CN111580035B - 一种电压互感器磁饱和的统计识别方法 - Google Patents

一种电压互感器磁饱和的统计识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电压互感器磁饱和的统计识别方法，包括如下步骤：步骤1，记保护装置每T时间内采样点数为f，对电压互感器二次值采样，从第1个采样点起每采到f个采样点形成一个采样样本，记第n个样本为Xn，采样总时长大于n×T时间，n为正整数，T为电压的周期，f为非零正偶数；步骤2，分别求取各采样样本的采样瞬时值极值，记第m个样本中的采样瞬时值最大值为第Pmmax个点，记第m个样本的采样瞬时值最小值为第Pmmin个点，m＝1,2,...n；步骤3，求取各采样样板的子集累加和；步骤4，求取各采样样本的子集差值；步骤5，设定判别门槛Uset1，若连续n个样本的子集差值均大于Uset1，则判定则判别为电压互感器处于磁饱和状态。此种方法可克服现有技术中存在的可靠识别电压互感器磁饱和的问题。

Description

一种电压互感器磁饱和的统计识别方法
技术领域
本发明属于电力系统继电保护领域，特别涉及一种电压互感器磁饱和的统计识别方法。
背景技术
柔性交流输电系统中，电力电子设备大量应用，受换流器控制策略、换流阀类型、系统一次结构等因素影响，交流侧换流器输出的交流电压电气量中，常常含有少量的直流电压分量。
交流电压互感器是基于电磁原理工作的一种常见一次交流设备，如交流电压互感器传变交流电压信号时，其原边励磁侧存在直流电压分量，则可能出现直流偏磁现象，进而导致电压互感器发热、绝缘降低，影响电压互感器的长期稳定运行。
当磁通偏于一侧饱和时，二次侧采样值将出现90°～270°区间，或-90°～90°区间波形畸变，基于本特性，可以用来识别互感器磁饱和。
现有技术中，主要依靠检测波形中二次谐波和三次谐波的含量，来识别电流互感器饱和，由于当磁通偏于一侧饱和时，电压互感器二次侧采样值仅在90°～270°区间，或-90°～90°区间出现畸变，因此二次谐波、三次谐波的含量相对较小，采用现有技术面临识别精度不高、容易误判别的问题，本方法具有更高的判别灵敏度。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种电压互感器磁饱和的统计识别方法，其可克服现有技术中存在的可靠识别电压互感器磁饱和的问题。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种电压互感器磁饱和的统计识别方法，包括如下步骤：
步骤1，记保护装置每T时间内采样点数为f，对电压互感器二次值采样，从第1个采样点起每采到f个采样点形成一个采样样本，记第n个样本为Xn，采样总时长大于n×T时间，n为正整数，T为电压的周期，f为非零正偶数；
步骤2，分别求取各采样样本的采样瞬时值极值，记第m个样本中的采样瞬时值最大值为第Pmmax个点，记第m个样本的采样瞬时值最小值为第Pmmin个点，m＝1,2,...n；
步骤3，求取各采样样本的子集累加和；
所述步骤3的具体过程是，求取各采样样板的子集累加和，第m个样本的计算方法为：从第Pmmax个点起，含第Pmmax个点在内连续抽取f/2个采样点作为子集样本m1，若第m个样本中从第Pmmax个点起，含第Pmmax个点在内的采样点数不足f/2个，设缺少x个，则从第m个样本的第1个采样点开始连续抽取x个采样点补入子集样本m1，对子集样本m1中的各采样点求取绝对值，并相加，记累加和为Am1，将第m个样本中剩余没有放入子集样本m1的采样点放入子集样本m2，对子集样本m2中的各采样点求取绝对值，并相加，记累加和为Am2；
步骤4，求取各采样样本的子集累加和的差值；
所述步骤4中，第m个样本的子集累加和的差值的计算式为：Bm＝|Am1-Am2|；
步骤5，设定判别门槛Uset1，若连续n个样本的子集累加和的差值均大于Uset1，则判定电压互感器处于磁饱和状态。
上述步骤1中，n的取值范围为[2,20000]。
上述步骤2中，若第m个样本的最大值个数大于1，则取先采到的最大值采样点为第Pmmax个点，若第m个样本的最小值个数大于1，则取先采到的最小值采样点为第Pmmin个点。
上述步骤5中，Uset1的取值范围为：Uset1≥0.05。
采用上述方案后，本发明通过将整周期的电压划分为两个相同时长的半周期，对比两者采样值累加和的差异，以识别电压波形的两个半波的波形差异程度。本发明实现了电压互感器的磁饱和判别，提高了电压互感器的异常判别能力。
附图说明
图1是本发明一种电压互感器磁饱和的统计识别方法的流程图。
图2是采用样本最大、最小值示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。
如图1所示，本发明提供一种电压互感器磁饱和的统计识别方法，包括如下步骤：
(1)记保护装置每T时间内采样点数为f，对电压互感器二次值采样，从第1个采样点起每采到f个采样点形成一个采样样本，记第n个样本为Xn，采样总时长大于n×T时间，n为正整数，n的取值范围为[2,20000]，T为电压的周期，f为非零正偶数；
