一種基于偏態(tài)分布的保護(hù)用電流互感器飽和檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于偏態(tài)分布的保護(hù)用電 流互感器飽和檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為監(jiān)視電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，需要大量的二次設(shè)備準(zhǔn)確傳遞一次系統(tǒng)的相關(guān)信 息，保護(hù)用電流互感器就是測(cè)量系統(tǒng)一次電流的重要設(shè)備，在系統(tǒng)處于非正常運(yùn)行狀態(tài)或 故障狀態(tài)下，電流互感器的二次電流被繼電保護(hù)裝置采集，對(duì)需要利用電流量的保護(hù)原理 而言，保護(hù)裝置將依據(jù)此二次電流判斷系統(tǒng)一次側(cè)的狀態(tài)，決定保護(hù)裝置的動(dòng)作與否，若繼 電保護(hù)裝置誤動(dòng)、拒動(dòng)或延時(shí)動(dòng)作，將對(duì)一次系統(tǒng)造成很大的損害。因此，繼電保護(hù)裝置的 正確動(dòng)作與否，與電流互感器的準(zhǔn)確性有很大關(guān)系。
[0003] 電流互感器飽和檢測(cè)是目前繼電保護(hù)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)課題之一，因其作為電力系 統(tǒng)一次運(yùn)行情況與二次保護(hù)設(shè)備之間電流聯(lián)系的紐帶，起到測(cè)量流經(jīng)系統(tǒng)一次側(cè)電流大 小、配合繼電保護(hù)裝置工作的作用。但是，對(duì)于現(xiàn)階段低電壓等級(jí)系統(tǒng)大量采用P級(jí)電流互 感器的現(xiàn)狀，尤其當(dāng)變壓器差動(dòng)保護(hù)區(qū)外故障時(shí)，易發(fā)生因 CT飽和而發(fā)生的保護(hù)誤動(dòng)作情 況。而繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間通常都要求在很短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)故障地切除，因此如何 在極短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確檢測(cè)出CT是否發(fā)生飽和，從而采取相應(yīng)的閉鎖措施，成為了目前國(guó)內(nèi)外 眾多學(xué)者的研究熱點(diǎn)。
[0004] 大多數(shù)對(duì)CT飽和的檢測(cè)方法集中在二次電流波形特征、諧波分量以及經(jīng)過差 分計(jì)算后的時(shí)間差等方法上，主要有：鐵心飽和會(huì)引起電流互感器二次電流的諧波含量 升高。根據(jù)這一特征，天津大學(xué)的賀家李教授等學(xué)者提出采用二次電流的諧波比來(lái)檢 測(cè)鐵心飽和，可參考王志鵬，鄭玉平，賀家李等發(fā)表的"通過計(jì)算諧波比確定母線保護(hù) 中電流互感器的飽和"（電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2000, 12 (5) :19-24);李貴存，劉萬(wàn) 順，賈清泉等發(fā)表的"一種利用小波原理檢測(cè)電流互感器飽和的新方法"（電力系統(tǒng)自動(dòng) 化，2001，25 (7) : 36-44)、李忠安，何奔騰發(fā)表的"一種利用小波變換開放電流互感器線性 區(qū)的方法"（繼電器，2000, 28(5) :20-23)都是利用小波模極大值方法定位二次電流中的奇 異點(diǎn)，并以此檢測(cè)CT入出飽和。但小波變換在時(shí)窗邊界和二次電流過零點(diǎn)處也可能出現(xiàn)模 極大值，是該方法的缺陷所在；利用飽和段與非飽和段電流的多階導(dǎo)數(shù)的差異性來(lái)檢測(cè)出 入飽和點(diǎn)。該方法運(yùn)用的是差分算法，抗噪聲干擾能力弱，可參考羅萍萍，金菲，洪驊等發(fā) 表的"電流互感器飽和檢測(cè)的一種新算法"（上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2006, 22(4) :319-322);基 于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的CT飽和檢測(cè)方法，可參考鄭濤，谷君，黃少鋒等發(fā)表的"基于數(shù)學(xué)形態(tài)梯 度的變壓器轉(zhuǎn)換性故障識(shí)別新判據(jù)"（中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2008, 28 (22) : 75-80)等一系列 檢測(cè)CT飽和的方法。它們均可以實(shí)現(xiàn)電流互感器飽和檢測(cè)，不過有利有弊，很少能同時(shí)滿 足精度高與速度快這兩項(xiàng)要求。因此，CT飽和檢測(cè)仍舊是現(xiàn)代繼電保護(hù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問 題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是針對(duì)實(shí)際低壓等級(jí)系統(tǒng)中常采用保護(hù)用P級(jí)電流互感器，在發(fā)生故障時(shí) 容易引起CT飽和而導(dǎo)致繼電保護(hù)誤動(dòng)的事實(shí)下，提出的一種基于偏態(tài)分布的保護(hù)用電流 互感器飽和檢測(cè)方法。
[0006] 目前繼電保護(hù)廣泛使用的P級(jí)電流互感器，其抗飽和能力較差。而CT發(fā)生飽和時(shí)， 二次電流波形會(huì)發(fā)生畸變，呈現(xiàn)明顯不對(duì)稱形式?？紤]到偏度分布可以描述樣本概率分布 的不對(duì)稱性，反映樣本數(shù)據(jù)的偏移程度，因此可用來(lái)檢測(cè)CT是否發(fā)生飽和。
[0007] 本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案：
[0008] -種基于偏態(tài)分布的保護(hù)用電流互感器飽和檢測(cè)方法，其特征在于：對(duì)電流互感 器二次波形進(jìn)行波形鏡像變換后，用偏態(tài)分布計(jì)算波形的偏度系數(shù)，通過偏度系數(shù)來(lái)判斷 電流互感器是否發(fā)生飽和。
[0009] -種基于偏態(tài)分布的保護(hù)用電流互感器飽和檢測(cè)方法，其特征在于，所述檢測(cè)方 法包括以下步驟：
[0010] (1)首先對(duì)電流互感器的二次側(cè)電流進(jìn)行采樣，得到采樣數(shù)據(jù)；
[0011] (2)對(duì)電流互感器的二次側(cè)電流采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行部分截取，即選擇二次電流波形峰 值為中心，在其兩側(cè)分別取相同數(shù)量的采樣點(diǎn)，所截取的兩側(cè)的采樣點(diǎn)連同峰值組成一個(gè) 數(shù)據(jù)窗口；
[0012] (3)針對(duì)步驟⑵中通過數(shù)據(jù)窗口截取所得的二次電流波形，對(duì)其進(jìn)行波形變換， 即將電流波形峰值以后的采樣數(shù)據(jù)相對(duì)于通過峰值點(diǎn)并且平行于時(shí)間軸的直線進(jìn)行鏡像 操作，與原電流波形峰值以前的采樣數(shù)據(jù)連接，構(gòu)成鏡像波形；
[0013] (4)利用偏態(tài)分布對(duì)鏡像波形進(jìn)行數(shù)據(jù)偏移計(jì)算，定義其結(jié)果為偏度系數(shù)SK，偏 度系數(shù)計(jì)算公式是利用三階中心矩與樣本標(biāo)準(zhǔn)差的三次方冪之比定義的，如下：
[0014]
:⑴.
