电流互感器暂态饱和识别方法及继电保护抗饱和技术研究

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电力系统正常运行或故障时,电流互感器将一次侧电流传变到二次回路供二次设备使用,且电力系统发生故障后,不同于稳态运行过程,保护用电流互感器真实有效地传变此暂态过程的一次电流,是保证继电保护的正确快速动作的关键。电磁式的电流互感器常因铁芯的暂态饱和而不能保证传变准确,进而影响继电保护的动作特性。电力系统中常用的P级电磁式电流互感器,通常仅在配套的继电保护算法中考虑铁芯暂态暂态饱和对保护动作性的影响。论文基于电流互感器传变原理的分析,研究P级电流互感器暂态饱和对其自身传变性能及系统继电保护的影响,进而提出继电保护抗电流互感器暂态保护的算法。继电保护克服电流互感器暂态保护的算法关键是确保其暂态饱和进出时刻的精准识别,本文首先结合实验数据对比分析识别电流互感器暂态饱和的常用方法,如相关系数法、谐波分析法、小波检测法、差分法的基本思想和利弊,并在此基础上,给出综合考虑暂态饱和过程中二次电流波形的差分特征与骤升、骤降特性的改进差分法并验证其优越性。再次,论文通过研究其时窗长度、信号成分、计算阶数等因素对传统普罗尼算法(Prony算法)性能的影响,提出了能从电流互感器铁芯暂态饱和后短暂的非饱和段二次电流中提取有效数据的改进短窗Prony算法,对比传统的工频分量提取算法即傅里叶算法,分析这两种算法在继电保护中抵御TA暂态饱和的能力及优缺点,并结合短窗的工频分量Prony提取算法和TA饱和改进差分算法,提出了一种能够克服TA铁芯暂态饱和对继电保护影响的整套方案,并在PSCAD中仿真验证该方案的适用性。最后,论文通过TA暂态饱和数据以及实际故障录波数据验证了TA在不同程度暂态饱和情况下改进短窗Prony算法能够较为精准地提取工频分量,进而提出的继电保护抵御TA暂态饱和风险的方案,利用PSCAD仿真分别模拟区外连续性故障和区内区外转换型故障这两种故障情况下保护用TA暂态饱和,验证该方案应用于线路差动保护能够克服TA暂态饱和的影响不致于误判。
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