專利名稱：電流互感器飽和識(shí)別方法及其飽和時(shí)的電流差動(dòng)保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及在高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)中識(shí)別TA(電流互感器)的飽和方法，同時(shí)還涉及一種TA飽和時(shí)電流差動(dòng)保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
在高壓電網(wǎng)中，高壓線路上輸送的電流通常為數(shù)百安培至數(shù)千安培，這樣的大電流需經(jīng)TA(電流互感器)轉(zhuǎn)換為1A規(guī)格或5A規(guī)格的二次小電流引入繼電保護(hù)裝置。正常情況下，TA的二次輸出電流可以真實(shí)反映線路的一次電流，但在故障情況下由于故障電流大及故障電流中直流分量的作用，鐵心很快飽和，于是一次電流全部變?yōu)閯?lì)磁電流，二次電流幾乎為零，這種現(xiàn)象稱為TA飽和。TA飽和時(shí)，TA的二次輸出電流不再真實(shí)反映線路一次電流。
高壓輸電系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的可靠性是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的保證。當(dāng)被保護(hù)線路區(qū)外故障時(shí)，可能由于短路電流大而導(dǎo)致TA飽和，從而使傳變到二次側(cè)的電流波形發(fā)生畸變。由于兩側(cè)TA暫態(tài)響應(yīng)上的差異，在二次側(cè)可能得到較大差流。較為常見的一種情況是兩側(cè)TA一側(cè)出現(xiàn)飽和，一側(cè)不飽和，此時(shí)差流將達(dá)到一較大值。為保證可靠性，目前保護(hù)大都采用①檢測(cè)到TA飽和后抬高門檻和提高比率制動(dòng)系數(shù)K值增大制動(dòng)作用；②短時(shí)閉鎖保護(hù)來防止保護(hù)誤動(dòng)。
現(xiàn)有TA飽和的檢測(cè)方法一般為畸變波形特征檢測(cè)法，如在出現(xiàn)大電流后的兩個(gè)周波內(nèi)，出現(xiàn)一采樣點(diǎn)，其電流差分值小于2.5A(5ACT)或0.5A(1ACT)，且該點(diǎn)采樣值小于2A(5ACT)或0.4A(1ACT)，并且滿足
|i0+iN2||i0|+|iN2|≥0.6,]]>且|i0|+|i-N2|≥1.5A(5ACT)]]>或0.3A(1ACT)，其中i0為當(dāng)前采樣點(diǎn)與前一采樣點(diǎn)的差分值， 為半周前采樣點(diǎn)與其之前一點(diǎn)的差分值；有電流峰值大于11.6A(5ACT)或2.3A(1ACT)出現(xiàn)；上述波形畸變特征檢測(cè)法，存在的主要缺點(diǎn)是檢測(cè)時(shí)間慢，需要至少兩個(gè)周波，這樣會(huì)極大降低保護(hù)的動(dòng)作速度，影響保護(hù)的整體性能。
目前技術(shù)在檢測(cè)到TA飽和后，將K值提高到0.9，然而當(dāng)區(qū)外故障引起TA飽和嚴(yán)重時(shí)，誤動(dòng)可能性仍然存在。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的提出一種有效的TA飽和識(shí)別方法。
同時(shí)，本發(fā)明的目的還在于提供一種TA飽和時(shí)的電流差動(dòng)保護(hù)方法，以便于在內(nèi)部故障時(shí)保護(hù)能快速出口，外部故障引起TA飽和時(shí)可有效防止誤動(dòng)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案在于采用一種TA飽和識(shí)別方法，該發(fā)明采用分段波形積分法判別是否發(fā)生TA飽和。
所述的分段波形積分法是將電流波形分成5ms的間隔段，對(duì)每段的電流波形進(jìn)行面積積分，然后判別幾個(gè)積分面積的差別，若幾段波形的積分面積基本相同，判定TA未發(fā)生飽和；若幾段波形的積分面積相差較大，判定TA發(fā)生飽和。
在檢測(cè)到各段面積中的最大面積和最小面積相差為1.3倍時(shí)認(rèn)為TA波形畸變嚴(yán)重，判定TA發(fā)生飽和，進(jìn)入TA飽和處理邏輯。
