CN109375131A - 一种电流互感器的饱和速度及饱和深度识别方法及系统 - Google Patents

一种电流互感器的饱和速度及饱和深度识别方法及系统 Download PDF

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CN109375131A CN201810857986.2A CN201810857986A CN109375131A CN 109375131 A CN109375131 A CN 109375131A CN 201810857986 A CN201810857986 A CN 201810857986A CN 109375131 A CN109375131 A CN 109375131A
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Abstract

本发明公开了一种电流互感器的饱和速度及饱和深度识别方法及系统，包括：根据采集的当前时刻当前相的线路两侧的二次采样值计算二次侧突变量，并根据所述二次侧突变量计算一次侧突变量；利用所述线路两侧的二次采样值对应的一次侧突变量确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值；计算当前时刻的突变量最大值积分和突变量最小值积分的比值，并判断所述比值是否满足预设阈值范围；当所述比值满足预设阈值范围时，确定当前时刻和线路保护启动开始时刻的时间差值为当前相的饱和速度；当所述比值满足预设阈值范围时，确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值的差值为当前相当前时刻的饱和深度。本发明为判断电流互感器的饱和程度提供了依据。

Description

一种电流互感器的饱和速度及饱和深度识别方法及系统
技术领域
本发明涉及电气技术继电保护技术领域，并且更具体地，涉及一种相电流互感器的饱和速度及饱和深度识别方法及系统。
背景技术
电流互感器是电力系统主要的一、二次电气量传变设备，是电力二次系统的重要数据来源，电流互感器的传变能力直接影响电力二次系统的动作性能，进而影响电力一次系统的安全稳定运行。目前广泛应用的电磁式互感器在大电流情况下会饱和，同时地磁感应、直流偏磁也会造成电流互感器饱和。电流互感器饱和的成因是：由于其铁心为铁磁材料，铁芯中磁通与磁感应强度呈非线性关系，一次电流通过铁芯传变至二次侧，形成二次电流，正常运行情况下，铁芯不饱和，励磁阻抗大，励磁电流很小，一次电流与二次电流呈线性关系；随着一次电流增大(故障情况下)，铁芯饱和，励磁阻抗减小，励磁电流增大，二次电流减小。电流互感器饱和后二次电流发生畸变，不能准确反映一次电气量特征。
电流互感器饱和后传变能力的下降对继电保护、测控、稳控、安自、计量、PMU、测距、故障录波等一系列电力系统二次设备及功能造成影响。尤其是继电保护设备，当被保护对象区外故障时，受电流互感器饱和影响，区外故障表现为区内故障特征，保护会发生误动作。
目前在电流互感器饱和识别方面，对于如何准确评价电流互感器饱和程度，包括饱和速度与饱和深度等指标，尚未开展相关研究。
发明内容
本发明提出一种基电流互感器的饱和速度及饱和深度识别方法及系统，以解决如何准确确定电流互感器的饱和速度和饱和深度的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种电流互感器的饱和速度及饱和深度识别方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，根据采集的当前时刻当前相的线路两侧的二次采样值计算二次侧突变量，并根据所述二次侧突变量计算一次侧突变量，所述当前相为A相、B相或C相；
步骤2，利用所述线路两侧的二次采样值对应的一次侧突变量确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值；
步骤3，计算当前时刻的突变量最大值积分和突变量最小值积分的比值，并判断所述比值是否满足预设阈值范围；其中，若满足，则进入步骤4，反之，采集下一时刻的当前相的线路两侧的二次采样值，并返回步骤1；
步骤4，当所述比值满足预设阈值范围时，确定当前时刻和线路保护启动开始时刻的时间差值为当前相的饱和速度；
步骤5，当所述比值满足预设阈值范围时，确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值的差值为当前相当前时刻的饱和深度。
优选地，其中利用如下公式计算一次侧突变量：
△i2 α-1(t)＝i2 α-1(t)-i2 α-1(t-T)，
△i2 α-2(t)＝i2 α-2(t)-i2 α-2(t-T)，
△i1 α-1(t)＝CTα△i2 α-1(t)，
△i1 α-2(t)＝CTα△i2 α-2(t)，
其中，△i1 α-1(t)和△i1 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的一次侧突变量；△i2 α-1(t)和△i2 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的二次侧突变量；i2 α-1(t)和i2 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的二次采样值；CTα为α相的互感器变比系数；T为采集时间周期。
