CN105071341B - 一种电流互感器饱和识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电流互感器饱和识别方法，包括以下步骤：采集电流差动保护所需的三相电流数据进行数据预处理；设置电流互感器饱和识别平面并对所述电流互感器饱和识别平面进行分区；根据所述数据和饱和识别平面进行电流互感器饱和识别；根据所述饱和识别判决结合故障开放判据实现电流互感器饱和期间故障的再开放。本发明技术方案提升了电流差动保护的动作性能。
Description
技术领域：
本发明涉及电力系统继电保护领域，更具体涉及一种电流互感器饱和识别方法。
背景技术：
电流差动保护作为电气元件的主保护在电力系统中得到广泛的应用，电流互感器的动作性能直接影响电流差动保护的动作性能，电流互感器饱和时，一次电流传变到二次时，电流波形会发生畸变，造成差动保护误动作，所以对于电流差动保护而言，电流互感器饱和的准确识别具有重要意义。
电流互感器饱和包含两部分内容：电流互感器饱和识别及饱和期间发生故障的开放判据，对于前者，电流互感器无法准确识别会造成电流差动保护误动作，对于后者，电流互感器饱和期间发生故障，会造成差动拒动。所以如何实现准确的电流互感器饱和识别及饱和期间故障再开放，对于提升电流差动保护的动作性能具有重要的意义。
发明内容：
针对以上问题，本发明提出了一种电流互感器饱和识别方法，提升了电流差动保护的动作性能。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种电流互感器饱和识别方法，包括以下步骤：
采集电流差动保护所需的三相电流数据进行数据预处理；
设置电流互感器饱和识别平面并对所述电流互感器饱和识别平面进行分区；
根据所述数据和饱和识别平面进行电流互感器饱和识别；
根据饱和识别判决结合故障开放判据实现电流互感器饱和期间故障的再开放。
所述数据预处理包括将所述三相电流数据分成两组；当所述三相电流为双端量电流(I1i、I2i)时，其中一侧取I1i，另一侧取I2i；当所述三相电流为多端量输入电流时，对于每一个多端量电流采样点，先找到其多侧中的电流突变量绝对值最大侧，且将电流突变量绝对值最大侧定为一侧，将其余侧的电流和突变量定为另一侧。
设置所述电流互感器饱和识别平面包括建立直角坐标系，横坐标为所述一侧的电流采样值积分，纵坐标为所述另一侧的电流采样值积分。
所述电流互感器饱和识别平面的分区区域包括区内故障、区外故障、区外故障饱和区和非动作区。
对所述电流互感器饱和识别平面进行分区的过程为：通过两条直线划分分区区域；所述两条直线的斜率分别为：-1.2和-20。
所述饱和识别判决确定过程为将分组后所述数据分别进行积分，将积分后的数据置于电流互感器饱和识别平面，判断故障类型。
对于每一个电流数据采样点，若|Δim(t)|＞|Δin(t)|，则y＝Δim(t)，x＝Δin(t)；否则x＝Δim(t)，y＝Δin(t)；
若y＜0，x和y同时变号，否则维持原号
其中，Δim(t)为电流突变量，Δin(t)为其余电流和突变量。
对所述x和y进行积分，判断位于电流互感器饱和识别平面的区域；
当所述电流数据采样点的积分位于区内故障时，停止积分，直接开放差动保护；当位于区外故障时，持续积分，持续闭锁差动保护，直至积满；当位于饱和区时，停止积分，立即闭锁差动保护，记住进入的时刻tBH，等待积满时间，查全波傅氏差流IΣMAX。
所述故障开放判决采用全波富氏算法，按相计算差动电流的基波有效值I1、直流分量I0、二次谐波有效值I2和三次谐波有效值I3；
根据积分的3种结果，确定k和η：
积分的第1种结果——已经开放故障；
