[发明专利]一种基于三阶中心矩的电流互感器饱和检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，特别涉及一种采用三阶中心矩算法实现电磁型电流互感器饱和的检测方法。

背景技术

随着我国特高压和智能电网的建设,对电力系统可靠性要求越来越高,电网电压等级升高的同时伴随着电网短路电流水平的提高,对电气设备的性能也提出了更大的挑战。电流互感器CT(Current Transformer)是电力系统中重要的电气设备之一,也是各种二次设备监测和感知一次系统真实运行状况的重要元件，广泛应用于电力系统监控、保护、测距和录波等方面。对于继电保护用电流互感器来说,对其最基本的要求就是要真实反映一次电流波形,尤其是在电网发生故障的情况下,不仅要求CT能反映故障电流的大小,还能正确反映故障电流的波形和相位，可参考袁季修,盛和乐,吴聚业等编著的“保护用电流互感器应用指南”(北京:中国电力出版社,2004)。

电流互感器作为一次系统和二次系统的联络元件,可以将感知到的一次系统的真实状态反映给保护装置,不管是传统的电磁型保护还是目前的数字型保护装置,被保护元件中流过的电流大小也是由电流互感器进行测量的,因此,电流互感器的传变性能对继电保护的性能就具有非常重要的影响。但是由于传统电磁式电流互感器是利用电磁感应原理转换电流的，其铁心具有非线性特性。在正常工作情况下,CT运行在线性工作区，电流较小不会饱和，可以正确传变电流。但在系统发生严重短路故障时,由于故障电流超过正常负荷电流很多倍,尤其是在故障电流中含有较大的非周期分量时,电流互感器的磁通在短时间内达到饱和,此时一次侧电流将无法正确地传变到二次侧,电流互感器的二次电流波形产生畸变，还可能引起继电保护误动，可参考陈三运发表的“一起CT饱和引起的继电保护拒动分析”(电网技术.2002.26(4):85-87)。因此，如何快速准确地检测出电流互感器是否发生饱和，对于保证继电保护装置正确动作具有重要意义。

目前国内外已有很多有过CT饱和检测的方法，如：铁心饱和会引起电流互感器二次电流的谐波含量升高。根据这一特征,天津大学的贺家李教授等学者提出采用二次电流的谐波比来检测铁心饱和，可参考王志鹏,郑玉平,贺家李等发表的“通过计算谐波比确定母线保护中电流互感器的饱和”(电力系统及其自动化学报.2000,12(5):19一24)；李贵存,刘万顺,贾清泉等发表的“一种利用小波原理检测电流互感器饱和的新方法”(电力系统自动化,2001,25(7):36-44)、李忠安,何奔腾发表的“一种利用小波变换开放电流互感器线性区的方法”(继电器,2000,28(5):20-23)都是利用小波模极大值方法定位二次电流中的奇异点，并以此检测CT入出饱和。但小波变换在时窗边界和二次电流过零点处也可能出现模极大值，是该方法的缺陷所在；利用饱和段与非饱和段电流的多阶导数的差异性来检测出入饱和点。该方法运用的是差分算法，抗噪声干扰能力弱，可参考罗萍萍,金菲,洪骅等发表的“电流互感器饱和检测的一种新算法”(上海电力学院学报,2006,22(4):319-322)；基于数学形态学的CT饱和检测方法，可参考郑涛,谷君,黄少锋等发表的“基于数学形态梯度的变压器转换性故障识别新判据”(中国电机工程学报,2008,28(22):75-80)等一系列检测CT饱和的方法。它们均可以实现电流互感器饱和检测，不过有利有弊，很少能同时满足精度高与速度快这两项要求。因此，CT饱和检测仍旧是现代继电保护领域研究的热点问题之一。

发明内容

本发明是针对电力系统中保护用电磁型电流互感器在故障时易发生饱和的现象，提出一种利用三阶中心矩的算法来检测CT饱和的方法。

目前继电保护广泛使用的P级电流互感器，其抗饱和能力较差。而CT发生饱和时，二次电流波形会发生畸变，呈现明显不对称形式。三阶中心矩可以反映数据的离散程度，可用来检测CT是否发生饱和。

本发明具体采用以下技术方案：

一种基于偏态分布的保护用电流互感器饱和检测方法，其特征在于：对电流互感器二次波形进行波形镜像变换后，用三阶中心矩计算离散系数，通过离散系数来判断电流互感器是否发生饱和。

一种基于三阶中心矩的电流互感器饱和检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：

(1)首先对电流互感器的二次侧电流进行采样，得到采样数据；

(2)对电流互感器的二次侧电流采样数据进行部分截取，即选择二次电流波形峰值为中心，在其两侧分别截取相同数量的采样点，所截取的两侧的采样点连同峰值组成一个数据窗口；