一種基于多項式插值和冪函數(shù)分段擬合的電流互感器穩(wěn)態(tài)誤差計算方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領域，具體涉及一種用于電流互感器穩(wěn)態(tài)誤差的精確計 算方法，具體表現(xiàn)為在短路電流越限情況下的電流互感器穩(wěn)態(tài)誤差分析計算。
【背景技術(shù)】
[0002] 電流互感器是電力設備中將強電流信號轉(zhuǎn)換成二次使用的弱電流信號，用于保 護、測量回路，其運行性能的好壞直接關系到保護的正常運行、測量的準確性。當電網(wǎng)發(fā)生 短路故障，穿過電流互感器的短路電流超過其設計允許的準確限值后，電流互感器可能發(fā) 生飽和（與其所帶二次負載有關），飽和后電流互感器的一、二次電流已非正常的線性關 系，傳變誤差將超過相關規(guī)程規(guī)定的允許值（10% )，誤差過大將導致繼電保護在原設定保 護范圍內(nèi)誤動或拒動。因此通過電流互感器的伏安特性數(shù)據(jù)，驗算電流互感器的10%誤差 是否滿足要求，具有重要意義。
[0003] 然而，目前電流互感器伏安特性的電壓電流數(shù)據(jù)，通常只做到CT飽和點附近，此 飽和點對應勵磁電流較小，不大于二次額定電流。因此，對于流過CT的最大短路電流，特別 是越限短路電流，沒有相應伏安特性數(shù)據(jù)可以直接使用，無法直接獲取最大短路電流傳變 誤差10%時的對應勵磁電壓，這樣就限制了電流互感器最大短路電流時的誤差校核計算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決以上所述電流互感器最大短路電流時誤差校核的限制性，考慮到勵磁繞組 的飽和特性，本發(fā)明提供了一種基于多項式差值和冪函數(shù)分段擬合伏安特性曲線的電流互 感器穩(wěn)態(tài)誤差計算方法。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：
[0006] -種基于多項式插值和冪函數(shù)分段擬合的電流互感器誤差計算方法，其方法步驟 是：
[0007] 步驟一、現(xiàn)場測試：將電流互感器一次繞組開路，將二次繞組與二次負載斷開，在 二次繞組側(cè)通入交流電壓U2，測試二次電流I2，得到一組電壓電流U2-I 2數(shù)據(jù)即伏安特性數(shù) 據(jù)，并收集電流互感器參數(shù)：二次繞組阻抗Z2、二次負載阻抗Z1、一次短路電流與一次額定 電流的比值IIl10;
[0008] 步驟二、伏安特性曲線的擬合：根據(jù)伏安特性試驗測量數(shù)據(jù)，用多項式插值和冪函 數(shù)綜合解析表達式分段擬合伏安特性曲線U2= f(I 2);
[0009] 步驟三、勵磁曲線的擬合：考慮勵磁繞組的飽和性，勵磁方程是非線性方程如式 (1)，由伏安特性解析表達式擬合勵磁曲線E = f (Ij ;
[0010] E = U2-IeXZ2 (1)
[0011] 式中：E為勵磁電壓，U2為二次電壓，I 6為勵磁電流，Z2S二次繞組抗；
[0012] 步驟四、誤差值計算：
[0013] 根據(jù)式（2) (3) (4)求解出流過一次側(cè)短路電流時電流互感器傳變誤差值和此 時的勵磁電流和勵磁電壓，并按照《電流互感器和電壓互感器選擇及計算導則》規(guī)程要求 220kV系統(tǒng)的給定暫態(tài)系數(shù)不宜低于2. 0,計算中電流倍數(shù)考慮暫態(tài)系數(shù)為2. 0進行計算，
[0017] 式中i為歸算到二次側(cè)的一次電流，Z i為二次負載阻抗，HI1。為一次短路電流 與一次額定電流的比值，I2n為二次額定電流，I _jd為當前求得的勵磁電流，e為誤差值；
[0018] 步驟五、擬合10%誤差曲線：電流互感器滿足10%誤差時由式（5) (6)求解可得到 二次最大允許負載，并由穩(wěn)態(tài)誤差計算方法擬合10%誤差曲線；
[0021] 式中：Zen為二次最大允許負載；
[0022] 由電流互感器穩(wěn)態(tài)誤差計算方法得到的穩(wěn)態(tài)誤差值e可判斷出當前電流互感器 是否滿足10%誤差要求；同時也可通過比較電流互感器二次最大允許負載Zot與現(xiàn)場運行 時的二次負載21值的大小，當Z : > Z 時認為不滿足10%誤差要求，當Z Z @時認為滿 足10%誤差要求。
[0023] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果為：
[0024] 隨著對繼電保護動作的靈敏性和選擇性要求越來越高，而對電流起轉(zhuǎn)化作用的電 流互感器的性能至關重要，采用本穩(wěn)態(tài)誤差計算方法可以精確計算出電流互感器現(xiàn)場運行 時的傳變誤差值，對現(xiàn)場電流互感器的整改工作提供有力依據(jù)。
[0025] 目前標準《電流互感器和電壓互感器選擇與計算導則》提出的極限電動勢方法也 可對電流互感器越限情況進行判斷，其只針對P類電流互感器，判據(jù)考慮了額定二次負荷， 并沒有考慮電流互感器實際運行工況，只能粗略判斷出是否滿足繼電保護動作性能校驗要 求。本發(fā)明電流互感器穩(wěn)態(tài)誤差計算方法以實際運行的伏安特性數(shù)據(jù)為基礎，可準確計算 出穩(wěn)態(tài)誤差值的大小。
[0026] 說明書附圖
[0027] 圖1是電流互感器伏安特性曲線；
[0028] 圖2是勵磁曲線（線30)及當前工況下的勵磁電流、勵磁電壓（交點）；
[0029] 圖3 10%誤差曲線；
[0030] 圖4是電流互感器現(xiàn)場測試示意圖；
[0031] 圖5是等值電路示意圖；
【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0033] 本發(fā)明具體步驟如下：
[0034] 1、現(xiàn)場測試
[0035] 電流互感器伏安特性曲線是指1]2與I2的關系曲線。現(xiàn)場測試時，將互感器一次繞 組開路，二次繞組與二次負載斷開，在二次繞組側(cè)通入交流電壓U2，測試電流，如圖4所示。
[0036] 圖4中：12、Ie、E、U2、Z 2分別表示電流互感器二次電流、一次額定電流、勵磁電流、 勵磁電壓、二次電壓、二次繞組阻抗。
[0037] 以220kV某變電站201開關電流互感器為例，如下表1所示為現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，以單 相短路和三相短路時的短路電流分別計算，其中二次繞組阻抗為校正至75°C的電阻值Z2， 溫度校正公式z2 式中，tR1銅線取235,鋁線取225, Z t為現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，t為 實測時環(huán)境溫度。
[0038] 表1電流互感器伏安特性數(shù)據(jù)
[0040] 2、伏安特性曲線的擬合
[0041] 根據(jù)表1數(shù)據(jù)，利用MATLAB語言進行伏安特性曲線擬合，線性區(qū)域采用多項式差 值方法，飽和區(qū)域采用冪函數(shù)仏^進行擬合。
[0042] 如圖1所示，為該電流互感器的伏安特性曲線，圓圈10代表伏安特性數(shù)據(jù)，曲線20 代表擬合的伏安特性曲線。
[0043] 3、勵磁曲線的擬合
[0044] 測量伏安特性數(shù)據(jù)時，由于一次繞組開路，故