CN1477746A - 抗电流互感器饱和的常规差流轨迹扫描判别方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统继电保护领域，涉及电力系统高压、超高压电力设备，尤其是母线保护设备中用于电流互感器(TA)饱和的判别方法。该判别方法按每周波24点采集高压、超高压设备中的各电流互感器输出端电流，得到输出端电流，将采集的输出端电流转换为相应的数字量，判据中无差流间断点判据、常规K值判据、谐波制动判据三个判据同时成立时，保护区内故障动作。

Description

抗电流互感器饱和的常规差流轨迹扫描判别方法

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，涉及电力系统高压、超高压电力设备(尤其是母线保护设备)中用于电流互感器(TA)饱和的判别方法。

背景技术

电力系统继电保护的作用是当电力系统中的某个部分在发生故障时能快速动作跳开故障点相邻断路器，减小事故范围，确保电力系统的安全。继电保护判断电力系统是否正常是通过对电流、电压互感器传变后的各种电流、电压量分析得出的。电流、电压互感器为感性元件，在输入量含有较多的直流量及谐波量在量过大时会饱和，传变波形失真；目前，在电力系统继电保护中针对区外故障的判别电流互感器饱和的方法主要是点数判别法。当区外故障发生严重的TA饱和后又发生区内故障时易误判。因此点数判别法在灵敏度要求上会受到限制。同时，由于系统容量的增大，故障对设备的损坏更严重，为保护设备，要求故障时能快速断开，而点数判别法的动作时间一般在20ms以上，这也使保护快速性受到了限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高灵敏度、高可靠性的电流互感器饱和轨迹扫描判别方法，该判别方法的动作时间短，判别速度较快。

本发明的目的是通过以下措施来实现的：

一种电流互感器饱和轨迹扫描判别方法，其判别过程如下：

1.按设定的时间间隔采集高压、超高压设备中的各支路电流互感器输出端电流，得到输出端电流I_1t、I_2t……I_nt，I_1(t+1)、I_2(t+1)……I_n(t+1)，I_1(t+2)、I_2(t+2)……I_{n(t+ 2)}，……，I_1(t+m-1)、I_2(t+m-1)……I_n(t+m-1)，n为各支路电流互感器的序号，m为每个周波中的采样点数。

2.将采集的输出端电流转换为相应的数字量i_1t、i_2t……i_nt，i_1(t+1)、i_2(t+1)……i_{n (t+1)}，i_1(t+2)、i_2(t+2)……i_n(t+2)，……，i_1(t+m-1)、i_2(t+m-1)……i_n(t+m-1)。

3.将t、t+1、t+2……t+m-1时刻各支路电流之和相加然后取绝对值得到常规差动电流，同时将各支路电流绝对值之和相加得到常规制动电流，公式如下：

t时刻      常规差动电流＝|∑I_φt|＝|i_1t+i_2t+……+i_nt|

t+1时刻    常规差动电流＝|∑I_φ(t+1)|＝|i_1(t+1)+i_2(t+1)+……+i_n(t+1)|

t+2时刻    常规差动电流＝|∑I_φ(t+2)|＝|i_1(t+2)+i_2(t+2)+……+i_n(t+2)|

              ……

t+m-1时刻  常规差动电流＝|∑I_φ(t+m-1)|＝|i_1(t+m-1)+i_2(t+m-1)+……+i_n(t+m-1)|

t时刻      常规制动电流＝∑|I_φt|＝|i_1t|+|i_2t|+……+|i_nt|

t+1时刻    常规制动电流＝∑|I_φ(t+1)|＝|i_1(t+1)|+|i_2(t+2)|+……+|i_n(t+1)|

t+2时刻    常规制动电流＝∑|I_φ(t+2)|＝|i_1(t+2)|+|i_2(t+2)|+……+|i_n(t+2)|

               ……

t+m-1时刻  常规制动电流＝∑|I_φ(t+m-1)|＝|i_1(t+m-1)|+|i_2(t+m-1)|+……+|i_n(t+m-1)|

用常规差动电流比常规制动电流，所得比值为常规K值，各采样时刻的常规K值如下：

t时刻      常规K值     K_常规t＝|∑I_φt|/∑|I_φt|

t+1时刻    常规K值     K_常规(t+1)＝|∑I_φ(t+1)|/∑|I_φ(t+1)|

t+2时刻    常规K值     K_常规(t+2)＝|∑I_φ(t+2)|/∑|I_φ(t+2)|

           ……

t+m-1时刻  常规K值     K_{常规(t+m-1)}＝|∑I_φ(t+m-1)|/∑|I_φ(t+m-1)|

通过上式计算出各采样时刻的常规K值，作为下一周波采样点计算高K值的基数。高K值等于前一周波各采样点的常规K值相加除以该周波中的采样点数，计算公式如下：

K_高＝(K_常规t+K_常规(t-1)+K_常规(t-2)+……+K_{常规(t-m+1)})/m

式中m为采样时刻t前一周波中的采样点数。

4、将以上t、t+1、t+2、……、t+m-1时刻各支路电流数字量之和减去前一周波对应的时刻即(t-T)、(t+1-T)、(t+2-T)、……、(t+m-1-T)时刻各支路电流数字量之和，然后取绝对值。T为一个周波，i_n(t-T)为i_nt对应前一周波的值，得到t、t+1、t+2、……、t+m-1时刻各支路电流数字量差流突变量绝对值|∑ΔI_φt|、|∑ΔI_φ(t+1)|、|∑ΔI_φ(t+2)|、……、|∑ΔI_φ(t+m-1)|：