[0015] 式中：η表示鏡像波形采樣點(diǎn)數(shù)，Xi表示每個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流大小，f表示鏡像 波形所有采樣點(diǎn)電流的平均值，i表示采樣數(shù)據(jù)序列；
[0016] (5)當(dāng)SK的絕對(duì)值大于偏度系數(shù)定值K時(shí)，即二次電流偏度系數(shù)超出閾值范圍，BP 可判定電流互感器飽和，SK值越大，飽和程度越深。
[0017] 在步驟（1)中，采樣頻率為4KHz，每周波取80個(gè)采樣點(diǎn)。
[0018] 在步驟（2)中，本發(fā)明采取對(duì)半取點(diǎn)法，即每周波采樣為80點(diǎn)，數(shù)據(jù)窗口大小則為 41 (二次電流峰值左右各取20個(gè)采樣點(diǎn)，包括峰值點(diǎn)在內(nèi)組成一個(gè)數(shù)據(jù)窗口）。
[0019] 在步驟（5)中，偏度系數(shù)定值K優(yōu)選為0.2973 (已給出定值）。
[0020] 本發(fā)明的有益效果：
[0021] 本發(fā)明所提出的基于概率統(tǒng)計(jì)學(xué)中偏態(tài)分布的相關(guān)理論實(shí)現(xiàn)保護(hù)用電流互感器 發(fā)生飽和時(shí)的檢測(cè)方法，其具有檢測(cè)精度高、檢測(cè)速率快等特點(diǎn)。首先，本發(fā)明對(duì)電流互感 器二次電流采樣取點(diǎn)、變換波形、計(jì)算偏度系數(shù)。然后，與整定定值相比較來(lái)判斷CT是否發(fā) 生飽和。這其中所用的算法僅需飽和發(fā)生后半個(gè)周波內(nèi)的數(shù)據(jù)即可，提高了算法的計(jì)算速 度。對(duì)半周期采樣電流進(jìn)行波形鏡像變換，有效地規(guī)避了半周波正弦波離散程度較大的缺 陷。偏態(tài)分布可以很好地反應(yīng)樣本數(shù)據(jù)峰值與平均值之間的偏離程度，本發(fā)明緊緊抓住未 飽和的電流互感器二次電流基本為正弦波形式，而飽和電流互感器的二次電流波形則呈現(xiàn) 明顯畸變，在峰值附近樣本數(shù)據(jù)的離散度不同的特點(diǎn)，僅用簡(jiǎn)單實(shí)用的算法即可有效區(qū)分 CT是否發(fā)生飽和以及飽和程度大小。無(wú)論對(duì)于何種形式下的CT飽和，本發(fā)明均可在半周波 內(nèi)檢測(cè)出飽和的發(fā)生。同時(shí)，算法簡(jiǎn)便，易于編程實(shí)現(xiàn)，對(duì)微機(jī)軟硬件要求均不高是本發(fā)明 一大特點(diǎn)。因此，本發(fā)明對(duì)提高繼電保護(hù)的可靠性、確保其準(zhǔn)確可靠動(dòng)作等方面具有一定的 實(shí)際意義。
【附圖說明】
[0022] 圖1為電流互感器等效電路圖；
[0023] 圖2為仿真模擬實(shí)驗(yàn)所用系統(tǒng)仿真模型；
[0024] 圖3為波形鏡像變換不意圖；
[0025] 圖4偏度分布函數(shù)圖（從左至右分別為左偏、正態(tài)和右偏）；
[0026] 圖5仿真模擬故障時(shí)的飽和二次電流波形與理想二次電流波形圖；
[0027] 圖6為數(shù)據(jù)窗截取經(jīng)鏡像后的飽和二次電流波形；
[0028] 圖7為本發(fā)明提出的基于偏態(tài)分布的保護(hù)用電流互感器飽和檢測(cè)方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合說明書附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)介紹。
[0030] 本發(fā)明提出一種基于偏態(tài)分布的保護(hù)用電流互感器飽和檢測(cè)方法，并能夠準(zhǔn)確快 速地檢測(cè)出電流互感器的