CN104682360A - 一种识别电流互感器饱和的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种识别电流互感器(TA)饱和的方法，所述方法包括：依据TA的输出电流信息，确定在当前周波内选取的采样点的差动电流信息及制动电流信息；判断所述采样点的差动电流信息及制动电流信息是否符合预设的区外故障TA饱和条件，如果符合，闭锁差动保护；否则开放差动保护。本发明还公开了一种识别TA饱和的装置。

Description

一种识别电流互感器饱和的方法及装置

技术领域

本发明涉及电力系统中识别电流互感器TA饱和的相关技术，尤其涉及一种识别TA饱和的方法及装置。

背景技术

区外故障TA饱和的情况下，差动保护中可能会遇到到很大的差动电流，容易引起保护误动作，所以TA饱和问题一直是影响差动保护正确动作的主要问题，目前，差动保护采用的主要方法有异步法和谐波法。

异步法利用TA从不饱和进入饱和需要一定时间的特点，通过制动电流/电压和差动电流之间的时间差识别差动电流是由区内故障还是TA饱和引起，区内故障时保护快速动作，区外故障TA饱和情况下保护不会误动作，但异步法在区外转区内故障，尤其是同名相转换性故障情况下不能保证可靠动作。

谐波法利用TA饱和情况下差流波形畸变的特征识别TA饱和，在区外转区内故障情况下保护也能动作，但在区内故障中含有较大谐波成分，尤其是区内故障TA饱和的情况下，谐波法可能动作速度较慢，甚至可能拒动，随着电力系统中静止无功发生器(SVG，Static Var Generator)、无功补偿器(SVC，StaticVar Compensator)等电力电子设备广泛使用，区内故障时差动保护可能遇到较大的谐波分量，这进一步影响了谐波法的适应性。

综上所述，提供一种识别TA饱和的方案，一方面能够可靠识别TA饱和情况，保证差动保护在区外故障TA饱和情况下不误动作，另一方面，在区内故障差动电流中存在较大谐波分量的情况下，保护也应能保证可靠动作，已成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种识别TA饱和的方法及装置，能够可靠识别区外故障TA饱和情况，保证差动保护在区外故障TA饱和情况下不误动作，在区内故障差动电流中存在较大谐波分量的情况下，保护也能保证快速可靠动作。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种识别电流互感器TA饱和的方法，所述方法包括：

依据TA的输出电流信息，确定在当前周波内选取的采样点的差动电流信息及制动电流信息；

判断所述采样点的差动电流信息及制动电流信息是否符合预设的区外故障TA饱和条件，如果符合，闭锁差动保护；否则开放差动保护。

上述方案中，所述依据TA的输出电流信息，确定在当前周波内选取的采样点的差动电流信息及制动电流信息之前，所述方法还包括：

采集当前设备中各支路TA的输出电流信息。

上述方案中，所述差动电流为所述各支路TA的输出电流矢量和，所述制动电流为所述各支路TA的输出电流标量和。

上述方案中，所述预设的区外故障TA饱和条件包括：第一区外故障TA饱和条件和/或第二区外故障TA饱和条件；

其中，所述第一区外故障TA饱和条件包括：

连续N个采样点的差动电流及制动电流满足表达式：

$\frac{{\mathrm{dI}}_d}{\mathrm{dt}}<k_1{I}_{\max }$ 且I_d<k₂I_r；

所述I_d为采样点的差动电流；所述I_r为采样点的制动电流；所述I_max为当前周波内差动电流最大值；所述k₁、k₂为预设常数；所述N>2，且N为正整数；

所述第二区外故障TA饱和条件包括：存在满足下述表达式的采样点；

$\frac{{\mathrm{dI}}_r}{\mathrm{dt}}\&GreaterEqual;k_3\frac{{\mathrm{dI}}_d}{\mathrm{dt}}$ 且I_r>k₄I_d；

