一種差動(dòng)保護(hù)的電流互感器飽和識(shí)別方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于差電流半周積分特征的電流互感器飽和識(shí)別方法，適用于主設(shè)備或輸電線路的電流差動(dòng)保護(hù)。差動(dòng)電流采樣值序列的滑動(dòng)數(shù)據(jù)窗半周積分結(jié)果，在區(qū)內(nèi)故障時(shí)呈現(xiàn)單調(diào)遞增特性；而在區(qū)外故障電流互感器飽和時(shí)則出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)，變化趨勢(shì)為先增大后減小。根據(jù)這種特性，故障啟動(dòng)后，在每個(gè)基波周期內(nèi)連續(xù)判斷差動(dòng)電流半周積分值的變化趨勢(shì)，一旦發(fā)現(xiàn)半周積分值出現(xiàn)拐點(diǎn)，即判為由于電流互感器飽和導(dǎo)致的虛假差動(dòng)電流；若未發(fā)現(xiàn)半周積分值出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)，則持續(xù)進(jìn)行識(shí)別判斷，直至判出飽和或者直至故障被切除保護(hù)裝置整組復(fù)歸。該識(shí)別方法邏輯簡(jiǎn)單、計(jì)算量小、無(wú)需復(fù)雜整定。
【專利說(shuō)明】-種差動(dòng)保護(hù)的電流互感器飽和識(shí)別方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于電流差動(dòng)保護(hù)的電流互 感器飽和識(shí)別方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 基于基爾霍夫電流定律的差動(dòng)保護(hù)原理，簡(jiǎn)單可靠、可信賴度高，并具有絕對(duì)的選 擇性和不受振蕩影響等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于發(fā)電機(jī)、變壓器、母線及輸電線路的主保護(hù)。
[0003] 在實(shí)際的繼電保護(hù)系統(tǒng)中，需要通過(guò)電流互感器將一次系統(tǒng)的大電流變換為二次 電流信號(hào)，然后對(duì)二次電流信號(hào)應(yīng)用差動(dòng)原理W實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。然而，電磁式電流互感器本 身存在的暫態(tài)飽和現(xiàn)象會(huì)造成差動(dòng)回路中產(chǎn)生巨大的不平衡電流，嚴(yán)重影響差動(dòng)保護(hù)的性 能，甚至造成差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)。因此，采取必要措施減小電流互感器暫態(tài)飽和對(duì)差動(dòng)保護(hù)的 影響，避免外部故障時(shí)的暫態(tài)不平衡電流引起差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)是差動(dòng)保護(hù)亟待解決的關(guān)鍵 問(wèn)題之一。
[0004] 通過(guò)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)驗(yàn)證表明，電流互感器的暫態(tài)飽和存在W下顯著特征： 第一，要達(dá)到使鐵芯飽和的磁鏈水平需要一定時(shí)間，因此故障發(fā)生后電流互感器不會(huì)立即 飽和，進(jìn)入飽和狀態(tài)的時(shí)間與故障電流中的衰減直流分量、時(shí)間常數(shù)及剩磁大小有關(guān)；第 二，穩(wěn)態(tài)基波電流具有一定的去磁作用，因此在一個(gè)周期內(nèi)，電流互感器會(huì)存在短時(shí)退出飽 和的狀態(tài)，在該個(gè)時(shí)間段內(nèi)仍然可W保持線性傳變。
[0005] 利用W上特征，針對(duì)不同的保護(hù)對(duì)象或者不同的差動(dòng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)方法，現(xiàn)有的主要 技術(shù)措施包括： (1) 采用采樣值差動(dòng)原理，通過(guò)合理選取判斷點(diǎn)數(shù)，W區(qū)別故障差動(dòng)電流與電流互感器 暫態(tài)飽和引起的不平衡差動(dòng)電流； (2) 諧波閉鎖法，電流互感器暫態(tài)飽和后，其傳變的二次電流中含有大量的二次、H次 諧波成份，通過(guò)判別該些諧波含量百分比可W識(shí)別飽和狀態(tài)； (3) 附加制動(dòng)區(qū)法，采用相量差動(dòng)原理時(shí)，除利用比率制動(dòng)特性在一定程度上可W反應(yīng) 