专利名称：电流互感器饱和引起二次电流畸变的补偿方法
技术领域：
本发明涉及电力系统统继电保护技术领域，特别涉及一种电流互感器饱和引起二次电流畸变的补偿方法。
背景技术：
为了保证电流系统安全经济的运行，必须对电路设备的运行情况进行监视和测量，电流互感器是电力系统中的测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器，它将一次系统的大电流按比例变换成二次设备可以直接利用的小电流，起到了对二次设备进行保护的作用，因此被广泛的应用于电力系统继电保护中，可靠、应用简单且费用低廉是电流互感器主要的优点。由于电流互感器的铁芯特性，当磁场能量达到一定水平后会达到磁通饱和，从而限制了电流的传变，引发电流互感器饱和问题，电力系统高压及发生区外故障等都会导致电流互感器饱和，电流互感器的饱和引起二次电流畸变，使得二次电流无法真实表现一次电流，对二次设备产生巨大影响，如导致继电保护装置工作时间延迟，或诱发误动作现象。为减小电流互感器饱和所造成的不利影响，国内外学者进行了深入的研究，并提出了各种电流互感器饱和的检测方法和解决方法。其中利用软件实时补偿二次电流的畸变，使二次电流准确反映一次电流，是最简便实用的途径。目前，用于电流互感器饱和引起的二次侧畸变电流进行补偿的方法主要有以下几种:基于电流互感器基本磁化曲线法、曲线拟合法和基于人工神经网络的方法。基本磁化曲线法:该方法通过将实时计算得到的瞬时磁通应用于磁化曲线，从而得到励磁电流，再将得到的励磁电流加到二次侧畸变电流上，得到一次侧电流。但是这种方法必须依赖于电流互感器的磁·化曲线，而且在如何确定初始磁通的问题上需要进行进一步的研究。曲线拟合法:该方法利用故障初始阶段的非饱和区电流回归计算故障电流的模型参数，进而补偿饱和区的二次畸变电流。参数估计方法不受剩磁影响，但是补偿精度取决于所采用故障电流模型的精度，并且受到饱和程度的影响比较严重。人工神经网络法:该方法利用其可逼近任意非线性函数的能力，通过训练与学习使所建网络为电流互感器的逆函数，进而完成对电流互感器一次侧电流的估计。但是训练样本的获取和网络的适用范围问题还有待进一步的研究，并且电流互感器特性以及负载的不同局限了这种方法的广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种步骤简单、计算量小且精度高的电流互感器饱和引起二次电流畸变的补偿方法，该补偿方法能够实时且准确的对二次侧畸变电流进行补偿。本发明的目的通过下述技术方案实现:电流互感器饱和引起二次电流畸变的补偿方法，包括以下步骤:(I)对电流互感器二次侧畸变电流信号I1进行采样，其中采样周期为Ts ；(2)在二次侧畸变电流未饱和区内取4个连续的采样点:Kf-3、Kf-2、Kf-l和Kf，将这4个采样点中其中一个采样点H处的非周期量幅值设定为B，根据连续采样点之间非周期分量幅值关系，得出二次侧畸变电流信号在各采样点的非周期分量幅值Iq(N)为:Iq(N) =Β*(θ_τ)Μ, N=I, 2，3...，H=Kf_3, Kf_2, Kf-1 或 Kf，Kf e [4，c]；N为二次侧畸变电流的各个米样点,其中第I至c个米样点属于未饱和区内的米样点；τ =TS/Ta, Ta为衰减直流分量的衰减时间常数；(3)重复步骤(2)，取η组4个连续的采样点，将步骤(2)中采样得到的二次侧畸变电流信号^在^、Kf-2、Kf-1和Kf采样点处的幅值进行以下公式的计算，得出(价離叫),和(5严—、值:
权利要求
1.电流互感器饱和引起二次电流畸变的补偿方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)对电流互感器二次侧畸变电流信号I1进行采样，其中采样周期为Ts； (2)在二次侧畸变电流未饱和区内取4个连续的采样点:Kf-3、Kf-2、Kf-1和Kf，将这4个采样点中其中一个采样点H处的非周期量幅值设定为B，根据连续采样点之间非周期分量幅值关系，得出二次侧畸变电流信号在各采样点的非周期分量幅值Iq(N)为: Iq(N) =Β*(θ_τ)Μ, N=I, 2，3...，H=Kf-3, Kf-2, Kf-1 或 Kf，f=l, 2...η, I 彡 n 彡 c_3，Kf e [4, c]； N为二次侧畸变电流的各个米样点，其中第I至c个米样点属于未饱和区内的米样点；τ =TS/Ta, Ta为衰减直流分量的衰减时间常数； (3)重复步骤(2)，取η组4个连续的采样点，将步骤(2)中采样得到的二次侧畸变电流信号I1在Kf-3、Kf-2、Kf-l和Kf采样点处的幅值进行以下公式的计算，得出和职馬_3如%值:
2.根据权利要求1所述的电流互感器饱和引起二次电流畸变的补偿方法，其特征在于，将所述步骤(2)中Kf-3采样点处的非周期分量设定为B，即H=Kf-3，根据连续采样点之间非周期分量幅值关系，得出二次侧畸变电流信号在各采样点的非周期分量幅值Iq(N)为:Ig(N)=B *(erf<Kf~3) =Ber * (e_f>-2)，Ν=\,2β...， Kf e [4，c]
3.根据权利要求2所述的电流互感器饱和引起二次电流畸变的补偿方法，其特征在于，将所述步骤(2)中Kf-3采样点处的周期分量设定为4 sm{(o{Kr-3)/； +φ-ε)，根据相邻采样点周期分量之间的关系，得出二次侧畸变电流信号在各采样点的周期分量Ip(N)为:IP{N) = A1 sin(i/X A'( -3) Ts + φ-ε H- (N - (K, -3)}ε)，/=1,2...η
4.根据权利要求2所述的电流互感器饱和引起二次电流畸变的补偿方法，其特征在于，所述η取2，即在所述步骤(3)中Kf值分别取K1和K2，将步骤(2)中采样得到的二次侧畸变电流信号I1在1、K1-U Kr2和1-3采样点处的幅值以及二次侧畸变电流信号I1在K2, K2-U 1(2-2和1(2-3采样点处的幅值进行以下公式的计算，得出两个K值下的(Bf)f和(Be^)f 值为:
5.根据权利要求4所述的电流互感器饱和引起二次电流畸变的补偿方法，其特征在于，所述步骤(4)中将(Be_T)jP (Bf)2值相加取平均值得到Βθ_τ ;将(Be_2T)jP (Βθ_2τ)2值相加取平均值得到Βθ_2τ，然后将Βθ_2τ与Βθ_τ做除法运算得到θ_τ的值:
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电流互感器饱和引起二次电流畸变的补偿方法，其特征在于，所述采样周期Ts=250y S。
全文摘要
本发明公开了一种电流互感器饱和引起二次电流畸变的补偿方法，步骤如下(1)对二次侧畸变电流信号I1进行采样；(2)在二次侧畸变电流未饱和区内取4个连续的采样点，将其中一个采样点处的非周期量幅值设定为B，得出各采样点的非周期分量IQ(N)；(3)重复步骤(2)，取n组4个连续的采样点，求出二次侧畸变电流信号饱和区各采样点的非周期分量IQ(N)；(4)求二次侧畸变电流未饱和区内各采样点周期分量的幅值Ip(N)；(5)对未饱和区的Ip(N)进行最小二乘法公式运算；(6)得到饱和区各采样点的周期分量幅值；(7)饱和区各采样点的周期分量幅值与二次侧畸变电流饱和区的周期分量幅值进行相加得到补偿电流I′(N)；本发明方法具有计算量小，精度高及补偿实时等优点。
文档编号H02H1/00GK103247996SQ201310135058
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月17日 优先权日2013年4月17日
发明者吴青华, 何奇, 季天瑶, 李梦诗 申请人:华南理工大学