电流互感器饱和对继电保护的影响以及对策

伴随着现代电网升级改造步伐的加快,新的保护装置得到大量应用,极大的提高了区域内供电的可靠性。同时,随着电力供应范围和负荷逐渐扩大,供电能力也在不断提升,系统内的短路电流急剧增加,导致电流互感器饱和的问题越来越明显,这已经变成了一个急需解决的难题。电流互感器发生饱和问题会给继电保护带来较大的冲击,会影响继电保护装置的动作正确性,进而导致故障的扩展,影响电网的供电可靠性,这需要通过多元化的对策来解决问题,不能单纯地从其中一个方面来考虑问题。文章就电流互感器饱和给继电保护带来的影响,应对措施进行了探讨并给出了合理建议。

基于波形相似度的抗电流互感器饱和变压器相位差动保护

变压器差动保护中电流互感器饱和导致保护可靠性与速动性降低。文中利用波形相似度对变压器区内、区外故障,尤其是电流互感器饱和时两侧电流相位信息进行提取,提出一种基于波形相似度的抗电流互感器饱和变压器差动保护判据,以识别包含电流互感器饱和在内的各种故障情况。仿真与动模试验结果表明,该判据在识别变压器区内、外故障,尤其是电流互感器饱和时均能做出正确判断。对于噪声干扰的情况仅需做简单处理判据即可有效识别故障。

基于数学形态学的电流互感器饱和识别判据

利用数学形态学滤波器结合传统的时差法,实现了一种适用于差动保护的电流互感器饱和闭锁方案。由于数学形态学滤波器具有极佳的奇异点识别能力和噪声抑制能力,使得故障的发生和产生差流浪涌之间的时间差能通过多分辨率形态梯度进行实时、高精度的提取。因此,在 TA 饱和的情况下,通过合理设定该时间差的门槛值,外部故障和任何内部故障均可做到明显的区分。RTDS 仿真结果表明,该方案可有效地防止因大穿越电流引起的电流互感器饱和而造成的差动保护误动,同时可保证对于内部故障的快速反应。

3/2开关接线方式下基于能量制动的抗电流互感器饱和措施

结合一起3/2开关接线方式下,发生区外故障时由于电流互感器(TA)饱和导致差动保护误动作的案例,分析了3/2开关接线方式下TA饱和对比例电流差动保护的影响,得出了基于差动量和制动量比例制动特性的电流差动保护在区外故障出现TA饱和时动作概率会很大的结论。根据在TA线性传变区内差动电流和制动电流能够正确反映区内外故障的思想,提出了基于能量制动的抗TA饱和措施,并且针对3/2开关接线方式下的特殊电气结构,提出了在该接线方式下的一种新的制动能量表达方式,能够对由于区外故障导致的TA饱和进行可靠识别并闭锁差动保护。仿真分析表明,针对3/2接线方式下可能出现的TA饱和现象,提出的抗TA饱和措施能够显著提升电流差动保护的抗TA饱和性能。

自适应短数据窗抗电流互感器饱和线路差动保护算法

深入分析了超高压线路差动保护中电流互感器(TA)饱和时的2个重要特征:一是区外故障时TA的工作磁链需要一定的时间累积才能达到饱和点,故障发生初始时刻并不会马上饱和;二是TA在每个周期内由于工频交流分量的负向去磁作用,TA总是一段时间内工作在线性区,一段时间内工作在饱和区。在此基础上,提出了综合利用附加制动区判别法和短数据窗自适应差动保护算法,利用附加制动区来判别区内、区外故障,当区外故障时一旦工作点进入附加制动区,则自适应增大出口判别次数,利用短数据窗差动保护算法本身的线性区范围性能保证保护可靠不误动;当区内故障时,出口判别次数自适应减少,保证差动保护快速动作。动模数据验证结果表明所提出的方法是可行、有效的。

