电流互感器在继电保护中的选择方法与流程

本发明涉及核电领域，尤其涉及一种电流互感器在继电保护中的选择方法。

背景技术：

电流互感器是将一次回路的大电流成正比的变换为二次小电流以供给测量仪表、继电保护及其它类似电器，电流互感器在电网中的工作状态参考图1。保护用电流互感器包括：用于稳态保护的P类电流互感器和用于暂态保护的TPY类电流互感器。

P类电流互感器的准确限值是由一次电流为稳态对称电流时的复合误差或励磁特性拐点来确定的。该类电流互感器的准确级以在额定准确限值一次电流下的最大允许复合误差的百分数标称，标准准确级为：5P、10P、5PR和10PR。TP类电流互感器的准确限值是考虑一次电流中同时具有周期分量和非周期分量，并按某种规定的暂态工作循环时的峰值误差来确定的。该类电流互感器适用能满足短路电流具有非周期分量的暂态过程性能要求的保护用电流互感器。标准准确级为：TPX、TPY、TPZ。

在《DL/T 866电流互感器和电压互感器选择及计算规程》中明确提出“保护用电流互感器应选择具有适当特征和参数的互感器，同一组差动保护不应同时使用P级和TP级电流互感器”。

在大亚湾核电站核深线扩容改造需要更换现场容量不足的电流互感器，电 流互感器涉及到不同的保护，其中有母线保护、线路保护等，厂家提供了一种单绕组具有P类和TPY类两种特性的电流互感器，例如，一个电流互感器二次绕组同时具备5P和TPY两种特性，该绕组二次端子只有一对S1和S2，因此需要选择合适的电流互感器与继电保护匹配。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电流互感器在继电保护中的选择方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电流互感器在继电保护中的选择方法，所述方法包括：

S1：选取一个单绕组具有P类和TPY类两种特性的电流互感器；

S2：获取该电流互感器的额定二次极限电动势；

S3：计算该电流互感器的设计参数与电网最大短路电流所确定的二次极限电动势；

S4：按照保护类型的不同，对所述二次极限电动势进行校核，判断所述二次极限电动势是否小于所述额定二次极限电动势，如果是，则判定该电流互感器的设计参数满足短路电流下的二次极限电动势要求，选取该电流互感器用于继电保护，否则，转步骤S1进行下一个电流互感器的测试。

在本发明所述的电流互感器在继电保护中的选择方法中，所述步骤S2中所述的额定二次极限电动势基于以下方法获取：执行CT励磁特性测试，获取该电流互感器的励磁电流和励磁电压的伏安特性曲线，基于伏安特性曲线中的拐点确定所述额定二次极限电动势。

在本发明所述的电流互感器在继电保护中的选择方法中，所述步骤S2中 所述的额定二次极限电动势基于以下方法获取：

S21：按照保护类型的不同，基于电流互感器测试仪获取该电流互感器的相关额定参数；

S22：如果所要选择的电流互感器用于稳态保护，则依据公式(1)计算所述额定二次极限电动势，如果所要选择的电流互感器用于暂态保护，则依据公式(2)计算所述额定二次极限电动势，

ES1＝Kalf*Isn*(Rct+Rbn) (1)

ES1＝Kssc*Ktd*Isn*(Rct+Rbn) (2)

其中，ES1代表所述额定二次极限电动势，Kalf代表电流互感器准确限值系数，Isn代表二次额定电流，Rbn代表额定二次负荷电阻，Rct代表二次绕组电阻，Kssc代表额定对称短路电流倍数，Ktd代表暂态面积系数；

如果所要选择的电流互感器用于稳态保护，则步骤S21中需要获取的相关额定参数为Kalf、Isn、Rct、Rbn，如果所要选择的电流互感器用于暂态保护，则步骤S21中需要获取的相关额定参数为Kssc、Ktd、Isn、Rct、Rbn。

在本发明所述的电流互感器在继电保护中的选择方法中，所述步骤S3中，如果所要选择的电流互感器用于稳态保护，则所述的二次极限电动势基于以下公式(3)计算得到，如果所要选择的电流互感器用于暂态保护，则所述的二次极限电动势基于以下公式(4)计算得到：

ES2＝K*Kpcf*Isn*(Rct+Rb) (3)