|∑ΔI_φt|＝|(i_1t+i_2t+……+i_nt)-(i_1(t-T)+i_2(t-T)+……+i_n(t-T)|

|∑ΔI_φ(t+1)|＝|(i_1(t+1)+i_2(t+1)+……+i_n(t+1))-(i_1(t+1-T)+i_2(t+1-T)+……+i_n(t+1-T))|

|∑ΔI_φ(t+2)|＝|(i_1(t+2)+i_2(t+2)+……+i_n(t+2))-(i_1(t+2-T)+i_2(t+2-T)+……+i_n(t+2-T))|

 ……

 |∑ΔI_φ(t+m-1)|＝|(i_1(t+m-1)+i_2(t+m-1)+……+i_n(t+m-1))-(i_1(t+m-1-T)+i_2(t+m-1-T)+……+i_n(t+m-1-T)|

同时，将各支路在t、t+1、t+2、……、t+m-1时刻和(t-T)、(t+1-T)、(t+2-T)、……、(t+m-1-T)时刻的电流差的绝对值相加，得到各支路t、t+1、t+2、……、t+m-1时刻电流数字量突变量绝对值之和∑|ΔI_φt|、∑|ΔI_φ(t+1)|、∑|ΔI_φ(t+2)|、……、∑|ΔI_φ(t+m-1)|：

∑|ΔI_φt|＝|i_1t-i_1(t-T)|+|i_2t-i_2(t-T)|+……+|i_nt-i_n(t-T)|

∑|ΔI_φ(t+1)|＝|i_1(t+1)-i_1(t+1-T)|+|i_2(t+1)-i_2(t+1-T)|+……+|i_n(t+1)-i_n(t+1-T)|

∑|ΔI_φ(t+2)|＝|i_1(t+2)-i_1(t+2-T)|+|i_2(t+2)-i_2(t+2-T)|+……+|i_n(t+2)-i_n(t+2-T)|

……

∑|ΔI_φ(t+m-1)|＝|i_1(t+m-1)-i_1(t+m-1-T)|+|i_2(t+m-1)-i_2(t+m-1-T)|+……+|i_n(t+m-1)-i_n(t+m-1-T)|

以t时刻为判别起始点，将各支路t时刻电流数字量差流突变量绝对值|∑ΔI_φt|除以各支路t时刻电流数字量突变量绝对值之和∑|ΔI_φt|得到各支路t时刻的突变系数X₁。

X₁＝|∑ΔI_φt|/∑|ΔI_φt|

以此类推分别计算出t+1、t+2……t+k-1时刻各支路的突变系数X₂、X₃、……X_K值：

X₂＝|∑ΔI_φ(t+1)|/∑|ΔI_φ(t+1)|

X₃＝|∑ΔI_φ(t+2))|/∑|ΔI_φ(t+2)|

……

X_k＝|∑ΔI_φ(t+k-1)|/∑|ΔI_φ(t+k-1)|，k的取值范围为5～m。

如突变量信号启动，且突变量差流形成判据X₁+X₂＜B(B为常数，其取值范围为0.95～1.15)或电流互感器饱和拐点判据X₂/X₁＜C(C为常数，其取值范围为0.45～0.70)其中有一项能满足，则为区外故障电流互感器饱和，则开始计算差流间断点，将t和t+1时刻的常规差动电流之和除以常规制动电流之和，所得比值为t+1时刻的标K值，并根据以下公式依次计算t+2、t+3……t+m-1各时刻的标K值。公式如下：

K_标(t+1)＝(|∑I_φt|+|∑I_φ(t+1)|/(∑|I_φt|+∑|I_φ(t+1)|)

K_标(t+2)＝(|∑I_φ(t+1)|+|∑I_φ(t+2)|/(∑I_φ(t+1)|+∑|I_φ(t+2)|)……K_标(t+m-1)＝(|∑I_φ(t+m-2)|+|∑I_φ(t+m-1)|/(∑|I_φ(t+m-2)|+∑|I_φ(t+m-1)|)

5.将以上计算结果进行以下几点判别：

1)差流间断点判别

上述第4点中计算的各时刻标准K值，若是满足K_标＜A(A为常数，其取值范围为0.2~0.4)，则该点为间断点，在一个计算段即一个周波(20ms)内，只要有一个间断点，则该段为有间断区，当所有的标K值都满足K≥A时，即表示无间断点。按照此方法依次进入下一个计算段的判断，如无间断点，则此判据通过。