优选地，其中所述利用所述线路两侧的二次采样值对应的一次侧突变量确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值，包括：
|△i1 α-max(t)|＝max{|i1 α-1(t)|,|i1 α-2(t)|}，
|△i1 α-min(t)|＝min{|i1 α-1(t)|,|i1 α-2(t)|}，
其中，△i1 α-1(t)和△i1 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的一次侧突变量；△i1 α-max(t)为当前t时刻的突变量最大值；△i1 α-min(t)为当前t时刻的突变量最小值。
优选地，其中所述预设范围阈值为(-∞，-1)。
根据本发明的另一个方面，提供了一种电流互感器的饱和速度及饱和深度识别系统，其特征在于，所述系统包括：
一次侧突变量计算单元，用于根据采集的当前时刻当前相的线路两侧的二次采样值计算二次侧突变量，并根据所述二次侧突变量计算一次侧突变量，所述当前相为A相、B相或C相；
突变量最值确定单元，用于利用所述线路两侧的二次采样值对应的一次侧突变量确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值；
判断单元，用于计算当前时刻的突变量最大值积分和突变量最小值积分的比值，并判断所述比值是否满足预设阈值范围；
采集单元，用于当所述比值不满足预设阈值范围时，采集下一时刻当前相的线路两侧的二次采样值；
饱和速度确定单元，用于当所述比值满足预设阈值范围时，确定当前时刻和线路保护启动开始时刻的时间差值为当前相的饱和速度；
饱和深度确定单元，用于当所述比值满足预设阈值范围时，确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值的差值为当前相当前时刻的饱和深度。
优选地，其中在所述一次侧突变量计算单元，利用如下公式计算一次侧突变量：
△i2 α-1(t)＝i2 α-1(t)-i2 α-1(t-T)，
△i2 α-2(t)＝i2 α-2(t)-i2 α-2(t-T)，
△i1 α-1(t)＝CTα△i2 α-1(t)，
△i1 α-2(t)＝CTα△i2 α-2(t)，
其中，△i1 α-1(t)和△i1 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的一次侧突变量；△i2 α-1(t)和△i2 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的二次侧突变量；i2 α-1(t)和i2 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的二次采样值；CTα为α相的互感器变比系数；T为采集时间周期。
优选地，其中在所述突变量最值确定单元，利用所述线路两侧的二次采样值对应的一次侧突变量确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值，包括：
|△i1 α-max(t)|＝max{|i1 α-1(t)|,|i1 α-2(t)|}，
|△i1 α-min(t)|＝min{|i1 α-1(t)|,|i1 α-2(t)|}，
其中，△i1 α-1(t)和△i1 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的一次侧突变量；△i1 α-max(t)为当前t时刻的突变量最大值；△i1 α-min(t)为当前t时刻的突变量最小值。
优选地，其中所述预设范围阈值为(-∞，-1)。
本发明提供了一种电流互感器的饱和速度及饱和深度识别方法及系统，根据采集的当前时刻当前相的线路两侧的二次采样值计算一次侧突变量；利用一次侧突变量确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值；计算当前时刻的突变量最大值积分和突变量最小值积分的比值，并判断是否满足预设阈值范围；当所述比值满足预设阈值范围时，确定当前时刻和线路保护启动开始时刻的时间差值为当前相的饱和速度，确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值的差值为当前相当前时刻的饱和深度，为判断电流互感器饱和程度提供了依据。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的电流互感器的饱和速度及饱和深度识别方法100的流程图；