所述I_d为采样点的差动电流；所述I_r为采样点的制动电流；所述k₃、k₄为预设常数。

本发明实施例还提供了一种识别电流互感器TA饱和的装置，所述装置包括：确定模块及判断模块；其中，

所述确定模块，用于依据TA的输出电流信息，确定在当前周波内选取的采样点的差动电流信息及制动电流信息；

所述判断模块，用于判断所述采样点的差动电流信息及制动电流信息是否符合预设的区外故障TA饱和条件，如果符合，闭锁差动保护；否则开放差动保护。

上述方案中，所述装置还包括采集模块，用于采集当前设备中各支路TA的输出电流信息。

上述方案中，所述差动电流为所述各支路TA的输出电流矢量和，所述制动电流为所述各支路TA的输出电流标量和。

上述方案中，所述预设的区外故障TA饱和条件包括：第一区外故障TA饱和条件和/或第二区外故障TA饱和条件；

其中，所述第一区外故障TA饱和条件包括：

连续N个采样点的差动电流及制动电流满足表达式：

$\frac{{\mathrm{dI}}_d}{\mathrm{dt}}<k_1{I}_{\max }$ 且I_d<k₂I_r；

所述I_d为采样点的差动电流；所述I_r为采样点的制动电流；所述I_max为当前周波内差动电流最大值；所述k₁、k₂为预设常数；所述N>2，且N为正整数；

所述第二区外故障TA饱和条件包括：存在满足下述表达式的采样点；

$\frac{{\mathrm{dI}}_r}{\mathrm{dt}}\&GreaterEqual;k_3\frac{{\mathrm{dI}}_d}{\mathrm{dt}}$ 且I_r>k₄I_d；

所述I_d为采样点的差动电流；所述I_r为采样点的制动电流；所述k₃、k₄为预设常数。

本发明实施例所提供的识别TA饱和的方法及装置，依据TA的输出电流信息，确定在当前周波内选取的采样点的差动电流信息及制动电流信息；判断所述采样点的差动电流信息及制动电流信息是否符合预设的区外故障TA饱和条件，如果符合，闭锁差动保护；否则开放差动保护。如此，能够可靠识别区外故障TA饱和情况，保证差动保护在区外故障TA饱和情况下不误动作，在区内故障差动电流中存在较大谐波分量的情况下，保护也能保证快速可靠动作。

附图说明

图1为典型TA饱和波形图；

图2为本发明实施例一识别TA饱和的方法流程示意图；

图3为本发明实施例二识别TA饱和的方法流程示意图；

图4为本发明实施例识别TA饱和的装置组成结构示意图。

具体实施方式

在本发明实施例中，依据TA的输出电流信息，确定在当前周波内选取的采样点的差动电流信息及制动电流信息；判断所述采样点的差动电流信息及制动电流信息是否符合预设的区外故障TA饱和条件，如果符合，闭锁差动保护；否则开放差动保护。

图2所示为本发明实施例一识别TA饱和的方法流程示意图，如图2所示，本发明实施例识别TA饱和的方法包括：

步骤201：依据TA的输出电流信息，确定在当前周波内选取的采样点的差动电流信息及制动电流信息；

本步骤之前，所述方法还包括：采集当前设备中各支路TA的输出电流信息；这里，所述TA为电流互感器的电气图形的文字代号，所述TA的输出电流信息即所述TA的二次电流信息；所述设备为高压、超高压设备。

所述差动电流为所述各支路TA的输出电流矢量和，所述制动电流为所述各支路TA的输出电流标量和。

TA进入饱和需要一定的时间，所以每个周波均存在线性传变区，此时差动保护感受的差动电流较小，而TA进入饱和后二次电流迅速下降，差动电流急剧上升，如图1所示，因此，TA每周波周期性地进入饱和的特征，可以用以鉴别差流是否由TA饱和引起。

步骤202：判断所述采样点的差动电流信息及制动电流信息是否符合预设的区外故障TA饱和条件，如果符合，闭锁差动保护；否则开放差动保护；

这里，所述预设的区外故障TA饱和条件包括：第一区外故障TA饱和条件和/或第二区外故障TA饱和条件；

其中，所述第一区外故障TA饱和条件包括：

连续N个采样点的差动电流及制动电流满足表达式：

$\frac{{\mathrm{dI}}_d}{\mathrm{dt}}<k_1{I}_{\max }$ 且I_d<k₂I_r；

其中，所述I_d为采样点的差动电流；所述I_r为采样点的制动电流；所述I_max为当前周波内差动电流最大值；所述k₁、k₂为预设常数；所述N>2，且N为正整数；所述为差动电流变化率；

所述第二区外故障TA饱和条件包括：存在满足下述表达式的采样点；

$\frac{{\mathrm{dI}}_r}{\mathrm{dt}}\&GreaterEqual;k_3\frac{{\mathrm{dI}}_d}{\mathrm{dt}}$ 且I_r>k₄I_d；

其中，所述I_d为采样点的差动电流；所述I_r为采样点的制动电流；所述为制动电流变化率；所述k₃、k₄为预设常数；

所述第一区外故障TA饱和条件表示了连续N个采样点差动电流变化率较小，且所述N个采样点的制动电流远大于所述N个采样点的差动电流，也即对应了区外故障TA饱和时，TA在每个周波均存在线性传变区，线性传变区内保护感受的差动电流较小，而制动电流为穿越性故障电流故远大于差动电流；