2)t时刻的常规K值即K_常规t＞B(B为常数，其取值范围为0.52~0.72)

根据第3点中常规K值的计算公式计算出各时刻的K_常规值，如满足以上条件则此判据通过。

3)谐波制动判据：

(∑I_φt+∑I_φ(t-5))-0.8(∑I_φ(t-2)+∑I_φ(t-3)]/[(|∑I_φt|+|∑I_φ(t-5)|)+

(|∑I_φ(t-2)|+|∑I_φ(t-3)|)]＜C(C为常数，其取值范围为0.25～0.40)

如计算结果满足上式则判据通过。

4)高K值加速判据：K_高＞0.95(K_高为20ms内常规K值的积分)

6.以上判据中无差流间断点判据、常规K值判据、谐波制动判据三个判据同时成立时，保护区内故障动作，若高K值加速判据成立，可以直接动作。(具体动作逻辑图见附图)。

本发明相比现有技术的优点：

1.高灵敏度：常规差流轨迹扫描法抓住区外故障TA饱和后，TA继续饱和与母线发生区内故障时差电流的不同特征，能够迅速正确判别转换性故障，区内故障则迅速动作于出口，区外故障TA饱和可靠制动。

2.高可靠性：可靠防止一次电流中直流分量可能会引起的误动问题。并利用积分法有效解决了一次电流过零点时，差电流间断点难以判别的问题。

3.快速性：利用快速谐波制动原理，并结合突变量差流动态追忆法中的判别方法使饱和判别时间缩短在3ms以内，区外故障转区内故障时保护装置出口动作时间最快可达到15ms。

附图说明

图1为本发明电流互感器轨迹扫描判别法判据关系图

具体实施方式

一种电流互感器饱和轨迹扫描判别方法，其判别过程如下：

1.按设定的时间间隔采集高压、超高压设备中的各支路电流互感器输出端电流，得到输出端电流I_1t、I_2t……I_nt，I_1(t+1)、I_2(t+1)……I_n(t+1)，I_1(t+2)、I_2(t+2)……I_{n(t+ 2)}，……，I_1(t+m-1)、I_2(t+m-1)……I_n(t+m-1)，n为各支路电流互感器的序号，m为每个周波中的采样点数。所述的时间间隔等于每个周波的时间除以采样点数(T/m)。t+1表示与采样起始点t相差1个采样时间点，t+2表示与采样起始点相差2个采样时间点，以此类推；以此类推；而I_1(t+1)、I_2(t+1)……I_n(t+1)，则表示测得的各输出端与采样起始点t时刻相差1个时间间隔时的输出端电流，I_1(t+2)、I_2(t+2)……I_n(t+2)，则表示测得的各输出端与采样起始点t时刻相差2个时间间隔时的输出端电流，以此类推，I_1(t+m-1)、I_2(t+m-1)……I_n(t+m-1)表示测得的各输出端与采样起始点t时刻相差m-1个时间间隔时的输出端电流。从采样起始点t时刻开始至采样结束时刻(t+(m-1)间隔)时刻共测得m个时刻的输出端电流，即采样数量为m个。

每个周波内的采样点数的多少可视数据处理用计算机的速度确定，可为24点，也可大于24点。在少于24点时判别的准确性会受到影响。

2.将采集的输出端电流转换为相应的数字量i_1t、i_2t……i_nt，i_1(t+1)、i_2(t+1)……i_{n (t+1)}，i_1(t+2)、i_2(t+2)……i_n(t+2)，……，i_1(t+m-1)、i_2(t+m-1)……i_n(t+m-1)。

