[发明专利]一种差动保护的电流互感器饱和识别方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种适用于电流差动保护的电流互感器饱和识别方法。

背景技术

基于基尔霍夫电流定律的差动保护原理，简单可靠、可信赖度高，并具有绝对的选择性和不受振荡影响等优点，因此广泛应用于发电机、变压器、母线及输电线路的主保护。

在实际的继电保护系统中，需要通过电流互感器将一次系统的大电流变换为二次电流信号，然后对二次电流信号应用差动原理以实现保护功能。然而，电磁式电流互感器本身存在的暂态饱和现象会造成差动回路中产生巨大的不平衡电流，严重影响差动保护的性能，甚至造成差动保护的误动。因此，采取必要措施减小电流互感器暂态饱和对差动保护的影响，避免外部故障时的暂态不平衡电流引起差动保护的误动是差动保护亟待解决的关键问题之一。

通过理论分析和现场数据验证表明，电流互感器的暂态饱和存在以下显著特征：第一，要达到使铁芯饱和的磁链水平需要一定时间，因此故障发生后电流互感器不会立即饱和，进入饱和状态的时间与故障电流中的衰减直流分量、时间常数及剩磁大小有关；第二，稳态基波电流具有一定的去磁作用，因此在一个周期内，电流互感器会存在短时退出饱和的状态，在这个时间段内仍然可以保持线性传变。

利用以上特征，针对不同的保护对象或者不同的差动保护实现方法，现有的主要技术措施包括：

（1）采用采样值差动原理，通过合理选取判断点数，以区别故障差动电流与电流互感器暂态饱和引起的不平衡差动电流；

（2）谐波闭锁法，电流互感器暂态饱和后，其传变的二次电流中含有大量的二次、三次谐波成份，通过判别这些谐波含量百分比可以识别饱和状态；

（3）附加制动区法，采用相量差动原理时，除利用比率制动特性在一定程度上可以反应电流互感器的暂态饱和外，还可以通过在制动平面上增加附加制动区，延迟差动保护的动作，减少电流互感器暂态饱和的影响；

（4）导数法或差分法，利用导数值或差分值检测电流互感器暂态饱和的二次电流中存在的突变点，与故障电流近似正弦波形不存在突变点相区别；

（5）异步法或时差法，电流互感器暂态饱和时，差动电流与制动电流、相电流不会同时发生突变，而发生内部故障时会几乎同时发生突变。

然而，上述技术方案仍不能完全消除电流互感器暂态饱和对电流差动保护的影响，特别是存在以下问题：严重饱和时时差法判别困难；谐波含量百分比难以准确整定；导数或差分计算结果离散性大、抗干扰能力差；将转换性故障误判为暂态饱和后无法快速开放差动保护等。

发明内容

为克服现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种适用于电流差动保护的电流互感器饱和识别方法。该方法利用了电流互感器暂态饱和时产生的差动电流存在波形畸变和缺损的特点，利用差动电流的半周积分值的不同变化规律来判断电流互感器是否出现饱和现象。

本发明采用的具体技术方案如下：

一种适用于电流差动保护的电流互感器饱和识别方法，包括如下步骤：

（1）保护装置在每个基波周期T内进行N次等间隔采样，在第k个采样中断时，接收到参与差动保护的各间隔电流采样值为i₁(k)、i₂(k)、…、i_m(k)，其中m为参与差动保护的间隔电流总数量。

（2）根据各间隔电流的采样值，计算差动电流的采样值i_d(k)，计算方法如式(1)所示，并规定流入被保护设备的电流为正：

i_d(k) = i₁(k) + i₂(k) + … + i_m(k)                             (1)

计算制动电流的采样值i_r(k)，计算方法如式(2)所示：