图2为根据本发明实施方式的电流互感器的饱和速度及饱和深度识别系统200的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的电流互感器的饱和速度及饱和深度识别方法100的流程图。如图1所示，本发明的实施方式提供的电流互感器的饱和速度及饱和深度识别方法，根据采集的当前时刻当前相的线路两侧的二次采样值计算一次侧突变量；利用一次侧突变量确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值；计算当前时刻的突变量最大值积分和突变量最小值积分的比值，并判断是否满足预设阈值范围；当所述比值满足预设阈值范围时，确定当前时刻和线路保护启动开始时刻的时间差值为当前相的饱和速度，确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值的差值为当前相当前时刻的饱和深度，为判断电流互感器饱和程度提供了依据。本发明的实施方式提供的电流互感器的饱和速度及饱和深度识别方法100从步骤101处开始，在步骤101，根据采集的当前时刻当前相的线路两侧的二次采样值计算二次侧突变量，并根据所述二次侧突变量计算一次侧突变量，所述当前相为A相、B相或C相。
优选地，其中利用如下公式计算一次侧突变量：
△i2 α-1(t)＝i2 α-1(t)-i2 α-1(t-T)，
△i2 α-2(t)＝i2 α-2(t)-i2 α-2(t-T)，
△i1 α-1(t)＝CTα△i2 α-1(t)，
△i1 α-2(t)＝CTα△i2 α-2(t)，
其中，△i1 α-1(t)和△i1 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的一次侧突变量；△i2 α-1(t)和△i2 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的二次侧突变量；i2 α-1(t)和i2 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的二次采样值；CTα为α相的互感器变比系数；T为采集时间周期。
在本发明的实施方式中，分别计算了A、B和C三相的饱和度，T为20ms。
首先，对于A、B、C三相，分别获取采集的t时刻的线路两侧的电流二次采样值和
然后，分别计算三相的二次侧突变量，包括：
其中，△i2 A-1(t)和△i2 A-2(t)分别为t时刻A相的线路两侧的二次侧突变量；△i2 B-1(t)和△i2 B-2(t)分别为t时刻B相的线路两侧的二次侧突变量；△i2 C-1(t)和△i2 C-2(t)分别为t时刻C相的线路两侧的二次侧突变量。
最后，根据上述二次侧突变量计算一次侧突变量，包括：
其中，△i1 A-1(t)和△i1 A-2(t)分别为t时刻A相的线路两侧的一次侧突变量；△i1 B-1(t)和△i1 B-2(t)分别为t时刻B相的线路两侧的一次侧突变量；△i1 C-1(t)和△i1 C-2(t)分别为t时刻C相的线路两侧的一次侧突变量；CTA为A相的互感器变比系数；CTB为B相的互感器变比系数；CTC为C相的互感器变比系数。
优选地，在步骤102，利用所述线路两侧的二次采样值对应的一次侧突变量确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值。
优选地，其中所述利用所述线路两侧的二次采样值对应的一次侧突变量确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值，包括：
|△i1 α-max(t)|＝max{|i1 α-1(t)|,|i1 α-2(t)|}，
|△i1 α-min(t)|＝min{|i1 α-1(t)|,|i1 α-2(t)|}，
其中，△i1 α-1(t)和△i1 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的一次侧突变量；△i1 α-max(t)为当前t时刻的突变量最大值；△i1 α-min(t)为当前t时刻的突变量最小值。
在本发明的实施方式中，对于A、B、C三相，t时刻的突变量最大值和突变量最小值分别为：
其中，△i1 A-max(t)为当前t时刻A相的突变量最大值；△i1 B-max(t)为当前t时刻B相的突变量最大值；△i1 C-max(t)为当前t时刻C相的突变量最大值；△i1 A-min(t)为当前t时刻A相的突变量最小值；△i1 B-min(t)为当前t时刻B相的突变量最小值；△i1 C-min(t)为当前t时刻C相的突变量最小值。
优选地，步骤103，计算当前时刻的突变量最大值积分和突变量最小值积分的比值，并判断所述比值是否满足预设阈值范围；其中，若满足，则进入步骤104，反之，采集下一时刻的当前相的线路两侧的二次采样值，并返回步骤101。
优选地，其中所述预设范围阈值为(-∞，-1)。优选地，步骤104，当所述比值满足预设阈值范围时，确定当前时刻和线路保护启动开始时刻的时间差值为当前相的饱和速度。
在本发明的实施方式中，当前t时刻突变量最大值积分和当前t时刻突变量最小值积分的计算公式如下：
分别计算当前t时刻A、B和C三相的突变量最大值积分和突变量最小值积分的比值，包括：
然后，判断上述比值是否满足预设范围阈值(-∞，-1)，若不满足，则直接采集下一时刻的三相的线路两侧的二次采样值，并返回步骤101,。若满足，则当RA(t1)＜-1时，A相的饱和速度为TA-饱和＝t1-t0；当RB(t2)＜-1时，B相的饱和速度为TB-饱和＝t2-t0；当RC(t3)＜-1时，C相的饱和速度为TC-饱和＝t3-t0，t0为从线路保护启动的时刻。