ES2＝Kpcf*Ktd’*Isn*(Rct+Rb) (4)

Kpcf＝Ipsc/Kn

其中，ES2代表所述二次极限电动势，K代表暂态系数，Kpcf代表保护校验系数，Ktd’代表实际要求的暂态面积参数，Rb代表二次实际二次负荷， Kn代表所述简化后的一次电流值，Ipsc代表所述电网最大短路电流。

在本发明所述的电流互感器在继电保护中的选择方法中，Ktd’是根据系统的一次时间常数Tp、按实际负荷修正过的二次回路时间常数Ts以及实际工作循环，由以下的公式(4-1)或者公式(4-2)计算得到，其中，Ts＝Tsn*(Rct+Rbn)/(Rct+Rb),Tsn表示额定二次回路时间常数，

其中，公式(4-1)是针对C-t-O工作循环，公式(4-2)是针对C-t’-O-tfr-C-t”-O工作循环。

实施本发明的电流互感器在继电保护中的选择方法，具有以下有益效果：本发明按照保护类型的不同，基于额定二次极限电动势对二次极限电动势进行校核，从而可以判定出电流互感器的设计参数是否合格，如果合格则选取该电流互感器用于继电保护，否则进行下一个电流互感器的测试，该方法可以对具有P类和TPY类两种特性的电流互感器在要求类型(P类或TPY类)标准下进行快速有效的测试。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是电流互感器在电网中的工作状态示意图；

图2是本发明的电流互感器在继电保护中的选择方法的流程图；

图3是电流互感器的伏安特性曲线示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

参考图2，本发明的电流互感器在继电保护中的选择方法的流程图。

本发明的电流互感器在继电保护中的选择方法，包括：

S1：选取一个单绕组具有P类和TPY类两种特性的电流互感器；

S2：获取该电流互感器的额定二次极限电动势ES1；

S3：计算该电流互感器的设计参数与电网最大短路电流Ipsc所确定的二次极限电动势ES2；

S4：按照保护类型的不同，对所述二次极限电动势ES2进行校核，判断所述二次极限电动势ES2是否小于所述额定二次极限电动势ES1，如果是，则判定该电流互感器的设计参数满足短路电流下的二次极限电动势要求，选取该电流互感器用于继电保护，否则，转步骤S1进行下一个电流互感器的测试。

即本发明按照保护类型的不同，基于额定二次极限电动势对二次极限电动势进行校核，从而可以判定出电流互感器的设计参数是否合格，如果合格则选取该电流互感器用于继电保护，否则进行下一个电流互感器的测试，该方法可以对具有P类和TPY类两种特性的电流互感器在要求类型(P类或TPY类)标准下进行快速有效的测试。

其中，步骤S2中获取额定二次极限电动势ES1有两种实施方式：一种是基于电流互感器的伏安特性曲线确定，一种获取相关额定参数后通过公式计算。

第一种实施方式：

执行CT励磁特性测试包括直接法和间接法。直接法是直接在一次侧通电流，模拟CT运行中的各种可能状态，直接法得到的结论比较准确、可靠。间接法是在二次侧加电压，测量相应的励磁电流，试验可以在降低的频率下进行，以避免绕组和二次端子承受不能容许的电压。

根据直接法或者间接法，都可以获取该电流互感器的励磁电流和励磁电压的伏安特性曲线，参考图3，是电流互感器的伏安特性曲线示意图，基于伏安特性曲线中的拐点确定所述额定二次极限电动势ES1。

第二种实施方式：

该实施方式包括以下步骤：

S21：按照保护类型的不同，基于电流互感器测试仪获取该电流互感器的相关额定参数；

S22：如果所要选择的电流互感器用于稳态保护，则依据公式(1)计算所述额定二次极限电动势ES1，如果所要选择的电流互感器用于暂态保护，则依据公式(2)计算所述额定二次极限电动势ES1，

ES1＝Kalf*Isn*(Rct+Rbn) (1)

ES1＝Kssc*Ktd*Isn*(Rct+Rbn) (2)

其中，Kalf代表电流互感器准确限值系数，Isn代表二次额定电流，Rbn代表额定二次负荷电阻，Rct代表二次绕组电阻，Kssc代表额定对称短路电流倍数，Ktd代表暂态面积系数；

