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一种创新的电流互感器饱和识别及有效数据提取


时间:2019-05-24 19:33

  强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 、华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院、许继集团有限公司的研究人员邢家维、金能、林湘宁、刘尧、李贞,在2019年第6期《电工技术学报》上撰文(论文标题为“基于小波包变换的电流互感器饱和识别及有效数据运用策略”),为解决电流互感器(CT)发生饱和时其二次电流畸变进而导致母线差动保护误动的问题,提出一种电流互感器饱和识别及有效数据提取方案。

  首先基于采样信息时频特性的相似性将连接于同一母线的CT划分为一组,然后在保护启动后采用优化小波包算法识别组内所有CT采样电流的突变点,通过对比识别CT饱和,同时提取故障发生后的有效数据段,根据其长度采用不同的滤波算法进行保护计算。基于PSCAD的仿真表明所提方案能够准确识别各种不同类型的CT饱和,对于快速饱和、干扰以及转换性故障也能有效应对。

  电力系统中,母线保护常采用电流差动原理,然而电流互感器发生饱和时,其二次电流会严重畸变,容易导致差动保护误动。虽然电子式互感器拥有一系列传统互感器不具备的优势,然而由于其在电力系统中运行时间较短,存在易受外界干扰影响等问题,故现阶段常规电磁式互感器仍为主导。因此对于常规互感器,快速识别饱和及故障类型,对于母线差动保护可靠性的提升有重大意义。

  现阶段,学者们提出了各种CT饱和识别方案,然而尚存在一些不足之处,例如:各种基于时差法的方案仍依赖于故障与饱和发生存在一定的时间差(一般大于3ms),如果检测得到的时差小于该门槛值,则认为时差不存在。若遇到严重快速饱和或出现强脉冲干扰的情况,基于时差判据的检测方法将误判为时差不存在而导致保护误动,并且当区外故障导致CT饱和后又发生转换性故障时,保护可能会长时间拒动。

  电流谐波法仅根据电流信号中的谐波分量判定是否发生饱和,无法从本质上识别故障与饱和的发生时刻。而差动保护在CT饱和程度较高时,差动电流可能仍位于跳闸区而导致保护误动。基于小波模极大值的信号扰动检测是目前比较有效的突变点检测方法。

  文献[11]将该理论用于识别CT中的突变发生时刻的波形特征,然而该方法仅依赖单一CT的电流信息,没有更多可参考量进行对比和甄别,抗干扰能力较差,某些极端情况下判据可能失效。因此,进一步研究能够应对各种极端情况的饱和识别策略对于差动保护的正确动作具有重要意义。

  由于连接于同一母线上的所有CT时频分量具有较高的相似度且互为参照对象,故本文利用连接于同一母线上的所有保护用CT采集电流进行互校验比对,通过对传统小波包分析进行优化改进,实现CT饱和的可靠识别以及有效数据段的提取,并采用不同保护滤波算法进行保护判断。仿真表明本文所提策略能够应对各种不同的故障及饱和场景,即使对于严重饱和或干扰,以及转换性故障等特殊场景也能正确应对。

  为解决CT发生饱和时其二次侧电流畸变进而导致母线差动保护误动的问题,提出一种新的CT饱和识别及有效数据提取方案,能够可靠识别各种不同类型的CT饱和,并保证保护动作的正确性。通过理论分析和仿真验证,形成以下研究结论:

  1)所提能量函数对传统的小波包变换进行了优化,能够滤除伪极值点及小的振荡抖动,使信号的突变点检测更为精确。

  2)所提方法能够正确识别出CT严重快速饱和与干扰的场景,并且在转换性故障发生时及时开放保护,相较于传统的CT识别方案有明显的优势。上述工作为CT饱和识别的工程应用和推广提供了新思路。返回搜狐,查看更多