积分的第2种结果——k＝3，η＝1——区外不饱和，担心重合于区外饱和；
积分的第3种结果——k＝0.1tBH和——区外饱和；
当瞬时开放差动继电器；
否则，
瞬时开放差动继电器；
其中：
当时，令代入上式满足，瞬时开放差动继电器；
当时，代入上式满足，瞬时开放差动继电器；
其中，INσ——基准支路CT额定电流。
和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
1、本发明技术方案可以准确识别电流互感器饱和(包括电流互感器快速饱和)，对于区外故障引起的饱和，可靠按相闭锁电流差动保护，对于区内故障，快速按相开放电流差动保护；
2、本发明技术方案对于区外饱和期间发生区内故障，饱和期间故障开放判据可以准确开放电流差动保护；
3、本发明技术方案不仅用于双端量的输电线路保护，对于3/2接线的线路保护、母差保护同样适用；
4、本发明技术方案有效提高了电流差动保护的动作性能，避免了的电流互感器饱和造成的电流差动保护误动；
5、本发明技术方案显著提升了饱和期间故障电流差动保护再开放能力，避免了电流差动保护拒动。
附图说明
图1为本发明实施例的CT饱和识别平面及分区示意图；
图2为本发明实施例的线路区外故障示意图；
图3为本发明实施例的区外故障M侧三相电流示意图；
图4为本发明实施例的区外故障电流互感器饱和识别效果示意图；
图5为本发明实施例的线路区外故障示意图；
图6为本发明实施例的区内故障M侧三相电流示意图；
图7为本发明实施例的区内故障电流互感器饱和识别效果示意图；
图8为本发明实施例的线路区外转区内故障示意图；
图9为本发明实施例的区外转区内故障M侧三相电流示意图；
图10为本发明实施例的区外转区内故障电流互感器饱和识别效果示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
实施例1：
本例的发明提供一种电流互感器饱和识别方法，包括以下步骤：
(1)数据处理
采集电流差动保护所需的三相电流
对于双端量(I1i、I2i)，其中一侧取I1i，另一侧取I2i。
对于多端量，将多侧转换为两侧。对于每一个采样点，先找到多侧中的电流突变量绝对值最大侧，且将电流突变量绝对值最大侧定为一侧，将其余侧的电流和等效定为另一侧。分别命名M和Σ-M，常作为电流的下标。注意我们是按相判，例如，L端，在L个相电流中找出电流突变量绝对值最大的电流，该电流突变量命名为Δim(t)，其余电流和突变量命名为Δin(t)＝ΔiΣ(t)-Δim(t)。
(2)电流互感器饱和识别平面
饱和平面如图所示，横坐标为一侧采样值积分，纵坐标为另一侧采样值积分，分为四个区，其中1区区内、2区区外、3区区外故障饱和、非工作区，如图1所示。
区域的划分由2直线确定，2直线的斜率分别为：1.2和0.05；截距按灵敏度整定，纵轴截距按单电源区内短路有效值0.33kA整定，横轴截距按躲过最大零漂20％整定。
(3)饱和识别判据，
对于每一个采样点，首先选坐标轴，若|Δim(t)|＞|Δin(t)|，则y＝Δim(t)，x＝Δin(t)；否则x＝Δim(t)，y＝Δin(t)。
再消去Ⅲ、Ⅳ象限，因为两侧电流同时变号，不改变区内外故障特征。若y＜0，x和y同时变号，否则维持原号
启动后，立即积分。每积分一点，查：
1区——停止积分，直接开放。2区——持续积分，持续闭锁差动保护，直至积满。3区——停止积分，立即闭锁差动保护，记住进入的时刻tBH，等待积满时间，查全波傅氏差流IΣMAX。
(4)CT饱和中的故障再开放
采用全波富氏算法，按相计算差动电流的基波有效值、直流分量、二次谐波有效值、三次谐波有效值，I1、I0、I2、I3。
3次谐波助增2次谐波：
根据以上积分的3种结果，确定k和η。