所述第二区外故障TA饱和条件表示了存在制动电流变化率远大于差动电流变化率的采样点，且该采样点制动电流远大于差动电流，也即对应了区外故障TA饱和时，二次电流迅速下降，差动电流急剧上升的特点。

当采样点的差动电流信息及制动电流信息符合预设的区外故障TA饱和条件时，则确定具备了区外故障TA饱和波形特征并闭锁差动保护，否则开放差动保护，进而使差动保护具有很强的抗TA饱和能力，可以可靠的防止区外故障TA饱和导致差动保护误动，而在区外转区内故障情况下保护可以快速动作，完全不受差流中谐波分量的影响。

图3所示为本发明实施例二识别TA饱和的方法流程示意图，如图3所示，本发明实施例识别TA饱和的方法包括：

步骤301：采集当前设备中各支路TA的输出电流信息；

这里，所述TA的输出电流信息即所述TA的二次电流信息。

步骤302：依据TA的输出电流信息，确定在当前周波内选取的采样点的差动电流信息及制动电流信息；

这里，所述差动电流为所述各支路TA的输出电流矢量和，所述制动电流为所述各支路TA的输出电流标量和。

步骤303：判断所述采样点的差动电流信息及制动电流信息是否符合预设的区外故障TA饱和条件，如果符合，执行步骤304；如果不符合，执行步骤305；

这里，所述预设的区外故障TA饱和条件包括：第一区外故障TA饱和条件和/或第二区外故障TA饱和条件；

其中，所述第一区外故障TA饱和条件包括：

连续N个采样点的差动电流及制动电流满足表达式：

$\frac{{\mathrm{dI}}_d}{\mathrm{dt}}<k_1{I}_{\max }$ 且I_d<k₂I_r；

其中，所述I_d为采样点的差动电流；所述I_r为采样点的制动电流；所述I_max为当前周波内差动电流最大值；所述k₁、k₂为预设常数；所述N>2，且N为正整数；所述为差动电流变化率；

所述第二区外故障TA饱和条件包括：存在满足下述表达式的采样点；

$\frac{{\mathrm{dI}}_r}{\mathrm{dt}}\&GreaterEqual;k_3\frac{{\mathrm{dI}}_d}{\mathrm{dt}}$ 且I_r>k₄I_d；

其中，所述I_d为采样点的差动电流；所述I_r为采样点的制动电流；所述为制动电流变化率；所述k₃、k₄为预设常数；

所述第一区外故障TA饱和条件表示了连续N个采样点差动电流变化率较小，且所述N个采样点的制动电流远大于所述N个采样点的差动电流，也即对应了区外故障TA饱和时，TA在每个周波均存在线性传变区，线性传变区内保护感受的差动电流较小，而制动电流为穿越性故障电流故远大于差动电流；

所述第二区外故障TA饱和条件表示了存在制动电流变化率远大于差动电流变化率的采样点，且该采样点制动电流远大于差动电流，也即对应了区外故障TA饱和时，二次电流迅速下降，差动电流急剧上升的特点。

