CN114062994A - 适用于3/2接线线路的电流互感器饱和判别方法及装置 - Google Patents

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李旭
董新涛
方正
姜自强
都磊
郝慧贞
唐艳梅
滕晨旭
王振宇
李�瑞
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XJ Electric Co Ltd
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
    • G01R35/02—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass of auxiliary devices, e.g. of instrument transformers according to prescribed transformation ratio, phase angle, or wattage rating

Abstract

本发明涉及一种适用于3/2接线线路的电流互感器饱和判别方法及装置，首先获取线路中边断路器和中断路器一个周波的电流采样值；然后根据所述电流采样值计算所述边断路器和中断路器的电流相关性以及谐波系数增量；将所述电流相关性和谐波系数增量与各自的阈值进行比较，当所述电流相关性和谐波系数增量中的任一个超出其阈值时，判别为发生电流互感器饱和。本发明提供的技术方案，通过判断电流相关性和谐波系数增量是否超出阈值范围来对电流互感器的饱和进行判别，当边断路器和中断路器任一电流互感器发生电流互感器饱和时，可及时识别出电流互感器饱和状态，有效避免电流互感器饱和导致的保护误动作，提升电网安全。

Description

适用于3/2接线线路的电流互感器饱和判别方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统故障检测技术领域，尤其涉及一种适用于3/2接线线路的电流互感器饱和判别方法及装置。
背景技术
电流互感器是电力系统中重要的二次测量设备，其正常运行直接关系到电力系统的安全，现场中已多次出现由于一次电流过大引起CT饱和，导致二次电流畸变，最终发生保护越级跳闸的事故。对适用于3/2断路器接线的短引线保护和线路纵联差动保护，当发生区外故障导致CT饱和时，若不能及时识别出CT饱和状态，会导致短引线保护和线路纵联差动保护误动作，严重影响电网安全稳定。
发明内容
基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种适用于3/2接线线路的电流互感器饱和判别方法及装置，当边断路器和中断路器任一电流互感器发生电流互感器饱和时，可及时识别出电流互感器饱和状态，有效避免电流互感器饱和导致的保护误动作，提升电网安全。
为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种适用于3/2接线线路的电流互感器饱和判别方法，包括：
获取线路中边断路器和中断路器一个周波的电流采样值；
根据所述电流采样值计算所述边断路器和中断路器的电流相关性以及谐波系数增量；
将所述电流相关性和谐波系数增量与各自的阈值进行比较，当所述电流相关性和谐波系数增量中的任一个超出其阈值时，判别为发生电流互感器饱和。
进一步的，采用以下公式计算边断路器和中断路器的电流相关性：
Figure BDA0003342913180000021
其中，x(n)为边断路器的电流采样值，y(n)为中断路器的电流采样值，k为一个周波采样值的个数，
Figure BDA0003342913180000022
分别为边断路器和中断路器一个周波电流采样值的均值。
进一步的，采用以下公式计算
Figure BDA0003342913180000023
Figure BDA0003342913180000024
Figure BDA0003342913180000025
其中，t与边断路器电流超前于中断路器电流的角度
Figure BDA0003342913180000026
相关：
Figure BDA0003342913180000027
进一步的，采用以下公式计算谐波系数增量：
λ△＝|λx-λy|
其中，λ△为波系数增量，λx为边断路器的谐波系数，λy为中断路器的谐波系数。
进一步的，采用以下公式计算谐波系数：
Figure BDA0003342913180000028
其中，
Figure BDA0003342913180000029
进一步的，当所述电流相关性和谐波系数增量中的任一个超出其阈值时，判别为发生电流互感器饱和，包括：
若ρ<0.7或λ△>0.2时，判别为发生电流互感器饱和。
根据本发明的第二个方面，提供了一种适用于3/2接线线路的电流互感器饱和判别装置，包括电流获取模块、电流相关性和谐波系数增量计算模块、以及饱和判断模块；其中，
所述电流获取模块，用于获取线路中边断路器和中断路器一个周波的电流采样值；
所述电流相关性和谐波系数增量计算模块，用于根据所述电流采样值计算所述边断路器和中断路器的电流相关性以及谐波系数增量；
所述饱和判断模块，用于将所述电流相关性和谐波系数增量与各自的阈值进行比较，当所述电流相关性和谐波系数增量中的任一个超出其阈值时，判别为发生电流互感器饱和。
进一步的，所述电流相关性和谐波系数增量计算模块采用以下公式计算边断路器和中断路器的电流相关性：
Figure BDA0003342913180000031
其中，x(n)为边断路器的电流采样值，y(n)为中断路器的电流采样值，k为一个周波采样值的个数，
Figure BDA0003342913180000032
分别为边断路器和中断路器一个周波电流采样值的均值。
进一步的，所述电流相关性和谐波系数增量计算模块采用以下公式计算
Figure BDA0003342913180000033
