基于重構的bh曲線特征ct狀態識別以及不飽和度計算方法
【專利摘要】本發明提供了一種基于重構的BH曲線特征CT狀態識別以及不飽和度計算方法，用于電力系統差動保護兩側CT工作狀態的識別，具體是通過對差動兩側電流附帶的有效信息關鍵特征的提取與識別，在不增加任何硬件情況下，利用差動兩側電流的采樣數據，計算得出磁場強度H以及磁感應強度B的變化趨勢，構造出反映鐵芯內部磁通變化過程的BH曲線，并提供量化的CT鐵芯狀態信息，根據不同狀態下的BH曲線特征，自動調整識別門檻，有效識別外部穿越性電流導致的CT飽和，并且能夠有效區分CT開路、區內故障及區外故障導致的飽和，降低由于CT飽和程度差異導致的差動誤動作概率，提高差動保護動作的可靠性。
【專利說明】基于重構的BH曲線特征CT狀態識別以及不飽和度計算方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力系統差動保護兩側CT工作狀態的識別方法，具體是通過兩側電流附帶的有效信息關鍵特征的提取與識別，提供量化后的CT鐵芯狀態信息，為差動保護提供判據，屬于電力系統自動化控制【技術領域】。
【背景技術】
[0002]電力系統中差動保護通過對被保護區域兩側電流的連續交流采樣，實時計算差動電流以及制動電流，有效識別區內及區外故障，保護設備的可靠運行。對于差動保護CT而言，由于剩磁、二次回路阻抗、一次電流中的非周期分量等因素導致CT鐵芯進入飽和，飽和后的CT 二次電流出現畸變失真，實時計算得出的差動電流變大并容易導致差動保護誤動作，嚴重影響運行的可靠性。
[0003]在電力系統中，由于電動機、發電機、電抗器、線路保護兩側CT特性差異導致的差動誤動作頻繁發生(《電力系統繼電保護動作實例分析》景敏慧2012)，影響保護的可靠性，在工程設計階段，雖已根據可能出現的最大故障電流進行了保護用CT的計算選型，但電力系統中CT穩態飽和較少出現，而對于突發故障或瞬間合閘導致的非周期分量，特別是兩側差動CT 二次回路的阻抗大小存在明顯差異時更易導致兩側CT的飽和程度出現差異，不能準確傳變一次電流，從而產生了傳變誤差，導致差動保護的錯誤判斷，從而影響保護動作的可靠性。
[0004]由于電力系統呈感性，合閘瞬間的勵磁涌流以及故障電流均存在大量非周期分量，這些電流對于目前大量應用的P類保護級CT而言，是個嚴峻的考驗，往往會導致CT暫態飽和，因此需要采取有效識別此類飽和，避免保護的誤動作，確保電力系統的穩定可靠運行。
[0005]國內外針對電流互感器飽和的問題提出了多種識別方法，有時差法、異步法、差分法、導數法、諧波比法、小波法、形態學法等，其中以南瑞繼保提出的異步法和國電南自提出的時差法應用最為廣泛，并且已應用到實際工程中。上述各種識別方法都是在CT飽和出現后根據飽和電流的某個或多個特征提出，識別原理相對復雜，并且無法反映CT鐵芯的變化過程，只能定性判斷，無法提供量化的鐵芯飽和程度信息。

【發明內容】

[0006]使用兩側差動CT電流的瞬時采樣數據，計算得出鐵芯中磁場強度H以及磁感應強度B的變化趨勢，重構出CT鐵芯的BH曲線，反映鐵芯磁通變化過程。
[0007]根據CT鐵芯不同特性，將CT伏安特性曲線中拐點電流放大k_sat倍后作為不飽和區域閾值，設置合適的不飽和區域。
[0008]通過實時計算T_samp內滯留在不飽和區的采樣點數與T_samp內采樣總點數的比值，得出鐵芯不飽和度S_nsat，將原本無法量化的鐵芯磁滯過程數字化。[0009]根據各種運行狀態下重構的BH曲線特征，設計了一個識別不同狀態的不飽和度閾值曲線。
[0010]根據本時刻之前T_dis內電流大小自動調整不飽和度閾值，適應各種工作狀態。
[0011]根據權利2所述的基于重構的BH曲線特征CT狀態識別以及不飽和度計算方法，其特征在于:所述k_sat取1.7。
[0012]根據權利3所述的基于重構的BH曲線特征CT狀態識別以及不飽和度計算方法，其特征在于:所述T_samp取20ms。
[0013]根據權利3所述的基于重構的BH曲線特征CT狀態識別以及不飽和度計算方法，其特征在于:識別為鐵芯飽和后，通過不飽和度可以計算得出飽和度。
[0014]根據權利4所述的基于重構的BH曲線特征CT狀態識別以及不飽和度計算方法，其特征在于:包括但不限于本曲線，基于此原理衍生的其他曲線方式也在保護權利之中，并且參數的調整不影響權利的主張。
[0015]根據權利5所述的基于重構的BH曲線特征CT狀態識別以及不飽和度計算方法，其特征在于:T_dis可取20ms或10ms, 20ms可以保證在勵磁涌流等電流偏向一側時的靈敏性，IOms則可以縮短識別時間。