電流互感器的暫態(tài)飽和外，還可W通過(guò)在制動(dòng)平面上增加附加制動(dòng)區(qū)，延遲差動(dòng)保護(hù)的動(dòng) 作，減少電流互感器暫態(tài)飽和的影響； (4) 導(dǎo)數(shù)法或差分法，利用導(dǎo)數(shù)值或差分值檢測(cè)電流互感器暫態(tài)飽和的二次電流中存 在的突變點(diǎn)，與故障電流近似正弦波形不存在突變點(diǎn)相區(qū)別； (5) 異步法或時(shí)差法，電流互感器暫態(tài)飽和時(shí)，差動(dòng)電流與制動(dòng)電流、相電流不會(huì)同時(shí) 發(fā)生突變，而發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)會(huì)幾乎同時(shí)發(fā)生突變。
[0006] 然而，上述技術(shù)方案仍不能完全消除電流互感器暫態(tài)飽和對(duì)電流差動(dòng)保護(hù)的影 響，特別是存在W下問(wèn)題：嚴(yán)重飽和時(shí)時(shí)差法判別困難；諧波含量百分比難W準(zhǔn)確整定；導(dǎo) 數(shù)或差分計(jì)算結(jié)果離散性大、抗干擾能力差；將轉(zhuǎn)換性故障誤判為暫態(tài)飽和后無(wú)法快速開(kāi) 放差動(dòng)保護(hù)等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于電流差動(dòng)保護(hù)的電 流互感器飽和識(shí)別方法。該方法利用了電流互感器暫態(tài)飽和時(shí)產(chǎn)生的差動(dòng)電流存在波形崎 變和缺損的特點(diǎn)，利用差動(dòng)電流的半周積分值的不同變化規(guī)律來(lái)判斷電流互感器是否出現(xiàn) 飽和現(xiàn)象。
[000引本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下： 一種適用于電流差動(dòng)保護(hù)的電流互感器飽和識(shí)別方法，包括如下步驟： (1)保護(hù)裝置在每個(gè)基波周期r內(nèi)進(jìn)行#次等間隔采樣，在第A個(gè)采樣中斷時(shí)，接收到 參與差動(dòng)保護(hù)的各間隔電流采樣值為ii(幻、i2(W、…、4(幻，其中?為參與差動(dòng)保護(hù)的間 隔電流總數(shù)量。
[0009] (2)根據(jù)各間隔電流的采樣值，計(jì)算差動(dòng)電流的采樣值/^幻，計(jì)算方法如式（1)所 示，并規(guī)定流入被保護(hù)設(shè)備的電流為正： i/左）=馬(幻 + igO) + …+ 互 0) (1) 計(jì)算制動(dòng)電流的采樣值if (幻，計(jì)算方法如式（2)所示： 4似=M(幻I + A'2似I +…+ /互似I 似 將每個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算得到的幻和4(0依次保存，即隨著采樣點(diǎn)的增加，最終得到差 動(dòng)電流采樣值序列iyb)和制動(dòng)電流采樣值序列4b)，其中n = 0，1，2，…，A，A+1, ? ? ? 〇
[0010] (3)依據(jù)序列i>)和if (/7)的值進(jìn)行故障啟動(dòng)判斷，判據(jù)如式（3)、式（4)所示， lid化）-id化-A \ - \ id化- id化-W)\l > Iset、 (3) I !i人k) - i 人k-M) \ - \ i人k-M) - i人k-m\l > Iset2 (4) 其中，分別1個(gè)和2個(gè)基波周期前的差動(dòng)電流采樣值， i,(A-2A〇分別1個(gè)和2個(gè)基波周期前的制動(dòng)電流采樣值，心1、/。。。為啟動(dòng)判據(jù)電流闊值。
[0011] 若式（3)、式（4)條件均不滿足，則持續(xù)按照步驟（1)至步驟（3)的順序進(jìn)行采樣， 計(jì)算差動(dòng)電流、制動(dòng)電流，進(jìn)行故障啟動(dòng)判斷，若式（3)、式（4)中任一條件滿足，則判為故 障啟動(dòng)，進(jìn)入步驟（4)的電流互感器飽和識(shí)別流程，期間遇到采樣中斷時(shí)繼續(xù)執(zhí)行步驟（1) 和步驟（2 )，但不再執(zhí)行步驟（3 )。
[001引（4刷差動(dòng)電流采樣值序列i>)進(jìn)行半周積分運(yùn)算，對(duì)于第A個(gè)采樣中斷對(duì)應(yīng)的 半周積分值么(0，計(jì)算方法如式（5)所示，

【權(quán)利要求】