3.将t、t+1、t+2……t+m-1时刻各支路电流之和相加然后取绝对值得到常规差动电流，同时将各支路电流绝对值之和相加得到常规制动电流，公式如下：

t时刻      常规差动电流＝|∑I_φt|＝|i_1t+i_2t+……+i_nt|

t+1时刻    常规差动电流＝|∑I_φ(t+1)|＝|i_1(t+1)+i_2(t+1)+……+i_n(t+1)|

t+2时刻    常规差动电流＝|∑I_φ(t+2)|＝|i_1(t+2)+i_2(t+2)+……+i_n(t+2)|

t+m-1时刻  常规差动电流＝|∑I_φ(t+m-1)|＝|i_1(t+m-1)+i_2(t+m-1)+……+i_n(t+m-1)|

t时刻      常规制动电流＝∑|I_φt|＝|i_1t|+|i_2t|+……+|i_nt|

t+1时刻    常规制动电流＝∑|I_φ(t+1)|＝|i_1(t+1)|+|i_2(t+1)|+……+|i_n(t+1)|

t+2时刻    常规制动电流＝∑|I_φ(t+2)|＝|i_1(t+2)|+|i_2(t+2)|+……+|i_n(t+2)|

            ……

t+m-1时刻  常规制动电流＝∑|I_φ(t+m-1)|＝|i_1(t+m-1)|+|i_2(t+m-1)|+……+|i_n(t+m-1)|

用常规差动电流比常规制动电流，所得比值为常规K值，各采样时刻的常规K值如下：

t时刻     常规K值    K_常规t＝|∑I_φt|/∑|I_φt|

t+1时刻   常规K值    K_常规(t+1)＝|∑I_φ(t+1)|/∑|I_φ(t+1)|

t+2时刻   常规K值    K_常规(t+2)＝|∑I_φ(t+2)|/∑|I_φ(t+2)|

……

t+m-1时刻 常规K值    K_{常规(t+m-1)}＝|∑I_φ(t+m-1)|/∑|I_φ(t+m-1)|

通过上式计算出各采样时刻的常规K值，作为下一周波采样点计算高K值的基数。高K值等于前一周波各采样点的常规K值相加除以该周波中的采样点数，计算公式如下：

K_高＝(K_常规t+K_常规(t-1)+K_常规(t-2)+……+K_{常规(t-m+1)})/m

式中m为采样时刻t前一周波中的采样点数。

作为加速判据的高K值K_高的计算，必须使用与采样时刻t相邻的前一周波中的各采样点的常规K值进行计算，本实施例中将前一周波各采样点的时刻分别表示为t-1、t-2、……t-m+1。

4、将以上t、t+1、t+2、……、t+m-1时刻各支路电流数字量之和减去前一周波对应的时刻即(t-T)、(t+1-T)、(t+2-T)、……、(t+m-1-T)时刻各支路电流数字量之和，然后取绝对值。T为一个周波，i_n(t-T)为i_nt对应前一周波的值，得到t、t+1、t+2、……、t+m-1时刻各支路电流数字量差流突变量绝对值|∑ΔI_φt|、|∑ΔI_φ(t+1)|、|∑ΔI_φ(t+2)|、……、|∑ΔI_φ(t+m-1)|：

|∑ΔI_φt|＝|(i_1t+i_2t+……+i_nt)-(i_1(t-T)+i_2(t-T)+……+i_n(t-T))|

|∑ΔI_φ(t+1)|＝|(i_1(t+1)+i_2(t+1)+……+i_n(t+1))-(i_1(t+1-T)+i_2(t+1-T)+……+i_n(t+1-T))|

|∑ΔI_φ(t+2)|＝|(i_1(t+2)+i_2(t+2)+……+i_n(t+2))-(i_1(t+2-T)+i_2(t+2-T)+……+i_n(t+2-T))|

……

|∑ΔI_φ(t+m-1)|＝|(i_1(t+m-1)+i_2(t+m-1)+……+i_n(t+m-1))-(i_1(t+m-1-T)+i_2(t+m-1-T)+……+i_n(t+m-1-T))|

同时，将各支路在t、t+1、t+2、……、t+m-1时刻和(t-T)、(t+1-T)、(t+2-T)、……、(t+m-1-T)时刻的电流差的绝对值相加，得到各支路t、t+1、t+2、……、t+m-1时刻电流数字量突变量绝对值之和∑|ΔI_φt|、∑|ΔI_φ(t+1)|、∑|ΔI_φ(t+2)|、……、∑|ΔI_φ(t+m-1)|：

∑|ΔI_φt|＝|i_1t-i_1(t-T)|+|i_2t-i_2(t-T)|+……+|i_nt-i_n(t-T)|

∑|ΔI_φ(t+1)|＝|i_1(t+1)-i_1(t+1-T)|+|i_2(t+1)-i_2(t+1-T)|+……+|i_n(t+1)-i_n(t+1-T)|

∑|ΔI_φ(t+2)|＝|i_1(t+2)-i_1(t+2-T)|+|i_2(t+2)-i_2(t+2-T)|+……+|i_n(t+2)-i_n(t+2-T)|

……∑|ΔI_φ(t+m-1)|＝|i_1(t+m-1)-i_1(t+m-1-T)|+|i_2(t+m-1)-i_2(t+m-1-T)|+……+|i_n(t+m-1))-i_n(t+m-1-T)|

以t时刻为判别起始点，将各支路t时刻电流数字量差流突变量绝对值|∑ΔI_φt|除以各支路t时刻电流数字量突变量绝对值之和∑|ΔI_φt|得到各支路t时刻的突变系数X₁。

X₁＝|∑ΔI_φt|/∑|ΔI_φt|

以此类推分别计算出t+1、t+2……t+k-1时刻各支路的突变系数X₂、X₃、……X_K值：

X₂＝|∑ΔI_φ(t+1)|/∑|ΔI_φ(t+1)|

X₃＝|∑ΔI_φ(t+2)|/∑|ΔI_φ(t+2)|

……

X_k＝|∑ΔI_φ(t+k-1)|/∑|ΔI_φ(t+k-1)|(k的取值范围为5～m)