第1种结果——已经开放。
第2种结果——k＝3，η＝1——区外不饱和，担心重合于区外饱和。
第3种结果——k＝0.1tBH(第几点)和——区外饱和。
当瞬时开放差动继电器。
否则，
瞬时开放差动继电器。
其中：
当时，令代入上式满足，瞬时开放差动继电器。
当时，代入上式满足，瞬时开放差动继电器。
式中，INσ——基准支路CT额定电流。这里取最大变比，
线路保护
1)双端量差动
第一步：线路保护启动后，采集线路两侧三相电流，记为和计算突变量和
第二步：按相比较Δim(t)和Δin(t)，若|Δim(t)|＞|Δin(t)|，则y＝Δim(t)，x＝Δin(t)；否则x＝Δim(t)，y＝Δin(t)。若y＜0，x和y同时变号，否则维持原号
第三步：对x和y进行积分(共24点)，判断位于电流互感器饱和识别平面的区域。
第四步：当位于区外和区外饱和区时，按相闭锁电流差动保护；当位于区内区时，按相短时开放电流差动保护，之后按相闭锁电流差动保护。
第五步：闭锁电流差动保护后，满足饱和期间故障开放判据，按相开放电流差动保护。
2)3/2接线线路电流差动保护
第一步：线路保护启动后，采集线路两侧三相电流，其中m侧两个CT，n侧一个CT分别记为和计算突变量和
第二步：对于每一个采样点，先找到三侧中的电流突变量绝对值最大侧，且将电流突变量绝对值最大侧定为一侧，将其余侧的电流和等效定为另一侧。在三个相电流中找出电流突变量绝对值最大的电流(以为例)，该电流突变量命名为ΔiM(t)，其余电流和突变量命名为ΔiN(t)＝Δin(t)+Δim2(t)。
第三步：按相比较ΔiM(t)和ΔiN(t)，若|ΔiM(t)|＞|ΔiN(t)|，则y＝ΔiM(t)，x＝ΔiN(t)；否则x＝ΔiM(t)，y＝ΔiN(t)。若y＜0，x和y同时变号，否则维持原号
第四步：对x和y进行积分(共24点)，判断位于电流互感器饱和识别平面的区域。
第五步：当位于区外和区外饱和区时，按相闭锁电流差动保护；当位于区内区时，按相短时开放电流差动保护，之后按相闭锁电流差动保护。
第六步：闭锁电流差动保护后，满足饱和期间故障开放判据，按相开放电流差动保护。
3)母线差动保护
第一步：母线保护启动后，采集母线N侧三相电流，记为计算突变量
第二步：对于每一个采样点，先找到N侧中的电流突变量绝对值最大侧，且将电流突变量绝对值最大侧定为一侧，将其余侧的电流和等效定为另一侧。在三个相电流中找出电流突变量绝对值最大的电流(以为例)，该电流突变量命名为ΔiM(t)，其余电流和突变量命名为
第三步：按相比较ΔiM(t)和ΔiN(t)，若|ΔiM(t)|＞|ΔiN(t)|，则y＝ΔiM(t)，x＝ΔiN(t)；否则x＝ΔiM(t)，y＝ΔiN(t)。若y＜0，x和y同时变号，否则维持原号
第四步：对x和y进行积分(共24点)，判断位于电流互感器饱和识别平面的区域。
第五步：当位于区外和区外饱和区时，按相闭锁母线电流差动保护；当位于区内区时，按相短时开放电流差动保护，之后按相闭锁母线电流差动保护。
第六步：闭锁电流差动保护后，满足饱和期间故障开放判据，按相开放母线电流差动保护。
仿真验证
仿真模型参考1000kV线路，线路全长200km。
1)区外故障
线路F4点发生三相短路(如图2所示)，线路M侧的故障电流如图3所示。利用本发明饱和识别判据计算，可得饱和曲线如图4所示，图中A、B、C三相进入饱和区，闭锁电流差动保护。
2)区内故障
线路F1点发生三相短路(如图5所示)，线路M侧的故障电流如图6所示。利用本发明饱和识别判据计算，可得饱和曲线如图7所示，图中A、B、C三相进入区内动作区，电流差动保护动作。
3)区外转区内故障