如果所要选择的电流互感器用于稳态保护，则步骤S21中需要获取的相关额定参数为Kalf、Isn、Rct、Rbn，如果所要选择的电流互感器用于暂态保护，则步骤S21中需要获取的相关额定参数为Kssc、Ktd、Isn、Rct、Rbn。

其中，所述步骤S3中，如果所要选择的电流互感器用于稳态保护，则所 述的二次极限电动势ES2基于以下公式(3)计算得到，如果所要选择的电流互感器用于暂态保护，则所述的二次极限电动势ES2基于以下公式(4)计算得到：

ES2＝K*Kpcf*Isn*(Rct+Rb) (3)

ES2＝Kpcf*Ktd’*Isn*(Rct+Rb) (4)

Kpcf＝Ipsc/Kn，

其中，K表示暂态系数，Kpcf表示保护校验系数，Ktd’表示实际要求的暂态面积参数，Rb表示二次实际二次负荷，Kn表示所述简化后的一次电流值，例如如果变比为N/1,则Kn表示N安培。

其中，实际要求的暂态面积参数Ktd’，是根据系统的一次时间常数Tp、按实际负荷修正过的二次回路时间常数Ts以及实际工作循环，由以下的公式(4-1)或者公式(4-2)计算得到。其中，Ts＝Tsn*(Rct+Rbn)/(Rct+Rb),Tsn表示额定二次回路时间常数。

其中，公式(4-1)是针对C-t-O工作循环，公式(4-2)是针对C-t’-O-tfr-C-t”-O工作循环。

例如，某5P类的CT，其电网参数以及基于电流互感器测试仪获取到的额定参数包括：Kalf＝30，Rbn＝10Ω，Rct＝6，暂态系数K＝2，最大短路电流Ipsc＝25KA，变比为1250/1。则测试过程为：

(1)、利用第二实施方式中的公式(1)可先计算出额定二次极限电动势 ES1＝Kalf*Isn*(Rct+Rbn)＝30*1*(6+10)＝480V；

(2)、计算出保护校验系数Kpcf＝25KA/1250A＝20；

(3)、利用第二实施方式中的公式(2)计算二次极限电动势ES2＝K*Kpcf*Isn*(Rct+Rb)＝2*20*1*(6+10)＝640V；

(4)、由于ES2＞ES1，所以该CT不满足要求。

再例如，500KV线路保护用电流互感器的校验，500KV电网参数：线路电流不小于2000A，开断电流为50KA，依次电网时间常数Tp＝0.15s，断路跳闸时间小于40ms，继电保护动作时间小于30ms，重合闸整定时间1s。电流互感器的TPY类特性相关的参数：变比为2500/1，Rct＝，Rbn＝，Tp＝0.1s，Tsn＝1s，工作循环：C-100ms-O-500ms-C-40ms-O，Kssc＝20，Ktd＝21，实际负载：5Ω。则测试过程为：

(1)、利用第二实施方式中的公式(2)可先计算出额定二次极限电动势ES1＝Kssc*Ktd*Isn*(Rct+Rbn)＝20*21*1*(10+15)＝10500V；

(2)、计算实际二次时间常数Ts＝Tsn*(Rct+Rbn)/(Rct+Rb)＝1.85s；

(3)、实际工况的暂态面积系数：C-70ms-O-1s-C-30ms-O，基于公式(4-2)可计算得到Ktd’＝19.34；

(4)、计算Kpcf＝Ipsc/Kn＝50KA/2500A＝20；

(5)、利用第二实施方式中的公式(2)计算二次极限电动势ES2＝Kpcf*Ktd’*Isn*(Rct+Rb)＝20*19.34*1*(10+3.5)＝5221.8V；

(6)、由于ES2＜ES1，所以该CT满足要求。

综上所述，实施本发明的电流互感器在继电保护中的选择方法，具有以下有益效果：本发明按照保护类型的不同，基于额定二次极限电动势对二次极限电动势进行校核，从而可以判定出电流互感器的设计参数是否合格，如果合格 则选取该电流互感器用于继电保护，否则进行下一个电流互感器的测试，该方法可以对具有P类和TPY类两种特性的电流互感器在要求类型(P类或TPY类)标准下进行快速有效的测试。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。