步骤304：闭锁差动保护；

这里，当判断采样点的差动电流信息及制动电流信息符合预设的区外故障TA饱和条件时，则确定具备了区外故障TA饱和波形特征并闭锁差动保护，防止了差动保护误动作。

步骤305：开放差动保护；

这里，当判断采样点的差动电流信息及制动电流信息不符合预设的区外故障TA饱和条件时，确定不存在区外故障TA饱和情况，进而快速开放差动保护。

图4为本发明实施例识别TA饱和的装置组成结构示意图，如图4所示，本发明实施例识别TA饱和的装置组成包括：确定模块41及判断模块42；其中，

所述确定模块41，用于依据TA的输出电流信息，确定在当前周波内选取的采样点的差动电流信息及制动电流信息；

所述判断模块42，用于判断所述采样点的差动电流信息及制动电流信息是否符合预设的区外故障TA饱和条件，如果符合，闭锁差动保护；否则开放差动保护。

进一步的，所述装置还包括：采集模块43，用于采集当前设备中各支路TA的输出电流信息。

进一步的，所述差动电流为所述各支路TA的输出电流矢量和，所述制动电流为所述各支路TA的输出电流标量和。

进一步的，所述预设的区外故障TA饱和条件包括：第一区外故障TA饱和条件和/或第二区外故障TA饱和条件；

其中，所述第一区外故障TA饱和条件包括：

连续N个采样点的差动电流及制动电流满足表达式：

$\frac{{\mathrm{dI}}_d}{\mathrm{dt}}<k_1{I}_{\max }$ 且I_d<k₂I_r；

其中，所述I_d为采样点的差动电流；所述I_r为采样点的制动电流；所述I_max为当前周波内差动电流最大值；所述k₁、k₂为预设常数；所述N>2，且N为正整数；

所述第二区外故障TA饱和条件包括：存在满足下述表达式的采样点；

$\frac{{\mathrm{dI}}_r}{\mathrm{dt}}\&GreaterEqual;k_3\frac{{\mathrm{dI}}_d}{\mathrm{dt}}$ 且I_r>k₄I_d；

其中，所述I_d为采样点的差动电流；所述I_r为采样点的制动电流；所述k₃、k₄为预设常数。

在本发明实施例中，所述确定模块41及判断模块42及采集模块43均可由服务器中的中央处理器(CPU，Central Processing Unit)或数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)、或现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable GateArray)、或集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)实现。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种识别电流互感器TA饱和的方法，其特征在于，所述方法包括：

依据TA的输出电流信息，确定在当前周波内选取的采样点的差动电流信息及制动电流信息；

判断所述采样点的差动电流信息及制动电流信息是否符合预设的区外故障TA饱和条件，如果符合，闭锁差动保护；否则开放差动保护。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述依据TA的输出电流信息，确定在当前周波内选取的采样点的差动电流信息及制动电流信息之前，所述方法还包括：

采集当前设备中各支路TA的输出电流信息。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述差动电流为所述各支路TA的输出电流矢量和，所述制动电流为所述各支路TA的输出电流标量和。

4.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述预设的区外故障TA饱和条件包括：第一区外故障TA饱和条件和/或第二区外故障TA饱和条件；

其中，所述第一区外故障TA饱和条件包括：

连续N个采样点的差动电流及制动电流满足表达式：

$\frac{{\mathrm{dI}}_d}{\mathrm{dt}}<k_1{I}_{\max }$ 且I_d<k₂I_r；

所述I_d为采样点的差动电流；所述I_r为采样点的制动电流；所述I_max为当前周波内差动电流最大值；所述k₁、k₂为预设常数；所述N>2，且N为正整数；

所述第二区外故障TA饱和条件包括：存在满足下述表达式的采样点；

$\frac{{\mathrm{dI}}_r}{\mathrm{dt}}\&GreaterEqual;k_3\frac{{\mathrm{dI}}_d}{\mathrm{dt}}$ 且I_r>k₄I_d；

所述I_d为采样点的差动电流；所述I_r为采样点的制动电流；所述k₃、k₄为预设常数。

5.一种识别电流互感器TA饱和的装置，其特征在于，所述装置包括：确定模块及判断模块；其中，

所述确定模块，用于依据TA的输出电流信息，确定在当前周波内选取的采样点的差动电流信息及制动电流信息；

所述判断模块，用于判断所述采样点的差动电流信息及制动电流信息是否符合预设的区外故障TA饱和条件，如果符合，闭锁差动保护；否则开放差动保护。

6.根据权利要求5所述装置，其特征在于，所述装置还包括采集模块，用于采集当前设备中各支路TA的输出电流信息。

7.根据权利要求6所述装置，其特征在于，所述差动电流为所述各支路TA的输出电流矢量和，所述制动电流为所述各支路TA的输出电流标量和。

8.根据权利要求5或6所述装置，其特征在于，所述预设的区外故障TA饱和条件包括：第一区外故障TA饱和条件和/或第二区外故障TA饱和条件；

其中，所述第一区外故障TA饱和条件包括：

连续N个采样点的差动电流及制动电流满足表达式：

$\frac{{\mathrm{dI}}_d}{\mathrm{dt}}<k_1{I}_{\max }$ 且I_d<k₂I_r；

所述I_d为采样点的差动电流；所述I_r为采样点的制动电流；所述I_max为当前周波内差动电流最大值；所述k₁、k₂为预设常数；所述N>2，且N为正整数；

所述第二区外故障TA饱和条件包括：存在满足下述表达式的采样点；

$\frac{{\mathrm{dI}}_r}{\mathrm{dt}}\&GreaterEqual;k_3\frac{{\mathrm{dI}}_d}{\mathrm{dt}}$ 且I_r>k₄I_d；

所述I_d为采样点的差动电流；所述I_r为采样点的制动电流；所述k₃、k₄为预设常数。