[0016]有益效果
在不增加任何硬件情況下，本發明利用差動兩側電流的采樣數據，可以有效識別外部穿越性電流導致的CT飽和，并且能夠有效區分CT開路、區內故障及區內故障導致的飽和，降低了由于CT飽和因素導致的差動誤動作概率，提高了差動保護動作的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為在正常運行、一側CT開路、區內故障、區外故障不同工作狀態下，使用兩側電流重構出來的BH曲線；
圖2為區外故障兩側CT飽和程度不一致時，使用兩側電流重構出來的BH曲線；
圖3為不飽和度閾值曲線；
圖4為“正常運行一一側CT開路一正常運行一區內故障(未飽和)一區內故障(飽和)—區內故障消除恢復正常運行一區外故障導致輕微飽和一區外故障導致嚴重飽和”不同狀態下的實時識別效果；
圖5為區外故障兩側CT飽和程度不一致的識別效果。
[0018]圖中曲線說明:
A.正常運行無故障CT未飽和；
B.區外故障導致CT飽和；
C.區內故障CT未飽和；
D.區內故障CT飽和；
E.—側CT開路；
F.CT鐵芯拐點對應的飽和識別閾值。
【具體實施方式】
[0019]在差動保護CT回路中，當差動保護區域外部故障時，巨大的電流穿過差動保護區域形成穿越性電流，而由于兩側CT的特性存在差異，往往飽和程度存在差異，形成差流導致差動保護裝置錯誤判斷，在非本保護區域內故障時錯誤的跳閘降低了差動保護的可靠性。
[0020]根據CT的工作原理，一次電流產生交變磁通，經過鐵芯耦合到二次線圈形成感應電勢并產生二次電流去平衡一次電流的磁通變化影響，但由于漏磁、鐵芯鐵損、外部回路阻抗電壓降等因素，一次電流與二次電流形成的磁通并不能完全抵消，對CT 二次回路而言，微機保護裝置消耗負載很小，在電流互感器的二次負載中電纜電阻占有絕大部分，故二次阻抗呈電阻性(《電力系統繼電保護動作實例分析》景敏慧2012中國電力出版社)，而電阻在CT飽和暫態過程中不會像電感那樣因頻率變化而阻抗發生變化，是個固定的數值。
[0021]根據大量的工程實際動作錄波以及軟件仿真結果，發現當兩側CT 二次回路阻抗存在差異時，往往二次回路阻抗較大一側先出現明顯的飽和過程，而較小的另一側則仍能夠正確進行電流的變送，鑒于此，將準確變送的一側視為一次電流，兩側CT 二次回路電流瞬時采樣值的差值為等效勵磁電流，對畸變大的一側二次電流進行的實時積分得出鐵芯中對應的磁感應強度變化趨勢。由于CT漏磁以及鐵損所占比重較小，鐵芯內部的剩余磁通Φ主要與CT兩側的二次回路阻抗電壓U密切相關，CT兩端的二次回路的電壓降
【權利要求】
1.使用兩側差動CT電流的瞬時采樣數據，計算得出鐵芯中磁場強度H以及磁感應強度B的變化趨勢，重構出CT鐵芯的BH曲線，反映鐵芯磁通變化過程。
2.根據CT鐵芯不同特性，將CT伏安特性曲線中拐點電流放大k_sat倍后作為不飽和區域閾值，設置合適的不飽和區域。
3.通過實時計算T_samp內滯留在不飽和區的采樣點數與T_samp內采樣總點數的比值，得出鐵芯不飽和度S_nsat，將原本無法量化的鐵芯磁滯過程數字化。
4.根據各種運行狀態下重構的BH曲線特征，設計了一個識別不同狀態的不飽和度閾值曲線。
5.根據本時刻之前乙也^^內電流大小自動調整不飽和度閾值，適應各種工作狀態。
6.根據權利2所述的基于重構的BH曲線特征CT狀態識別以及不飽和度計算方法，其特征在于:所述k_sat取1.7。
7.根據權利3所述的基于重構的BH曲線特征CT狀態識別以及不飽和度計算方法，其特征在于:所述T_samp取20ms。
8.根據權利3所述的基于重構的BH曲線特征CT狀態識別以及不飽和度計算方法，其特征在于:識別為鐵芯飽和后，通過不飽和度可以計算得出飽和度。
9.根據權利4所述的基于重構的BH曲線特征CT狀態識別以及不飽和度計算方法，其特征在于:包括但不限于本曲線，基于此原理衍生的其他曲線方式也在保護權利之中，并且參數的調整不影響權利的主張。
10.根據權利5所述的基`于重構的BH曲線特征CT狀態識別以及不飽和度計算方法，其特征在于:T_dis可取20ms或10ms, 20ms可以保證在勵磁涌流等電流偏向一側時的靈敏性，IOms則可以縮短識別時間。
【文檔編號】G01R35/02GK103513212SQ201310414726
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2013年9月12日
【發明者】盧慶港 申請人:盧慶港