如突变量信号启动，且突变量差流形成判据X₁+X₂＜B(B为常数，其取值范围为0.95～1.15)或电流互感器饱和拐点判据X₂/X₁＜C(C为常数，其取值范围为0.45～0.70)其中有一项能满足，则为区外故障电流互感器饱和，则开始计算差流间断点，将t和t+1时刻的常规差动电流之和除以常规制动电流之和，所得比值为t+1时刻的标K值，并根据以下公式依次计算t+2、t+3……t+m-1各时刻的标K值。公式如下：

K_标(t+1)＝(|∑I_φt|+|∑I_φ(t+1)|/(∑|I_φt|+∑|I_φ(t+1)|)

K_标(t+2)＝(|∑I_φ(t+1)|+|∑I_φ(t+2)|/(∑|I_φ(t+1)|+∑|I_φ(t+2)|)

……

K_标(t+m-1)＝(|∑I_φ(t+m-2)|+|∑I_φ(t+m-1)|/(∑|I_φ(t+m-)|+∑|I_φ(t+m-1)|)

5.将以上计算结果进行以下几点判别：

1)差流间断点判别

上述第4点中计算的各时刻标准K值，若是满足K_标＜A(A为常数，其取值范围为0.2~0.4)，则该点为间断点，在一个计算段即一个周波(20ms)内，只要有一个间断点，则该段为有间断区，当所有的标K值都满足K≥A时，即表示无间断点。按照此方法依次进入下一个计算段的判断，如无间断点，则此判据通过。

2)t时刻的常规K值即K_常规t＞B(B为常数，其取值范围为0.52~0.72)

根据第3点中常规K值的计算公式计算出各时刻的K_常规值，如满足以上条件则此判据通过。

3)谐波制动判据：

(∑I_φt+∑I_φ(t-5))-0.8(∑I_φ(t-2)+∑I_φ(t-3))]/[(|∑I_φt|+|∑I_φ(t-5)|)+

(|∑I_φ(t-2)|+|∑I_φ(t-3)|)]＜C(C为常数，其取值范围为0.25～0.40)

如计算结果满足上式则判据通过。

上式中的t-2、t-3、t-5表示采样时刻t前一周波相应采样点的时刻。

4)高K值加速判据：K_高＞0.95(K_高为20ms内常规K值的积分)

6.以上判据中无差流间断点判据、常规K值判据、谐波制动判据三个判据同时成立时，保护区内故障动作，若高K值加速判据成立，可以直接动作。(具体动作逻辑图见附图)。

每周波(20ms)24点采集电流互感器输出端电流，并以模数转换的方式将输出端电流由模拟量转换为数字量，再利用这些数字量进行相应的计算；

常规差流轨迹扫描法的依据：

(1)差流无间断点判据：此判据是采用差电流两点滚动积分法，计算差流间断点，来判别故障是否由区外转为区内；

(2)常规K值判据：按照常规计算，K_常规t＞B时，可以允许跳闸；

(3)快速谐波制动判据：采用一种4个点的向量组合(采样频率24点，每一点15°，在90°范围内)，可以快速反映差电流的谐波分量水平；

(4)高K值加速判据：当20ms内高K值积分K＞0.95时，可以直接出口跳闸。

实施例。

以电力系统母线保护设备为例，该母线接线方式为单母线保护，共8单元，它具有8个电流互感器。

1、按每周波24点采集高压、超高压设备中的各电流互感器输出端电流，得到输出端电流I_1t、I_2t……I_8t，I_1(t+1)、I_2(t+1)……I_8(t+1)，I_1(t+2)、I_2(t+2)……I_8(t+2)，……，I_1(t+23)、I_2(t+23)……I_8(t+23)。

2、采集的输出端电流转换为相应的数字量i_1t、i_2t……i_8t，i_1(t+1)、i_2(t+1)……i_{8 (t+1)}，i_1(t+2)、i_2(t+2)……i_8(t+2)，……，i_1(t+23)、i_2(t+23)……i_8(t+23)等。

3.将以上t时刻各支路电流之和相加然后取绝对值得到常规差动电流，同时将各支路电流绝对值之和相加得到常规制动电流，公式如下：

常规差动电流＝|∑I_φt|＝|i_1t+i_2t+……+i_8t|

常规制动电流＝∑|I_φt|＝|i_1t|+|i_2t|+……+|i_8t|

用上式中常规差动电流比常规制动电流，所得比值为常规K值K_常规t，公式如下：

K_常规t＝|∑I_φt|/∑|I_φt|

实施时通过将t代入各采样点时刻如t+1、t+2、……t+m-1、t-1、t-2、……t-m+1即可获得K_常规(t+1)、K_常规(t+2)、……K_{常规(t+m-1)}、K_常规(t-1)、K_常规(t-2)、……K_{常规(t-m+1)}，其中K_常规(t-1)、K_常规(t-2)……K_{常规(t-m+1)}为采样时刻t时刻前一相邻周波的的常规K值。