同時(shí)，本發(fā)明采用的在TA飽和時(shí)的電流差動(dòng)保護(hù)方法，采用分段波形積分法判別TA是否飽和，該方法包括如下步驟a.充分利用TA線性傳變時(shí)延的短窗快速出口方法；b.短距離輸電線路時(shí)才投入TA飽和判別處理；c.一個(gè)半斷路器接線系統(tǒng)時(shí)才投入TA飽和判別處理；d.保護(hù)適時(shí)檢測(cè)兩端電流的大小，只有在兩端電流同時(shí)越限時(shí)投入TA飽和判別處理；e.提高K值大于1防止區(qū)外故障TA飽和引起誤動(dòng)。
利用非飽和線性傳變時(shí)間和4ms～5ms短窗數(shù)據(jù)的區(qū)內(nèi)故障快速出口。
保護(hù)自適應(yīng)地投入TA飽和判別功能的實(shí)現(xiàn)，不至于保護(hù)總體性能受到影響。
裝置識(shí)別到TA飽和后，提高K值大于1，典型值K取1.2。
本發(fā)明在檢測(cè)到各段面積中的最大面積和最小面積相差為1.3倍時(shí)認(rèn)為TA波形畸變嚴(yán)重，進(jìn)入TA飽和處理邏輯。該方法檢測(cè)TA飽和耗時(shí)需一個(gè)周波，突出特點(diǎn)是簡(jiǎn)單有效。TA飽和處理方法可保證區(qū)內(nèi)嚴(yán)重故障時(shí)不影響保護(hù)動(dòng)作速度，區(qū)外故障引起TA飽和時(shí)有效防止誤動(dòng)。TA飽和處理方法為自適應(yīng)投入方法，對(duì)保護(hù)整體性能影響小。


圖1為TA飽和時(shí)電流的典型波形；圖2為一個(gè)半斷路器系統(tǒng)區(qū)外故障引起TA飽和示意圖；圖3為判別TA飽和的分段波形積分法；圖4為比率制動(dòng)系數(shù)K值對(duì)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作區(qū)的影響。
具體實(shí)施例方式
下面具體敘述本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容一、區(qū)內(nèi)故障短窗快速出口的實(shí)現(xiàn)TA飽和時(shí)，由于TA有飽和前的一段線性傳變時(shí)間(3～5ms)，保護(hù)的故障分量分相差動(dòng)元件充分利用這段非飽和的線性傳變時(shí)間和4ms～5ms的短窗數(shù)據(jù)檢測(cè)故障，如果檢測(cè)到區(qū)內(nèi)故障可迅速出口，從而避免了TA飽和對(duì)保護(hù)的影響。需要注意的是由于故障初期短窗數(shù)據(jù)中含有較大的諧波分量，又是一點(diǎn)快速出口，故應(yīng)適當(dāng)增加故障分量分相差動(dòng)元件的動(dòng)作門檻和提高K值。
二、TA飽和實(shí)時(shí)投入的實(shí)現(xiàn)通過對(duì)輸電線路區(qū)外故障時(shí)TA飽和發(fā)生情況的分析可以發(fā)現(xiàn)短距離輸電線路在大電源時(shí)，由于線路阻抗小，在區(qū)外故障時(shí)可能會(huì)引起TA飽和。當(dāng)輸電線路長(zhǎng)度超過10km后，線路阻抗增加，區(qū)外故障引起TA飽和的可能性很小，因此，該發(fā)明只有在短線路時(shí)才投入TA飽和判別邏輯。短線路的識(shí)別由保護(hù)裝置根據(jù)用戶定值自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
一個(gè)半斷路器系統(tǒng)時(shí)區(qū)外故障時(shí)也容易發(fā)生TA飽和，這是由于多路故障電流疊加的原因(見圖2)，因此，該發(fā)明在一個(gè)半斷路器系統(tǒng)時(shí)也投入TA飽和判別邏輯。一個(gè)半斷路器系統(tǒng)的識(shí)別也由保護(hù)裝置根據(jù)用戶定值自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
鑒于短線路和一個(gè)半斷路器系統(tǒng)在區(qū)外故障時(shí)不一定引起TA飽和，該發(fā)明實(shí)時(shí)檢測(cè)線路兩端電流的大小，只有在兩端電流同時(shí)大于可能引起TA飽和的門檻(1.5In)時(shí)，才投入TA飽和判別邏輯。如此的處理方法，將TA飽和檢測(cè)判別對(duì)保護(hù)的整體影響降為最低。
三、TA飽和識(shí)別方法該發(fā)明采用分段波形積分法判別是否發(fā)生TA飽和，該方法實(shí)際上是將電流波形分成5ms的間隔段(見圖3)，對(duì)每段的電流波形進(jìn)行面積積分，然后判別幾個(gè)積分面積的差別，TA未發(fā)生波形畸變時(shí)由于正弦波形的對(duì)稱性，幾段波形的積分面積基本相同，TA發(fā)生波形畸變時(shí)，幾段波形的積分面積相差較大。TA波形畸變的程度不同時(shí)，幾段波形的積分面積相差大小也不同，本發(fā)明在檢測(cè)到各段面積中的最大面積和最小面積相差為1.3倍時(shí)認(rèn)為TA波形畸變嚴(yán)重，進(jìn)入TA飽和處理邏輯。該方法檢測(cè)TA飽和耗時(shí)需一個(gè)周波，突出特點(diǎn)是簡(jiǎn)單有效。
