[发明专利]一种基于动态区域饱和J-A理论的电流互感器建模方法

说明书

本发明公开了一种基于动态区域饱和J‑A理论的电流互感器建模方法，具体包括如下步骤：步骤1，获取待建模CT的基本参数，步骤2，设置仿真环境参数，步骤3，根据dM/dH求解微分方程得dM/dt；步骤4，进行区域饱和判断，并根据判断结果进行动态量dM_f(t)/dH的更新；步骤5，更新励磁电流，并计算当前二次侧电流i₂；步骤6，标记当前计算的计及动态损耗后的磁化强度值M_f(i)和励磁电流值i_m(i)分别为下一次计算的初始值，继续求解二次侧电流，直至完成仿真计算。本发明通过引入区域饱和的概念，改进电流互感器的动态J‑A模型，给出了提出的动态区域饱和J‑A电流互感器模型的非迭代格式的数值解。

技术领域

本发明属于电流互感器的建模分技术领域，涉及一种基于动态区域饱和J-A理论的电流互感器建模方法。

背景技术

保护用电流互感器(P CT)在配合继电保护系统的安全可靠运行中具有重要的作用。然而，由于铁芯材料的非线性影响，P CT很容易暂态饱和，这可能导致二次侧继电保护的故障或误操作。随着技术的发展，对CT暂态特性的研究逐渐从线性分析和物理实验转变为数字仿真。线性等效分析显然不能解释饱和，而广泛的物理实验的手段是非常昂贵的。因此，以瞬时值的形式准确地对CT(电流互感器)进行建模是当务之急。

目前，J-A理论已经被一些专业软件，例如PSCAD/EMTDC、ATP，用于CT模型的模拟。相比于其他磁滞理论，J-A理论更能直观地描述微观能量过程与宏观磁滞现象，是铁磁元件建模分析的重要理论。一般来说，J-A理论模型由于在频域中的不同应用而包括静态和动态模型。静态J-A模型仅考虑了磁滞现象；动态J-A模型增加的动态过程可适用于数百千Hz变换磁场的讨论，但其中的过剩损耗难以计算，当前过剩损耗的线性化计算模式在衰减暂态情况下精度仍不理想。在宽范围的电流水平测试下，利用J-A理论的CT模型在结果准确性上存在着明显的差异，尚不足以准确地显示CT的饱和特性，特别是在暂态模式下对保护效果的分析影响较大。综上所述，现有的基于J-A理论的电流互感器建模方法对暂态饱和的阐述，效果不佳，且不具有普适性。因此，需要进一步研究适用于CT暂态饱和的建模方法，来准确分析配合保护准确动作的相关问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于动态区域饱和J-A理论的电流互感器建模方法，该方法通过引入区域饱和的概念，改进电流互感器的动态J-A模型，给出了提出的动态区域饱和J-A电流互感器模型的非迭代格式的数值解。本发明所采用的技术方案是，一种基于动态区域饱和J-A理论的电流互感器建模方法，具体包括如下步骤：

步骤1，获取待建模CT的基本参数，包括：变比、二次侧负载、二次侧漏抗以及铁心的内径、外径、截面积；通过离线参数辨识的方式，获得电流互感器J-A理论的五个基本参数，分别为：形状参数a，磁畴壁耦合系数α，可逆运动系数c，损耗系数k及铁心材料的饱和磁化强度M_s；

步骤2，设置仿真环境参数，包括：初始剩磁值M(i-1)和初始励磁电流i_m(i-1)、仿真步长以及仿真时长；

步骤3，利用已知的初始励磁电流i_m(i-1)更新当前的磁场强度H(i)，再利用Weiss耦合关系，得到仅考虑磁滞效应的磁化率微分表达式dM/dH，根据dM/dH求解微分方程得dM/dt；

步骤4，进行区域饱和判断，并根据判断结果进行动态量dM_f(t)/dH的更新；

步骤5，更新励磁电流，并计算当前二次侧电流i₂；

步骤6，标记当前计算的计及动态损耗后的磁化强度值M_f(i)和励磁电流值i_m(i)分别为下一次计算的初始值：M(i-1)和i_m(i-1)，然后开始输入新的一次侧电流，继续求解二次侧电流，直至完成仿真计算。