优选地，步骤105，当所述比值满足预设阈值范围时，确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值的差值为当前相当前时刻的饱和深度。
在本发明的实施方式中，当RA(t)＜-1时，t时刻A相电流互感器CT的饱和深度为当RB(t)＜-1时，t时刻B相电流互感器CT饱和深度为当RC(t)＜-1时，t时刻C相电流互感器CT的饱和深度为
图2为根据本发明实施方式的电流互感器的饱和速度及饱和深度识别系统200的结构示意图。如图2所示，本发明的实施方式提供的电流互感器的饱和速度及饱和深度识别系统200，包括：一次侧突变量计算单元201、突变量最值确定单元202、判断单元203、采集单元204、饱和速度确定单元205和饱和深度确定单元206。优选地，所述一次侧突变量计算单元201，用于根据采集的当前时刻当前相的线路两侧的二次采样值计算二次侧突变量，并根据所述二次侧突变量计算一次侧突变量，所述当前相为A相、B相或C相。
优选地，其中在所述一次侧突变量计算单元201，利用如下公式计算一次侧突变量：
△i2 α-1(t)＝i2 α-1(t)-i2 α-1(t-T)，
△i2 α-2(t)＝i2 α-2(t)-i2 α-2(t-T)，
△i1 α-1(t)＝CTα△i2 α-1(t)，
△i1 α-2(t)＝CTα△i2 α-2(t)，
其中，△i1 α-1(t)和△i1 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的一次侧突变量；△i2 α-1(t)和△i2 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的二次侧突变量；i2 α-1(t)和i2 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的二次采样值；CTα为α相的互感器变比系数；T为采集时间周期。
优选地，所述突变量最值确定单元202，用于利用所述线路两侧的二次采样值对应的一次侧突变量确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值。
优选地，其中在所述突变量最值确定单元202，利用所述线路两侧的二次采样值对应的一次侧突变量确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值，包括：
|△i1 α-max(t)|＝max{|i1 α-1(t)|,|i1 α-2(t)|}，
|△i1 α-min(t)|＝min{|i1 α-1(t)|,|i1 α-2(t)|}，
其中，△i1 α-1(t)和△i1 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的一次侧突变量；△i1 α-max(t)为当前t时刻的突变量最大值；△i1 α-min(t)为当前t时刻的突变量最小值。
优选地，所述判断单元203，用于计算当前时刻的突变量最大值积分和突变量最小值积分的比值，并判断所述比值是否满足预设阈值范围。
优选地，其中所述预设范围阈值为(-∞，-1)。
优选地，所述采集单元204，用于当所述比值不满足预设阈值范围时，采集下一时刻当前相的线路两侧的二次采样值。
优选地，所述饱和速度确定单元205，用于当所述比值满足预设阈值范围时，确定当前时刻和线路保护启动开始时刻的时间差值为当前相的饱和速度。
优选地，所述饱和深度确定单元206，用于当所述比值满足预设阈值范围时，确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值的差值为当前相当前时刻的饱和深度。
本发明的实施例的电流互感器的饱和速度及饱和深度识别系统200与本发明的另一个实施例的电流互感器的饱和速度及饱和深度识别方法100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (8)

1.一种电流互感器的饱和速度及饱和深度识别方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，根据采集的当前时刻当前相的线路两侧的二次采样值计算二次侧突变量，并根据所述二次侧突变量计算一次侧突变量，所述当前相为A相、B相或C相；
步骤2，利用所述线路两侧的二次采样值对应的一次侧突变量确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值；
步骤3，计算当前时刻的突变量最大值积分和突变量最小值积分的比值，并判断所述比值是否满足预设阈值范围；其中，若满足，则进入步骤4，反之，采集下一时刻的当前相的线路两侧的二次采样值，并返回步骤1；
步骤4，当所述比值满足预设阈值范围时，确定当前时刻和线路保护启动开始时刻的时间差值为当前相的饱和速度；