根据上式计算出t时刻前相邻一个周波中各采样点的常规K值：K_常规t、K_常规(t-1)、K_常规(t-2)……K_常规(t-23)。再将计算所得的相邻的前一个周波中各采样点对应时刻的常规K值相加除以该周波中的采样点数24，所得比值为高K值。公式如下：

K_高＝(K_常规t+K_常规(t-1)+K_常规(t-2)+……+K_常规(t-23)/24

4、再将t时刻各支路电流数字量之和减去前一周波对应的时刻即(t-T)时刻各支路电流数字量之和，然后取绝对值。T为一个周波，i_n(t-T)为i_nt对应前一周波的值，得到t时刻各支路电流数字量差流突变量绝对值|∑ΔI_φt|：

|∑ΔI_φT|＝|(i_1t+i_2t+……+i_nt)-(i_1(t-T)+i_2(t-T)+……+i_n(t-T)|

同时，将各支路在t时刻和(t-T)时刻的电流差的绝对值相加，得到各支路t时刻电流数字量突变量绝对值之和∑|ΔI_φt|：

∑|ΔI_φt|＝|i_1t-i_1(t-T)|+|i_2t-i_2(t-T)|+……+|i_nt-i_n(t-T)|

以t时刻为判别起始点，将各支路t时刻电流数字量差流突变量绝对值|∑ΔI_φt|除以各支路t时刻电流数字量突变量绝对值之和∑|ΔI_φt|得到各支路t时刻的突变系数X₁。

X₁＝|∑ΔI_φt|/∑|ΔI_φt|

以此类推分别计算出t+1、t+2……t+k-1时刻各支路的突变系数X₂、X₃、……X_K值：

X₂＝|∑ΔI_φ(t+1)|/∑|ΔI_φ(t+1)|

X₃＝|∑ΔI_φ(t+2)|/∑|ΔI_φ(t+2)|

……

X_k＝|∑ΔI_φ(t+k-1)|/∑|ΔI_φ(t+k-1)|(k的取值范围为5～m)

如突变量信号启动，且突变量差流形成判据X₁+X₂＜1.15或电流互感器饱和拐点判据X₂/X₁＜0.55，其中有一项能满足，则为区外故障电流互感器饱和，则开始计算差流间断点，将t和t+1时刻的常规差动电流之和除以常规制动电流之和，所得比值为t+1时刻的标K值，并根据以下公式依次计算t+1、t+2……t+m-1各时刻的标K值。公式如下：

K_标(t+1)＝(|∑I_φt|+|∑I_φ(t+1)|/(∑|I_φt|+∑|I_φ(t+1)|)

K_标(t+2)＝(|∑I_φ(t+1)|+|∑I_φ(t+2)|/(∑|I_φ(t+1)|+∑|I_φ(t+2)|)

……

K_标(t+m-1)＝(|∑I_φ(t+m-2)|+|∑I_φ(t+m-1)|/(∑|I_φ(t+m-2)|+∑|I_φ(t+m-1)|)

5、将以上计算结果进行以下几点判别：

1)差流间断点判别

上述第4点中计算的各时刻标准K值，若是满足K_标＜0.3，则该点为间断点，在一个计算段即一个周波(20ms)内，只要有一个间断点，则该段为有间断区，当所有的标K值都满足K≥0.3时，即表示无间断点。按照此方法依次进入下一个计算段的判断，如无间断点，则此判据通过。

2)t时刻的常规K值即K_常规t＞0.62

根据第3点中常规K值的计算公式计算出各时刻的K_常规值，如满足以上条件则此判据通过。

3)谐波制动判据：

(∑I_φt+∑I_φ(t-5))-0.8(∑I_φ(t-2)+∑I_φ(t-3))]/[(|∑I_φt|+|∑I_φ(t-5)|)+

(|∑I_φ(t-2)|+|∑I_φ(t-3)|)]＜0.30

如计算结果满足上式则判据通过。

4)高K值加速判据：K_高＞0.95(K_高即20ms内常规K值的积分)

6、以上判据中无差流间断点判据、常规K值判据、谐波制动判据三个判据同时成立时，保护区内故障动作，若高K值加速判据成立，可以直接动作。(具体动作逻辑图见附图)

Claims (5)

1、一种抗电流互感器饱和的常规差流轨迹扫描判别方法，其特征在于其判别过程如下：

1)按设定的时间间隔采集高压、超高压设备中的各支路电流互感器输出端电流，得到输出端电流I_1t、I_2t……I_nt，I_1(t+1)、I_2(t+1)……I_n(t+1)，I_1(t+2)、I_2(t+2)……I_{n(t+ 2)}，……，I_1(t+m-1)、I_2(t+m-1)……I_n(t+m-1)，n为各支路电流互感器的序号，m为每个周波中的采样点数；