数字差动保护抗电流互感器饱和的线性区方案

主设备保护通常采用差动原理作为主保护原理,随着数字保护在电力系统的广泛应用,存在电流互感器(TA)暂态饱和易引起差动保护误动的问题。数字差动保护抗TA饱和的线性区方案是建立在TA暂态饱和时一次电流每个周期过零时始终存在一定的线性传变区域的理论基础上,对TA传变的数据取最小的线性区选择方法,动作电流采用半波傅里叶滤波算法计算,制动电流采用全波傅里叶滤波算法计算,构成比率制动差动保护。该方案原理简单、实现方便,动模录波数据说明该方案能够基本消除区外故障TA暂态饱和引起差动保护误动的情况,可直接应用于变压器差动保护、发变组差动保护和母线差动保护,应用前景良好。

一种抗电流互感器饱和的工频变化量保护新方案

电流互感器(CT)饱和将导致传统工频变化量保护在线路故障时拒动,为解决该问题,该文首先分析工频变化量保护的工作电压与系统阻抗、故障电流变化量之间的关系以及电流互感器饱和对工频变化量保护动作特性的影响,进而提出一种基于系统最大、最小整定阻抗的抗电流互感器饱和的工频变化量保护方案。理论分析及基于PSCAD的仿真表明该算法不仅能够保持工频变化量保护原有的动作性能,还能在电流互感器饱和时准确动作。

基于统一纵联原理的抗电流互感器饱和保护算法

提出一种构建统一纵联保护系统的思想,基于光纤通信系统获取多种模拟量和数字量信息,从而在一套保护系统中实现多种判据,以提高纵联保护系统的性能,并实现诸如重合闸配合、线路参数测算等辅助功能。在此基础上,研究了利用故障方向信息克服差动保护易受电流互感器(TA)特性不一致和饱和等因素影响的方法,分析了TA饱和对电流相量差动元件、正序故障分量方向元件动作特性的影响,表明故障方向元件受TA特性不一致和饱和的影响较小,可以为电流相量差动保护元件进行区内、区外故障判断提供可靠的辅助信息,并据此提出了相应的保护判据。动模实验结果验证了所提出的方案的可行性和有效性。

基于电流极性比较的抗电流互感器饱和新方法

提出了一种适用于输电线路差动保护抗电流互感器(TA)饱和的新方法——电流极性比较法。该方法通过将输电线路二次电流和差流相应的瞬时值相乘再积分的方法来比较两电流的极性关系,以此区分内部故障和外部故障时的TA饱和。EMTP仿真计算表明,在输电线路外部故障且TA发生饱和时,电流极性比较法能够可靠地闭锁差动保护;而在内部故障尤其是外部转内部故障且发生TA饱和时,也能使保护快速开放。

一种特高压3/2接线纵差保护抗电流互感器饱和措施

特高压长线路3/2接线侧母线附近区外故障时2个分电流互感器都有可能饱和,使引入2个电流互感器和电流的相量差动保护遇到了较大困难。提出了一种实用抗电流互感器饱和措施,采用低电压启动判据筛选出可能引起电流互感器饱和的3／2接线侧母线附近的区内和区外故障,然后根据短数据窗电流不饱和的特点,采用适当的定值区分3/2接线侧母线附近区内故障差流和区外故障分布电容电流,从而通过闭锁防止区外故障因饱和误动。该方法已在实验样机中得到应用, 并成功地通过保护动模试验。

基于导数法的电流互感器饱和新判据

电流差动保护中区外故障时电流互感器饱和而造成的电流传变误差,是引起电流差动保护误动的一个重要因素。文中对电流互感器饱和的原因作了简要分析,通过分析饱和电流波形,区分出由不同原因引起的电流导数波形的差别,并在其基础上提出了新的判别电流互感器饱和的方法———导数法。利用RTDS进行了详细的仿真试验,经过仿真试验证实,此方法可以迅速准确地判断出电流互感器进饱和点与出饱和点,从而防止因电流互感器饱和而引起的电流差动保护误动。

一种基于负荷电流检测的电流互感器饱和识别辅助判据

电流互感器饱和识别是电流差动保护亟待解决的难题之一。通过分析CT饱和电流特征,指出目前提出的许多饱和识别方法主要是根据饱和电流的某个或多个特征来进行饱和识别的。而负荷电流由于其电流值比较小,肯定不会引起CT饱和,但是当CT流经负荷电流时,有些CT饱和判别方法可能会失效。通过分析负荷电流的特征,从CT肯定不会饱和的角度考虑,提出了一种基于负荷电流检测的抗CT饱和方法,该方法能准确识别负荷电流,而且特征清晰、原理简单,也比较容易实现,可以作为目前提出的CT饱和判别方法的一个辅助判据。