步骤5，当所述比值满足预设阈值范围时，确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值的差值为当前相当前时刻的饱和深度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用如下公式计算一次侧突变量：
△i2 α-1(t)＝i2 α-1(t)-i2 α-1(t-T)，
△i2 α-2(t)＝i2 α-2(t)-i2 α-2(t-T)，
△i1 α-1(t)＝CTα△i2 α-1(t)，
△i1 α-2(t)＝CTα△i2 α-2(t)，
其中，△i1 α-1(t)和△i1 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的一次侧突变量；△i2 α-1(t)和△i2 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的二次侧突变量；i2 α-1(t)和i2 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的二次采样值；CTα为α相的互感器变比系数；T为采集时间周期。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述线路两侧的二次采样值对应的一次侧突变量确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值，包括：
|△i1 α-max(t)|＝max{|i1 α-1(t)|,|i1 α-2(t)|}，
|△i1 α-min(t)|＝min{|i1 α-1(t)|,|i1 α-2(t)|}，
其中，△i1 α-1(t)和△i1 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的一次侧突变量；△i1 α-max(t)为当前t时刻的突变量最大值；△i1 α-min(t)为当前t时刻的突变量最小值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设范围阈值为(-∞，-1)。
5.一种电流互感器的饱和速度及饱和深度识别系统，其特征在于，所述系统包括：
一次侧突变量计算单元，用于根据采集的当前时刻当前相的线路两侧的二次采样值计算二次侧突变量，并根据所述二次侧突变量计算一次侧突变量，所述当前相为A相、B相或C相；
突变量最值确定单元，用于利用所述线路两侧的二次采样值对应的一次侧突变量确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值；
判断单元，用于计算当前时刻的突变量最大值积分和突变量最小值积分的比值，并判断所述比值是否满足预设阈值范围；
采集单元，用于当所述比值不满足预设阈值范围时，采集下一时刻当前相的线路两侧的二次采样值；
饱和速度确定单元，用于当所述比值满足预设阈值范围时，确定当前时刻和线路保护启动开始时刻的时间差值为当前相的饱和速度；
饱和深度确定单元，用于当所述比值满足预设阈值范围时，确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值的差值为当前相当前时刻的饱和深度。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，在所述一次侧突变量计算单元，利用如下公式计算一次侧突变量：
△i2 α-1(t)＝i2 α-1(t)-i2 α-1(t-T)，
△i2 α-2(t)＝i2 α-2(t)-i2 α-2(t-T)，
△i1 α-1(t)＝CTα△i2 α-1(t)，
△i1 α-2(t)＝CTα△i2 α-2(t)，
其中，△i1 α-1(t)和△i1 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的一次侧突变量；△i2 α-1(t)和△i2 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的二次侧突变量；i2 α-1(t)和i2 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的二次采样值；CTα为α相的互感器变比系数；T为采集时间周期。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，在所述突变量最值确定单元，利用所述线路两侧的二次采样值对应的一次侧突变量确定当前时刻的突变量最大值和突变量最小值，包括：
|△i1 α-max(t)|＝max{|i1 α-1(t)|,|i1 α-2(t)|}，
|△i1 α-min(t)|＝min{|i1 α-1(t)|,|i1 α-2(t)|}，
其中，△i1 α-1(t)和△i1 α-2(t)分别为当前t时刻α相的线路两侧的一次侧突变量；△i1 α-max(t)为当前t时刻的突变量最大值；△i1 α-min(t)为当前t时刻的突变量最小值。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述预设范围阈值为(-∞，-1)。
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