2)将采集的输出端电流转换为相应的数字量i_1t、i_2t……i_nt，i_1(t+1)、i_2(t+1)……i_{n (t+1)}，i_1(t+2)、i_2(t+2)……i_n(t+2)，……，i_1(t+m-1)、i_2(t+m-1)……i_n(t+m-1)；

3)将t、t+1、t+2……t+m-1时刻各支路电流之和相加然后取绝对值得到常规差动电流，同时将各支路电流绝对值之和相加得到常规制动电流，公式如下：

t时刻      常规差动电流＝|∑I_φt|＝|i_1t+i_2t+……+i_nt|

t+1时刻    常规差动电流＝|∑I_φ(t+1)|＝|i_1(t+1)+i_2(t+1)+……+i_n(t+1)|

t+2时刻    常规差动电流＝|∑I_φ(t+2)|＝|i_1(t+2)+i_2(t+2)+……+i_n(t+2)|

            ……

t+m-1时刻  常规差动电流＝|∑I_φ(t+m-1)|＝|i_1(t+m-1)+i_2(t+m-1)+……+i_n(t+m-1)|

t时刻      常规制动电流＝∑|I_φt|＝|i_1t|+|i_2t|+……+|i_nt|

t+1时刻    常规制动电流＝∑|I_φ(t+1)|＝|i_1(t+1)|+|i_2(t+1)|+……+|i_n(t+1)|

t+2时刻    常规制动电流＝∑|I_φ(t+2)|＝|i_1(t+2)|+|i_2(t+2)|+……+|i_n(t+2)|

              ……

t+m-1时刻  常规制动电流＝∑|I_φ(t+m-1)|＝|i_1(t+m-1)|+|i_2(t+m-1)|+……+|i_n(t+m-1)|

用常规差动电流比常规制动电流，所得比值为常规K值，各采样时刻的常规K值如下：

t时刻      常规K值    K_常规t＝|∑I_φt|/∑|I_φt|

t+1时刻    常规K值    K_常规(t+1)＝|∑I_φ(t+1)|/∑|I_φ(t+1)|

t+2时刻    常规K值    K_常规(t+2)＝|∑I_φ(t+2)|/∑|I_φ(t+2)|

 ……

t+m-1时刻  常规K值    K_{常规(t+m-1)}＝|∑I_φ(t+m-1)|/∑|I_φ(t+m-1)|

通过上式计算出各采样时刻的常规K值，作为下一周波采样点计算高K值的基数；高K值等于前一周波各采样点的常规K值相加除以该周波中的采样点数，计算公式如下：

K_高＝(K_常规t+K_常规(t-1)+K_常规(t-2)+……+K_{常规(t-m+1)})/m

式中m为采样时刻t前一周波中的采样点数；

4)将以上t、t+1、t+2、……、t+m-1时刻各支路电流数字量之和减去前一周波对应的时刻即(t-T)、(t+1-T)、(t+2-T)、……、(t+m-1-T)时刻各支路电流数字量之和，然后取绝对值。T为一个周波，i_n(t-T)为i_nt对应前一周波的值，得到t、t+1、t+2、……、t+m-1时刻各支路电流数字量差流突变量绝对值|∑ΔI_φt|、|∑ΔI_φ(t+1)|、|∑ΔI_φ(t+2)|、……、|∑ΔI_φ(t+m-1)|：

|∑ΔI_φt|＝|(i_1t+i_2t+……+i_nt)-(i_1(t-T)+i_2(t-T)+……+i_n(t-T)|

|∑ΔI_φ(t+1)|＝|(i_1(t+1)+i_2(t+1)+……+i_n(t+1))-(i_1(t+1-T)+i_2(t+1-T)+……+i_n(t+1-T))|

|∑ΔI_φ(t+2)|＝|(i_1(t+2)+i_2(t+2)+……+i_n(t+2))-(i_1(t+2-T)+i_2(t+2-T)+……+i_n(t+2-T))|

 ……

|∑ΔI_φ(t+m-1)|＝|(i_1(t+m-1)+i_2(t+m-1)+……+i_n(t+m-1))-(i_1(t+m-1-T)+i_2(t+m-1-T)+……+i_n(t+m-1-T))|

同时，将各支路在t、t+1、t+2、……、t+m-1时刻和(t-T)、(t+1-T)、(t+2-T)、……、(t+m-1-T)时刻的电流差的绝对值相加，得到各支路t、t+1、t+2、……、t+m-1时刻电流数字量突变量绝对值之和∑|ΔI_φt|、∑|ΔI_φ(t+1)|、∑|ΔI_φ(t+2)|、……、∑|ΔI_φ(t+m-1)|：

∑|ΔI_φt|＝|i_1t-i_1(t-T)|+|i_2t-i_2(t-T)|+……+|i_nt-i_n(t-T)|

∑|ΔI_φ(t+1)|＝|i_1(t+1)-i_1(t+1-T)|+|i_2(t+1)-i_2(t+1-T)|+……+|i_n(t+1)-i_n(t+1-T)|