Figure BDA0003342913180000034
Figure BDA0003342913180000035
Figure BDA0003342913180000036
其中，t与边断路器电流超前于中断路器电流的角度
Figure BDA0003342913180000037
相关：
Figure BDA0003342913180000038
进一步的，所述电流相关性和谐波系数增量计算模块采用以下公式计算谐波系数增量：
λ△＝|λx-λy|
其中，λ△为波系数增量，λx为边断路器的谐波系数，λy为中断路器的谐波系数。
综上所述，本发明提供了一种适用于3/2接线线路的电流互感器饱和判别方法及装置，首先获取线路中边断路器和中断路器一个周波的电流采样值；然后根据所述电流采样值计算所述边断路器和中断路器的电流相关性以及谐波系数增量；将所述电流相关性和谐波系数增量与各自的阈值进行比较，当所述电流相关性和谐波系数增量中的任一个超出其阈值时，判别为发生电流互感器饱和。本发明提供的技术方案，通过判断电流相关性和谐波系数增量是否超出阈值范围来对电流互感器的饱和进行判别，当边断路器和中断路器任一电流互感器发生电流互感器饱和时，可及时识别出电流互感器饱和状态，有效避免电流互感器饱和导致的保护误动作，提升电网安全。
附图说明
图1是本发明实施例适用于3/2接线线路的电流互感器饱和判别方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
下面对结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。根据本发明的一个实施例，提供了一种适用于3/2接线线路的电流互感器饱和判别方法，该方法的流程图如图1所示，该方法包括如下步骤：
S1、获取线路中边断路器和中断路器一个周波的电流采样值。
S2、根据所述电流采样值计算所述边断路器和中断路器的电流相关性以及谐波系数增量。本发明实施例中采用以下公式计算边断路器和中断路器的电流相关性：
Figure BDA0003342913180000051
其中，x(n)为边断路器的电流采样值，y(n)为中断路器的电流采样值，k为一个周波采样值的个数，
Figure BDA0003342913180000052
分别为边断路器和中断路器一个周波电流采样值的均值。ρ的取值小于等于1。
Figure BDA0003342913180000053
Figure BDA0003342913180000054
其中，t与边断路器电流超前于中断路器电流的角度
Figure BDA0003342913180000055
相关：
Figure BDA0003342913180000056
INT(f)为取浮点数f的整形部分。
本发明该实施例提供的方案中，将采样值减去均值，可消除系统的直流分量。对于3/2接线形式，由于边断路器和中断路器型号相同，且在变电站中位置相距很近，因此边断路器和中断路器的电流具有极高的相关性。正常运行情况下，x(n)与y(n+t)为强相关性，即ρ≈1。假设边断路器和中断路器中任一个电流互感器发生饱和，则边断路器和中断路器的电流相关性会下降，根据饱和的严重程度，电流相关性会相应的降低，饱和越严重，相关性相应的也会越低。当电流相关性ρ<0.7时，可认为发生电流互感器饱和。当电流互感器饱和时，电流互感器二次电流出现“残缺”，表现为明显的谐波分量。稳态饱和以3、5、7次等奇次谐波为主，暂态饱和出了3、5、7次谐波，还有直流分量、2次谐波等偶次谐波。正常运行情况下，边断路器和中断路器的谐波系数近似相等，当任一电流互感器发生饱和时，对应的谐波系数会出现较大增量。从而通过谐波系数增量也可以判断电流互感器是否发生饱和。
S3、将所述电流相关性和谐波系数增量与各自的阈值进行比较，当所述电流相关性和谐波系数增量中的任一个超出其阈值时，判别为发生电流互感器饱和。本发明实施例采用以下公式计算谐波系数增量：
λ△＝|λx-λy|
其中，λ△为波系数增量，λx为边断路器的谐波系数，λy为中断路器的谐波系数。
以边断路器为例，谐波系数的计算可以采用以下公式：
Figure BDA0003342913180000061
其中，
Figure BDA0003342913180000062
中断路器的谐波系数的计算与边断路器类似。当λ△>0.2时，可认为发生电流互感器饱和。通过将边断路器和中断路器的谐波系数相减可消除系统中固有的谐波含量，克服了现有技术中仅利用单个电流互感器的谐波系数来判别饱和状态，由于无法消除系统固有的谐波含量，可能会误判电流互感器饱和的缺点，因此准确度更高。
根据本发明的第二个实施例，提供了一种适用于3/2接线线路的电流互感器饱和判别装置，包括电流获取模块、电流相关性和谐波系数增量计算模块、以及饱和判断模块；其中，
所述电流获取模块，用于获取线路中边断路器和中断路器一个周波的电流采样值；
所述电流相关性和谐波系数增量计算模块，用于根据所述电流采样值计算所述边断路器和中断路器的电流相关性以及谐波系数增量；
所述饱和判断模块，用于将所述电流相关性和谐波系数增量与各自的阈值进行比较，当所述电流相关性和谐波系数增量中的任一个超出其阈值时，判别为发生电流互感器饱和。
进一步的，所述电流相关性和谐波系数增量计算模块采用以下公式计算边断路器和中断路器的电流相关性：
Figure BDA0003342913180000071
其中，x(n)为边断路器的电流采样值，y(n)为中断路器的电流采样值，k为一个周波采样值的个数，
Figure BDA0003342913180000072
分别为边断路器和中断路器一个周波电流采样值的均值。
进一步的，所述电流相关性和谐波系数增量计算模块采用以下公式计算
Figure BDA0003342913180000073
Figure BDA0003342913180000074
Figure BDA0003342913180000075
Figure BDA0003342913180000076