一般而言，继电保护关于异常类判别采取较长延时，本实施例建议10s为宜，以标准工频电压每周期20ms为例，即n取值为50为宜；目前，广泛使用的继电保护装置、合并单元的输出波形中每周波采样点数均为偶数，规范规定继电保护装置采样率为1.2K(合f为24点)，合并单元采样率为4K(合f为80点)。
(2)分别求取各采样样本的采样瞬时值极值，记第m个样本中的采样瞬时值最大值为第Pmmax个点，记第m个样本的采样瞬时值最小值为第Pmmin个点，m＝1,2,...n；
若第m个样本的最大值个数大于1，则取先采到的最大值采样点为第Pmmax个点，若第m个样本的最小值个数大于1，则取先采到的最小值采样点为第Pmmin个点；
以标准正弦工频电压为例，如图2，设有效值为1V，从0°开始采样，则每周波包含一个最大值点：90°处，值约为
Figure GDA0003829300460000041
每周波包含一个最小值点：180°处，值约为
Figure GDA0003829300460000042
特别的，当采样开始时刻，恰好工频电压为90°，则一周波结束时采样点落在450°，此时第1个采样点、最后一个采样点的值均约为
Figure GDA0003829300460000043
这种情况下，以先采到的采样点作为极值点，即取第1个采样点为第Pmmax个点；
(3)求取各采样样本的子集累加和，第m个样本的计算方法为：从第Pmmax个点起，含第Pmmax个点在内连续抽取f/2个采样点作为子集样本m1，若第m个样本中从第Pmmax个点起，含第Pmmax个点在内的采样点数不足f/2个，设缺少x个，则从第m个样本的第1个采样点开始连续抽取x个采样点补入子集样本m1，对子集样本m1中的各采样点求取绝对值，并相加，记累加和为Am1，将第m个样本中剩余没有放入子集样本m1的采样点放入子集样本m2，对子集样本m2中的各采样点求取绝对值，并相加，记累加和为Am2；
以标准正弦工频电压为例，由于步骤3在求取Am1、Am2时，先对各采样点求取了绝对值，因此对于标准正弦工频波形而言，Am1、Am2的值在理论上是相等的；而当电压互感器偏磁饱和时，出现了90°～270°区间的波形畸变，则会出现Am1小于Am2的情形，波形畸变越严重，则Am1与Am2的差值越大。
(4)求取各采样样本的子集累加和的差值，第m个样本的子集累加和的差值的计算式为：Bm＝|Am1-Am2|；
由于标准正弦波形的对称性，无论是从第Pmmax个点起抽取形成子集样本m1，还是从第Pmmin个点起抽取形成子集样本m1，两种取法下Bm的值都几乎为0；而对于90°～270°区间有畸变的波形，由于Bm的值取Am1、Am2之差的绝对值，因此，无论是从第Pmmax个点起抽取形成子集样本m1，还是从第Pmmin个点起抽取形成子集样本m1，两种取法都不影响最终Bm的计算结果；
(5)设定判别门槛Uset1，若连续n个样本的子集累加和的差值均大于Uset1，则判定电压互感器处于磁饱和状态，Uset1的取值范围为：Uset1≥0.05。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电压互感器磁饱和的统计识别方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，记保护装置每T时间内采样点数为f，对电压互感器二次值采样，从第1个采样点起每采到f个采样点形成一个采样样本，记第n个样本为Xn，采样总时长大于n×T时间，n为正整数，T为电压的周期，f为非零正偶数；
步骤2，分别求取各采样样本的采样瞬时值极值，记第m个样本中的采样瞬时值最大值为第Pmmax个点，记第m个样本的采样瞬时值最小值为第Pmmin个点，m＝1,2,…n；
步骤3，求取各采样样本的子集累加和；
所述步骤3的具体过程是，求取各采样样本 的子集累加和，第m个样本的计算方法为：从第Pmmax个点起，含第Pmmax个点在内连续抽取f/2个采样点作为子集样本m1，若第m个样本中从第Pmmax个点起，含第Pmmax个点在内的采样点数不足f/2个，设缺少x个，则从第m个样本的第1个采样点开始连续抽取x个采样点补入子集样本m1，对子集样本m1中的各采样点求取绝对值，并相加，记累加和为Am1，将第m个样本中剩余没有放入子集样本m1的采样点放入子集样本m2，对子集样本m2中的各采样点求取绝对值，并相加，记累加和为Am2；
步骤4，求取各采样样本的子集累加和的差值；
所述步骤4中，第m个样本的子集累加和的差值的计算式为：Bm＝|Am1-Am2|；
步骤5，设定判别门槛Uset1，若连续n个样本的子集累加和的差值均大于Uset1，则判定电压互感器处于磁饱和状态。
2.如权利要求1所述的一种电压互感器磁饱和的统计识别方法，其特征在于：所述步骤1中，n的取值范围为[2,20000]。
3.如权利要求1所述的一种电压互感器磁饱和的统计识别方法，其特征在于：所述步骤2中，若第m个样本的最大值个数大于1，则取先采到的最大值采样点为第Pmmax个点，若第m个样本的最小值个数大于1，则取先采到的最小值采样点为第Pmmin个点。
4.如权利要求1所述的一种电压互感器磁饱和的统计识别方法，其特征在于：所述步骤5中，Uset1的取值范围为：Uset1≥0.05。
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