∑|ΔI_φ(t+2)|＝|i_1(t+2)-i_1(t+2-T)|+|i_2(t+2)-i_2(t+2-T)|+……+|i_n(t+2)-i_n(t+2-T)|

 ……

∑|ΔI_φ(t+m-1)|＝|i_1(t+m-1)-i_1(t+m-1-T)|+|i_2(t+m-1)-i_2(t+m-1-T)|+……+|i_n(t+m-1)-i_n(t+m-1-T)|

以t时刻为判别起始点，将各支路t时刻电流数字量差流突变量绝对值|∑ΔI_φt|除以各支路t时刻电流数字量突变量绝对值之和∑|ΔI_φt|得到各支路t时刻的突变系数X₁：

X₁＝|∑ΔI_φt|/∑|ΔI_φt|

以此类推分别计算出t+1、t+2……t+k-1时刻各支路的突变系数X₂、X₃、……X_k值：

X₂＝|∑ΔI_φ(t+1)|/∑|ΔI_φ(t+1)|

X₃＝|∑ΔI_φ(t+2)|/∑|ΔI_φ(t+2)|

……

X_k＝|∑ΔI_φ(t+k-1)|/∑|ΔI_φ(t+k-1)|，k的取值范围为5～m；

如突变量信号启动，且突变量差流形成判据X₁+X₂＜B(B为常数，其取值范围为0.95～1.15)或电流互感器饱和拐点判据X₂/X₁＜C(C为常数，其取值范围为0.45～0.70)其中有一项能满足，则为区外故障电流互感器饱和，则开始计算差流间断点，将t和t+1时刻的常规差动电流之和除以常规制动电流之和，所得比值为t+1时刻的标K值，并根据以下公式依次计算t+2、t+3……t+m-1各时刻的标K值。公式如下：

K_标(t+1)＝(|∑I_φt|+|∑I_φ(t+1)|/(∑|I_φt|+∑|I_φ(t+1)|)

K_标(t+2)＝(|∑I_φ(t+1)|+|∑I_φ(t+2)|/(∑|I_φ(t+1)|+∑|I_φ(t+2)|)

……

K_标(t+m-1)＝(|∑I_φ(t+m-2)|+|∑I_φ(t+m-1)|/(∑| I_φ(t+m-2)|+∑|I_φ(t+m-1)|)

5)将以上计算结果进行以下几点判别：

a、差流间断点判别

上述第4点中计算的各时刻标K值，若是满足K_标＜A，A为常数，其取值范围为0.2～0.4，则该点为间断点，在一个计算段即一个周波20ms内，只要有一个间断点，则该段为有间断区，当所有的标K值都满足K≥A时，即表示无间断点。按照此方法依次进入下一个计算段的判断，如无间断点，则此判据通过；

b、t时刻的常规K值即K_常规t＞B，B为常数，其取值范围为0.52～0.72；

根据第3点中常规K值的计算公式计算出各时刻的K_常规值，如满足以上条件则此判据通过；

c、谐波制动判据：

(∑I_φt+∑I_φ(t-5))-0.8(∑I_φ(t-2))+∑I_φ(t-3))]/[(|∑I_φt|+|∑I_φ(t-5)|)+

(|∑I_φ(t-2)|+|∑I_φ(t-3)|)]＜C，

式中C为常数，其取值范围为0.25～0.40，如计算结果满足上式则判据通

过；

d、高K值加速判据：K_高＞0.95(K_高为20ms内常规K值的积分)；

6)以上判据中无差流间断点判据、常规K值判据、谐波制动判据三个判据同时成立时，保护区内故障动作，若高K值加速判据成立，可以直接动作。

2、根据权利要求1所述的抗电流互感器饱和的常规差流轨迹扫描判别方法，其特征在于：

a、每周波20ms，24点采集电流互感器输出端电流，并以模数转换的方式将输出端电流由模拟量转换为数字量，再利用这些数字量进行相应的计算；

b、常规差流轨迹扫描法的依据：

(1)差流无间断点判据：此判据是采用差电流两点滚动积分法，计算差流间断点，来判别故障是否由区外转为区内；

(2)常规K值判据：按照常规计算，K_常规t＞B时，可以允许跳闸；

(3)快速谐波制动判据：采用一种4个点的向量组合，采样频率24点，每一点15°，在90°范围内，可以快速反映差电流的谐波分量水平；

(4)高K值加速判据：当20ms内高K值积分K＞0.95时，可以直接出口跳闸。

3、根据权利要求1所述的抗电流互感器饱和的常规差流轨迹扫描判别方法，其特征在于所述的时间间隔相相等，它等于每周波的时间除以采样点数。

4、根据权利要求1所述的抗电流互感器饱和的常规差流轨迹扫描判别方法，其特征在于所述的采样点数为24点。

5、根据权利要求1所述的抗电流互感器饱和的常规差流轨迹扫描判别方法，其特征在于所述的k的取值范围为5～15。