其中，t与边断路器电流超前于中断路器电流的角度
Figure BDA0003342913180000077
相关：
Figure BDA0003342913180000078
进一步的，所述电流相关性和谐波系数增量计算模块采用以下公式计算谐波系数增量：
λ△＝|λx-λy|
其中，λ△为波系数增量，λx为边断路器的谐波系数，λy为中断路器的谐波系数。
本发明实施例适用于3/2接线线路的电流互感器饱和判别装置中各个模块实现其功能的具体步骤与本发明第一个实施例适用于3/2接线线路的电流互感器饱和判别方法中的各步骤相同，在此不再赘述。
综上所述，本发明涉及一种适用于3/2接线线路的电流互感器饱和判别方法及装置，首先获取线路中边断路器和中断路器一个周波的电流采样值；然后根据所述电流采样值计算所述边断路器和中断路器的电流相关性以及谐波系数增量；将所述电流相关性和谐波系数增量与各自的阈值进行比较，当所述电流相关性和谐波系数增量中的任一个超出其阈值时，判别为发生电流互感器饱和。本发明提供的技术方案，通过判断电流相关性和谐波系数增量是否超出阈值范围来对电流互感器的饱和进行判别，当边断路器和中断路器任一电流互感器发生电流互感器饱和时，可及时识别出电流互感器饱和状态，有效避免电流互感器饱和导致的保护误动作，提升电网安全。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种适用于3/2接线线路的电流互感器饱和判别方法，其特征在于，包括：
获取线路中边断路器和中断路器一个周波的电流采样值；
根据所述电流采样值计算所述边断路器和中断路器的电流相关性以及谐波系数增量；
将所述电流相关性和谐波系数增量与各自的阈值进行比较，当所述电流相关性和谐波系数增量中的任一个超出其阈值时，判别为发生电流互感器饱和。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用以下公式计算边断路器和中断路器的电流相关性：
Figure FDA0003342913170000011
其中，x(n)为边断路器的电流采样值，y(n)为中断路器的电流采样值，k为一个周波采样值的个数，
Figure FDA0003342913170000012
分别为边断路器和中断路器一个周波电流采样值的均值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用以下公式计算
Figure FDA0003342913170000013
Figure FDA0003342913170000014
Figure FDA0003342913170000015
Figure FDA0003342913170000016
其中，t与边断路器电流超前于中断路器电流的角度
Figure FDA0003342913170000017
相关：
Figure FDA0003342913170000018
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，采用以下公式计算谐波系数增量：
λ△＝|λx-λy|
其中，λ△为波系数增量，λx为边断路器的谐波系数，λy为中断路器的谐波系数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，采用以下公式计算谐波系数：
Figure FDA0003342913170000021
其中，
Figure FDA0003342913170000022
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述电流相关性和谐波系数增量中的任一个超出其阈值时，判别为发生电流互感器饱和，包括：
若ρ<0.7或λ△>0.2时，判别为发生电流互感器饱和。
7.一种适用于3/2接线线路的电流互感器饱和判别装置，其特征在于，包括电流获取模块、电流相关性和谐波系数增量计算模块、以及饱和判断模块；其中，
所述电流获取模块，用于获取线路中边断路器和中断路器一个周波的电流采样值；
所述电流相关性和谐波系数增量计算模块，用于根据所述电流采样值计算所述边断路器和中断路器的电流相关性以及谐波系数增量；
所述饱和判断模块，用于将所述电流相关性和谐波系数增量与各自的阈值进行比较，当所述电流相关性和谐波系数增量中的任一个超出其阈值时，判别为发生电流互感器饱和。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述电流相关性和谐波系数增量计算模块采用以下公式计算边断路器和中断路器的电流相关性：
Figure FDA0003342913170000031
其中，x(n)为边断路器的电流采样值，y(n)为中断路器的电流采样值，k为一个周波采样值的个数，
Figure FDA0003342913170000032
分别为边断路器和中断路器一个周波电流采样值的均值。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述电流相关性和谐波系数增量计算模块采用以下公式计算
Figure FDA0003342913170000033
Figure FDA0003342913170000034
Figure FDA0003342913170000035
其中，t与边断路器电流超前于中断路器电流的角度
Figure FDA0003342913170000036
相关：
Figure FDA0003342913170000037
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述电流相关性和谐波系数增量计算模块采用以下公式计算谐波系数增量：
λ△＝|λx-λy|
其中，λ△为波系数增量，λx为边断路器的谐波系数，λy为中断路器的谐波系数。
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