT_C分别为ABC三相电流互感器，Rsec为电流互感器二次侧等值电阻，Lsec为电流互感器二次侧等值电抗。
图1 三相电流互感器Y接模型电路结构图
RTDS采用可变电流源来建立电流互感器计算模型，其中模拟激磁支路饱和特性和铁芯损耗的非线性支路分别用不同的电流源来模拟。图2是RTDS中基于上述电流源处理方法建立的电流互感器计算模型。图中，Isec为理想传变时的电流互感器二次侧电流，Imag为电流互感器的激磁电流，Ymag为电流互感器的激磁回路等值电纳，Iloss为电流互感器的损耗电流，Gloss为电流互感器的等值损耗电导，Lsec和Rsec分别为电流互感器二次侧等值电感和电阻，IBUR为实际从电流互感器二次侧得到的电流。
图2 电流互感器模型计算电路图
图中，Imag和Iloss部分模拟电流互感器磁芯的非线性效应，分别对应磁芯饱和特性和铁芯损耗(含涡流损耗和磁滞损耗)。其中，饱和特性与铁芯所用材料有关，对于简单的电流互感器模型，其饱和特性可用式1表示：
H(t)= B1×B(t)+ B2×B35(t) (1)