线路区外F4发生A相故障经60ms转区内A相故障(如图8所示)，线路M侧的故障电流如图9所示。利用本发明饱和识别判据计算，可得饱和曲线如图10所示，图中A相进入区外饱和区，先闭锁A相电流差动保护。区外故障期间保护可靠不动作，区内故障后经19ms，A相动作。
(3)效果分析
本发明可以准确识别电流互感器饱和(包括电流互感器快速饱和)，对于区外故障引起的饱和，可靠按相闭锁电流差动保护，对于区内故障，快速按相开放电流差动保护，对于区外饱和期间发生区内故障，饱和期间故障开放判据可以准确开放电流差动保护。
本发明不仅用于双端量的输电线路保护，对于3/2接线的线路保护、母差保护同样适用。
本发明有效提高了电流差动保护的动作性能，避免了的电流互感器饱和造成的电流差动保护误动，同时显著提升了饱和期间故障电流差动保护再开放能力，避免了电流差动保护拒动。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (1)
1.一种电流互感器饱和识别方法，其特征在于：包括以下步骤：
采集电流差动保护所需的三相电流数据进行数据预处理；
设置电流互感器饱和识别平面并对所述电流互感器饱和识别平面进行分区；
根据所述数据和饱和识别平面进行电流互感器饱和识别；
根据饱和识别判决结合故障开放判据实现电流互感器饱和期间故障的再开放；
所述数据预处理包括将所述三相电流数据分成两组；当所述三相电流为双端量电流(I1i、I2i)时，其中一侧取I1i，另一侧取I2i；当所述三相电流为多端量输入电流时，对于每一个多端量电流采样点，先找到其多侧中的电流突变量绝对值最大侧，且将电流突变量绝对值最大侧定为一侧，将其余侧的电流和突变量定为另一侧；
设置所述电流互感器饱和识别平面包括建立直角坐标系，横坐标为所述一侧的电流采样值积分，纵坐标为所述另一侧的电流采样值积分；
所述电流互感器饱和识别平面的分区区域包括区内故障、区外故障、区外故障饱和区和非动作区；
对所述电流互感器饱和识别平面进行分区的过程为：通过两条直线划分分区区域；所述两条直线的斜率分别为：-1.2和-20；纵轴截距按单电源区内短路有效值0.33kA整定，横轴截距按躲过最大零漂20％整定；
所述饱和识别判决确定过程为将分组后所述数据分别进行积分，将积分后的数据置于电流互感器饱和识别平面，判断故障类型；
对于每一个电流数据采样点，若|Δim(t)|＞|Δin(t)|，则y＝Δim(t)，x＝Δin(t)；否则x＝Δim(t)，y＝Δin(t)；
若y＜0，x和y同时变号，否则维持原号
其中，Δim(t)为电流突变量，Δin(t)为其余电流和突变量；
对所述x和y进行积分，判断位于电流互感器饱和识别平面的区域；
当所述电流数据采样点的积分位于区内故障时，停止积分，直接开放差动保护；当位于区外故障时，持续积分，持续闭锁差动保护，直至积满；当位于区外故障饱和区时，停止积分，立即闭锁差动保护，记住进入的时刻tBH，等待积满时间，查全波傅氏差流I∑MAX；
所述电流互感器饱和期间的故障开放判决采用全波富氏算法，按相计算差动电流的基波有效值I1、直流分量I0、二次谐波有效值I2和三次谐波有效值I3；
根据积分的3种结果，确定下式的k和η：
积分的第1种结果——已经开放差动保护；
积分的第2种结果——k＝3，η＝1——区外不饱和，担心重合于区外饱和；
积分的第3种结果——k＝0.1tBH和——区外饱和；
当瞬时开放差动继电器；
否则，
瞬时开放差动继电器；
其中：当时，令带入上式满足，瞬时开放差动继电器；
当时，代入上式满足，瞬时开放差动继电器；
其中，INσ——基准支路CT定额电流。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |