专利名称：电流互感器饱和识别方法及其饱和时的电流差动保护方法
技术领域：
本发明涉及电学领域，尤其涉及在高压电网继电保护中识别TA(电流互感器)的饱和方法，同时还涉及一种TA饱和时电流差动保护方法。
背景技术：
在高压电网中，高压线路上输送的电流通常为数百安培至数千安培，这样的大电流需经TA(电流互感器)转换为1A规格或5A规格的二次小电流引入继电保护装置。正常情况下，TA的二次输出电流可以真实反映线路的一次电流，但在故障情况下由于故障电流大及故障电流中直流分量的作用，铁心很快饱和，于是一次电流全部变为励磁电流，二次电流几乎为零，这种现象称为TA饱和。TA饱和时，TA的二次输出电流不再真实反映线路一次电流。
高压输电系统继电保护装置的可靠性是电力系统安全稳定运行的保证。当被保护线路区外故障时，可能由于短路电流大而导致TA饱和，从而使传变到二次侧的电流波形发生畸变。由于两侧TA暂态响应上的差异，在二次侧可能得到较大差流。较为常见的一种情况是两侧TA一侧出现饱和，一侧不饱和，此时差流将达到一较大值。为保证可靠性，目前保护大都采用①检测到TA饱和后抬高门槛和提高比率制动系数K值增大制动作用；②短时闭锁保护来防止保护误动。
现有TA饱和的检测方法一般为畸变波形特征检测法，如在出现大电流后的两个周波内，出现一采样点，其电流差分值小于2.5A(5ACT)或0.5A(1ACT)，且该点采样值小于2A(5ACT)或0.4A(1ACT)，并且满足
|i0+iN2||i0|+|iN2|≥0.6,]]>且|i0|+|i-N2|≥1.5A(5ACT)]]>或0.3A(1ACT)，其中i0为当前采样点与前一采样点的差分值， 为半周前采样点与其之前一点的差分值；有电流峰值大于11.6A(5ACT)或2.3A(1ACT)出现；上述波形畸变特征检测法，存在的主要缺点是检测时间慢，需要至少两个周波，这样会极大降低保护的动作速度，影响保护的整体性能。
目前技术在检测到TA饱和后，将K值提高到0.9，然而当区外故障引起TA饱和严重时，误动可能性仍然存在。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的提出一种有效的TA饱和识别方法。
同时，本发明的目的还在于提供一种TA饱和时的电流差动保护方法，以便于在内部故障时保护能快速出口，外部故障引起TA饱和时可有效防止误动。
为达到上述目的，本发明的技术方案在于采用一种TA饱和识别方法，该发明采用分段波形积分法判别是否发生TA饱和。
所述的分段波形积分法是将电流波形分成5ms的间隔段，对每段的电流波形进行面积积分，然后判别几个积分面积的差别，若几段波形的积分面积基本相同，判定TA未发生饱和；若几段波形的积分面积相差较大，判定TA发生饱和。
在检测到各段面积中的最大面积和最小面积相差为1.3倍时认为TA波形畸变严重，判定TA发生饱和，进入TA饱和处理逻辑。
同时，本发明采用的在TA饱和时的电流差动保护方法，采用分段波形积分法判别TA是否饱和，该方法包括如下步骤a.充分利用TA线性传变时延的短窗快速出口方法；b.短距离输电线路时才投入TA饱和判别处理；c.一个半断路器接线系统时才投入TA饱和判别处理；d.保护适时检测两端电流的大小，只有在两端电流同时越限时投入TA饱和判别处理；e.提高K值大于1防止区外故障TA饱和引起误动。
利用非饱和线性传变时间和4ms～5ms短窗数据的区内故障快速出口。
保护自适应地投入TA饱和判别功能的实现，不至于保护总体性能受到影响。
装置识别到TA饱和后，提高K值大于1，典型值K取1.2。
本发明在检测到各段面积中的最大面积和最小面积相差为1.3倍时认为TA波形畸变严重，进入TA饱和处理逻辑。该方法检测TA饱和耗时需一个周波，突出特点是简单有效。TA饱和处理方法可保证区内严重故障时不影响保护动作速度，区外故障引起TA饱和时有效防止误动。TA饱和处理方法为自适应投入方法，对保护整体性能影响小。
图1为TA饱和时电流的典型波形；图2为一个半断路器系统区外故障引起TA饱和示意图；图3为判别TA饱和的分段波形积分法；图4为比率制动系数K值对差动保护动作区的影响。
具体实施例方式
下面具体叙述本发明的详细内容一、区内故障短窗快速出口的实现TA饱和时，由于TA有饱和前的一段线性传变时间(3～5ms)，保护的故障分量分相差动元件充分利用这段非饱和的线性传变时间和4ms～5ms的短窗数据检测故障，如果检测到区内故障可迅速出口，从而避免了TA饱和对保护的影响。需要注意的是由于故障初期短窗数据中含有较大的谐波分量，又是一点快速出口，故应适当增加故障分量分相差动元件的动作门槛和提高K值。
二、TA饱和实时投入的实现通过对输电线路区外故障时TA饱和发生情况的分析可以发现短距离输电线路在大电源时，由于线路阻抗小，在区外故障时可能会引起TA饱和。当输电线路长度超过10km后，线路阻抗增加，区外故障引起TA饱和的可能性很小，因此，该发明只有在短线路时才投入TA饱和判别逻辑。短线路的识别由保护装置根据用户定值自动实现。
一个半断路器系统时区外故障时也容易发生TA饱和，这是由于多路故障电流叠加的原因(见图2)，因此，该发明在一个半断路器系统时也投入TA饱和判别逻辑。一个半断路器系统的识别也由保护装置根据用户定值自动实现。
鉴于短线路和一个半断路器系统在区外故障时不一定引起TA饱和，该发明实时检测线路两端电流的大小，只有在两端电流同时大于可能引起TA饱和的门槛(1.5In)时，才投入TA饱和判别逻辑。如此的处理方法，将TA饱和检测判别对保护的整体影响降为最低。
三、TA饱和识别方法该发明采用分段波形积分法判别是否发生TA饱和，该方法实际上是将电流波形分成5ms的间隔段(见图3)，对每段的电流波形进行面积积分，然后判别几个积分面积的差别，TA未发生波形畸变时由于正弦波形的对称性，几段波形的积分面积基本相同，TA发生波形畸变时，几段波形的积分面积相差较大。TA波形畸变的程度不同时，几段波形的积分面积相差大小也不同，本发明在检测到各段面积中的最大面积和最小面积相差为1.3倍时认为TA波形畸变严重，进入TA饱和处理逻辑。该方法检测TA饱和耗时需一个周波，突出特点是简单有效。
四.提高K值的分析由图4可知K大于1时，即使两侧电流同向，仍有拒动区。正常运行时取K小于1，动作区大，灵敏度高，但在短线路情况下，区外大电流故障引起TA饱和时就可能误动。因此装置识别到TA饱和后，K值取1.2，缩小动作区，防止区外大电流故障引起TA饱和时产生误动。当装置判断出TA饱和时，提高分相电流差动元件K值的同时退出零序电流差动。
权利要求
1.一种TA饱和识别方法，其特征在于该发明采用分段波形积分法判别是否发生TA饱和。
2.根据权利要求1所述的TA饱和识别方法，其特征在于所述的分段波形积分法是将电流波形分成5ms的间隔段，对每段的电流波形进行面积积分，然后判别几个积分面积的差别，若几段波形的积分面积基本相同，判定TA未发生饱和；若几段波形的积分面积相差较大，判定TA发生饱和。
3.根据权利要求2所述的TA饱和识别方法，其特征在于在检测到各段面积中的最大面积和最小面积相差为1.3倍时，认为TA波形畸变严重，判定TA发生饱和，进入TA饱和处理逻辑。
4.一种TA饱和时的电流差动保护方法，其特征在于采用分段波形积分法判别TA是否饱和，该方法包括如下步骤a.充分利用TA线性传变时延的短窗快速出口方法；b.短距离输电线路时才投入TA饱和判别处理；c.一个半断路器接线系统时才投入TA饱和判别处理；d.保护适时检测两端电流的大小，只有在两端电流同时越限时投入TA饱和判别处理；e.提高K值大于1防止区外故障TA饱和引起误动。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于充分利用非饱和线性传变时间和4ms～5ms短窗数据的区内故障快速出口。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于保护自适应地投入TA饱和判别功能的实现，不至于保护总体性能受到影响。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于装置识别到TA饱和后，提高K值大于1，典型值K取1.2。
全文摘要
本发明涉及一种TA饱和识别方法，同时还涉及一种TA饱和时的电流差动保护方法。该发明采用分段波形积分法判别是否发生TA饱和。该方法检测TA饱和耗时需一个周波，突出特点是简单有效。TA饱和处理方法可保证区内严重故障时不影响保护动作速度，区外故障引起TA饱和时有效防止误动。TA饱和处理方法为自适应投入方法，对保护整体性能影响小。本发明充分利用TA饱和线性传变时间的短窗快速出口方法；根据系统运行情况TA饱和判别处理实时投入方法；TA饱和判别的分段波形积分法；及TA饱和检出后提高K值大于1的保护方法。
文档编号H02H3/26GK1635679SQ20031011025
公开日2005年7月6日 申请日期2003年12月30日 优先权日2003年12月30日
发明者张学深, 李瑞生, 王强, 路光辉, 王尔寒, 桑中庆 申请人:许继电气股份有限公司