基于差动电流与制动电流比值的抗电流互感器饱和新方法

根据差动电流与制动电流的比值在内部故障和外部故障电流互感器(TA)饱和时的不同变化特征,提出了一种区分内部故障和外部故障TA饱和的新方法——比率制动系数法。同时,为解决内部故障TA也发生饱和时差动保护的开放问题,在比率制动系数判据的基础上又增加了差动电流极性判据。EMTP仿真计算表明,该方法不仅能明确区分内部故障和外部故障TA饱和,而且在内部故障TA也发生饱和以及在转换性故障时,差动保护也能够快速开放。比率制动系数法特征清晰,原理简单,具有良好的应用前景。

网格分形在识别电流互感器饱和中的应用

分析了电流互感器饱和情况下变压器区内、外故障时差动电流的奇异特征,提出一种利用网格分形原理防止变压器差动保护误动的新方法,与自适应广义形态滤波器结合使用,可在抑制各种噪声和干扰的同时,完整保留信号的奇异特征。该方法不需要准确定位故障发生和差流出现的时刻,利用差流网格变化曲线的极大值与极小值平滑域的相对大小,通过设定合适的门槛值,能可靠识别变压器内部故障,且不受励磁涌流的影响,并能可靠识别转换性故障。动模试验结果证明了该方法的有效性和可行性。

基于虚拟阻抗模型的电流互感器饱和判据

提出一种虚拟阻抗模型的电流互感器饱和判别方法,它可以有效地识别区内外故障因电流互感器(TA)饱和对差动保护的影响。在电力系统的线路、母线、主设备等一些差动保护中,区外故障时,在大的短路电流作用下TA饱和容易造成保护误动。基于RL模型的短数据窗算法可以测得保护安装点的二次等效系统阻抗,它可以等效到在系统故障增量模型中虚拟一条阻抗支路。区内外故障TA饱和时,该支路虚拟阻抗会发生明显的变化。分析该阻抗在TA饱和与否情况下的变化规律,利用这种变化规律可以可靠、灵敏地判别出区内外故障TA饱和,是否闭锁差动保护,提高差动保护的可靠性。

变压器差动保护用电流互感器饱和的原因分析及解决办法

针对沙角A电厂脱硫变压器差动保护用电流互感器在较小的一次电流下发生饱和的现象,从电流波形、互感器的稳态饱和特性、暂态饱和特性等方面进行了分析计算,并根据分析结果,提出了解决办法,取得了预期效果。

电流互感器饱和检测的一种新算法

目前,电流互感器在应用上最大的问题是电流互感器饱和后其二次侧电流波形的失真,使流入继电保护装置中的电流不能真实反映一次系统的电流实际值,从而造成保护拒动或误动情况的发生.在分析不同因素引起的电流互感器饱和波形特征的基础上提出了电流互感器饱和检测的新思路.

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。

一种利用电流突变量采样值的电流互感器饱和识别方法

提出了基于电流突变量采样值的电流互感器饱和识别判据及电流互感器饱和期间故障开放判据,通过对故障后突变量采样值进行数据处理,建立电流互感器饱和识别平面,通过分区实现了区内、外故障与区外故障饱和的准确识别,提出了多侧差动保护转化为两侧差动的等值方法。利用RTDS建立了仿真模型并验证了判据的性能,仿真结果表明,电流互感器饱和识别判据适用于多端量电流差动保护,可以准确识别区外故障引起的电流互感器饱差动保护,可以准确识别区外故障引起的电流互感器饱和。

基于模糊综合评判的电流互感器饱和的识别

对传统母差保护中识别电流互感器饱和的方法进行了探讨,在此基础上,利用模糊集合理论,综合各判据的优点,提出了采用模糊综合评判原理来识别电流互感器饱和的方法。仿真结果表明,该方法能够克服传统识别方法中的不足,提高了母差保护的可靠性。