1. 一種差動(dòng)保護(hù)的電流互感器飽和識(shí)別方法，其特征在于，包括如下步驟： (1)保護(hù)裝置在每個(gè)基波周期r內(nèi)進(jìn)行#次等間隔采樣，在第A個(gè)采樣中斷時(shí)，接收到 參與差動(dòng)保護(hù)的各間隔電流采樣值為A(幻、i2&)、"·、4(幻，其中《為參與差動(dòng)保護(hù)的間 隔電流總數(shù)量； (2 )在第A個(gè)采樣中斷服務(wù)程序中，根據(jù)各間隔電流的采樣值，計(jì)算差動(dòng)電流的采樣值i,⑷和制動(dòng)電流的采樣值4⑷，將每個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算得到的h⑷和4⑷依次保存，隨著 采樣點(diǎn)的增加得到差動(dòng)電流采樣值序列和制動(dòng)電流采樣值序列4(?)，其中/? = 〇， 1, 2, ···,k, k+l,···； (3) 依據(jù)序列i,fc)和的值進(jìn)行故障啟動(dòng)判斷，若未檢測(cè)到故障，則持續(xù)按照步驟 (1)至步驟（3)的順序進(jìn)行采樣，計(jì)算差動(dòng)電流、制動(dòng)電流，進(jìn)行故障啟動(dòng)判斷；若判為故障 啟動(dòng)，則進(jìn)入步驟（4)的電流互感器飽和識(shí)別流程，期間遇到采樣中斷時(shí)繼續(xù)執(zhí)行步驟（1) 和步驟（2)，但不再執(zhí)行步驟（3); (4) 對(duì)差動(dòng)電流采樣值序列i,(/?)進(jìn)行半周積分運(yùn)算， 對(duì)于第々個(gè)采樣中斷對(duì)應(yīng)的半周積分值⑷，計(jì)算方法為
形成差動(dòng)電流半周積分值序列/,(?)，然后求出截止當(dāng)前采 樣點(diǎn)左的序列的最大值/^"，即max{ I ; (5) 隨著采樣點(diǎn)數(shù)的增加，在采樣中斷服務(wù)程序中，監(jiān)視序列J,(/7)的變化趨勢(shì)，若序列 /,(/?)取值符合先增大后減小的規(guī)律，則置電流互感器飽和標(biāo)志，若序列/,(?)取值持續(xù)增 大并穩(wěn)定于某一數(shù)值，則繼續(xù)按步驟（4)至步驟（5)持續(xù)判斷，直至判出電流互感器飽和， 或者直至故障被切除，保護(hù)裝置整組復(fù)歸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種差動(dòng)保護(hù)的電流互感器飽和識(shí)別方法，其特征在于，步 驟（2)中差動(dòng)電流的采樣值i,⑷按照公式i,⑷=乂⑷+石⑷+…+i⑷求得， 并規(guī)定流入被保護(hù)設(shè)備的電流為正，制動(dòng)電流的采樣值4 (幻按照公式4 (幻=/Λ認(rèn)）I+ Λ?)I+…+ /4⑷I求得。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種差動(dòng)保護(hù)的電流互感器飽和識(shí)別方法，其特征在于，步 驟（3)中進(jìn)行故障啟動(dòng)判斷的方法為差動(dòng)電流或制動(dòng)電流任一個(gè)發(fā)生突變，即下式任一個(gè) 滿足： //id{k) - id{k-H)I-Iid{k-H) - id{k~2M)I/ ^Isetl 或11 - \ - \ I1Xk-M) - ir{Ji-7N)\ I > Iset2 其中，i,(i-勸、i,認(rèn)-2Λ〇分別1個(gè)和2個(gè)基波周期前的差動(dòng)電流采樣值，4認(rèn)-勸、i，-2A〇分別1個(gè)和2個(gè)基波周期前的制動(dòng)電流采樣值，為啟動(dòng)判據(jù)電流閾值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種差動(dòng)保護(hù)的電流互感器飽和識(shí)別方法，其特征在于，步 驟（5)中判別/,(/?)取值出現(xiàn)先增大后減小的方法為，對(duì)于第A個(gè)采樣點(diǎn)，連續(xù)判斷下式是 否成立:/,(/?)〈 且/^其中Jsei3為電流閾值，防止/,._過(guò)小產(chǎn)生誤判， 若取/?=久A-1，A-2的連續(xù)3個(gè)采樣點(diǎn)，上述判據(jù)均成立，則認(rèn)為/,(/?)取值滿足先增 大后減小的變化規(guī)律。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種差動(dòng)保護(hù)的電流互感器飽和識(shí)別方法，其特征在于，在 步驟（5)中對(duì)序列J,(/7)取值變化規(guī)律進(jìn)行判斷的過(guò)程中，若采樣點(diǎn)記錄滿一個(gè)基波周期， 即累加的々>#時(shí)，則令A(yù)-O并將/,(?)序列清空，重新開(kāi)始新的一個(gè)基波周期的判斷。
【文檔編號(hào)】H02H3/26GK104466903SQ201410689354
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】劉益青, 高偉聰, 王成友 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)