四.提高K值的分析由圖4可知K大于1時(shí)，即使兩側(cè)電流同向，仍有拒動(dòng)區(qū)。正常運(yùn)行時(shí)取K小于1，動(dòng)作區(qū)大，靈敏度高，但在短線路情況下，區(qū)外大電流故障引起TA飽和時(shí)就可能誤動(dòng)。因此裝置識(shí)別到TA飽和后，K值取1.2，縮小動(dòng)作區(qū)，防止區(qū)外大電流故障引起TA飽和時(shí)產(chǎn)生誤動(dòng)。當(dāng)裝置判斷出TA飽和時(shí)，提高分相電流差動(dòng)元件K值的同時(shí)退出零序電流差動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種TA飽和識(shí)別方法，其特征在于該發(fā)明采用分段波形積分法判別是否發(fā)生TA飽和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TA飽和識(shí)別方法，其特征在于所述的分段波形積分法是將電流波形分成5ms的間隔段，對(duì)每段的電流波形進(jìn)行面積積分，然后判別幾個(gè)積分面積的差別，若幾段波形的積分面積基本相同，判定TA未發(fā)生飽和；若幾段波形的積分面積相差較大，判定TA發(fā)生飽和。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的TA飽和識(shí)別方法，其特征在于在檢測(cè)到各段面積中的最大面積和最小面積相差為1.3倍時(shí)，認(rèn)為TA波形畸變嚴(yán)重，判定TA發(fā)生飽和，進(jìn)入TA飽和處理邏輯。
4.一種TA飽和時(shí)的電流差動(dòng)保護(hù)方法，其特征在于采用分段波形積分法判別TA是否飽和，該方法包括如下步驟a.充分利用TA線性傳變時(shí)延的短窗快速出口方法；b.短距離輸電線路時(shí)才投入TA飽和判別處理；c.一個(gè)半斷路器接線系統(tǒng)時(shí)才投入TA飽和判別處理；d.保護(hù)適時(shí)檢測(cè)兩端電流的大小，只有在兩端電流同時(shí)越限時(shí)投入TA飽和判別處理；e.提高K值大于1防止區(qū)外故障TA飽和引起誤動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于充分利用非飽和線性傳變時(shí)間和4ms～5ms短窗數(shù)據(jù)的區(qū)內(nèi)故障快速出口。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于保護(hù)自適應(yīng)地投入TA飽和判別功能的實(shí)現(xiàn)，不至于保護(hù)總體性能受到影響。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于裝置識(shí)別到TA飽和后，提高K值大于1，典型值K取1.2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種TA飽和識(shí)別方法，同時(shí)還涉及一種TA飽和時(shí)的電流差動(dòng)保護(hù)方法。該發(fā)明采用分段波形積分法判別是否發(fā)生TA飽和。該方法檢測(cè)TA飽和耗時(shí)需一個(gè)周波，突出特點(diǎn)是簡(jiǎn)單有效。TA飽和處理方法可保證區(qū)內(nèi)嚴(yán)重故障時(shí)不影響保護(hù)動(dòng)作速度，區(qū)外故障引起TA飽和時(shí)有效防止誤動(dòng)。TA飽和處理方法為自適應(yīng)投入方法，對(duì)保護(hù)整體性能影響小。本發(fā)明充分利用TA飽和線性傳變時(shí)間的短窗快速出口方法；根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況TA飽和判別處理實(shí)時(shí)投入方法；TA飽和判別的分段波形積分法；及TA飽和檢出后提高K值大于1的保護(hù)方法。
文檔編號(hào)H02H3/26GK1635679SQ20031011025
公開日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2003年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月30日
發(fā)明者張學(xué)深, 李瑞生, 王強(qiáng), 路光輝, 王爾寒, 桑中慶 申請(qǐng)人:許繼電氣股份有限公司