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1、基于虚拟制动电流采样点差动的CT饱和识别方法第34卷第13期502006年7月1Et继电器RELAYVo1.34NO.13Ju1.1,2006基于虚拟制动电流采样点差动的CT饱和识别方法杨恢宏,谢百煌,毕大强.,张项安,王维俭.(1.许继电气保护及自动化事业部,河南许昌461000;2.陕西省电力公司调度中心,陕西西安710004;3.清华大学电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室,北京100084)摘要:分析了CT饱和产生的机理以及CT饱和后二次电流的本质特征,根据一次电流过零点附近CT二次电流存在线性传递区的特点,提出基于虚拟制动电流
2、采样点差动的识别CT饱和方法.理论分析与动模试验结果表明,该方法能够很好地解决变压器区外故障时由于电流互感器饱和造成变压器比率差动保护误动的问题.进一步提高了差动保护的可靠性,具有实际应用的价值.关键词:差动保护;虚拟制动;CT饱和中图分类号:TM77文献标识码:A文章编号:1003-4897(2006)13-0050-040引言一次系统用于变压器保护的电流互感器(CT)一般配置两组,一组为暂态特性好的电流互感器(TPY),完成变压器的主保护功能,一组为暂态特性相对差的电流互感器(P级),完成变压器的后备保护.现在对于220kV及其以上电压等
3、级的变压器都采用双重化的配置,这样原来暂态特性较差的P级电流互感器也要完成变压器的主保护和后备保护功能.由于P级电流互感器铁心没有气隙,剩磁较大,容易饱和.采用双重化配置后,P级电流互感器饱和已经是区外故障引起变压器差动保护误动的主要原因,为了进一步提高差动保护的可靠性,必须要解决P级电流互感器饱和问题.围绕电流互感器饱和的问题,已有提出多种鉴别方法.目前主要应用的是基于故障后电流互感器须经过一定时间才开始饱和的特点¨,提出的时差法(快速测量)和附加制动法J.前者根据当发生区外短路故障时CT不会立即饱和,外部短路后的暂态不平衡电流不会立即出现
4、.而当变压器发生区内故障时,一开始差动电流很大.因此,利用差动电流出现时刻和故障发生时刻的不同,来区分是区内故障还是区外故障.后者是利用区内与区外故障差流与制动电流组成的坐标点的运动轨迹不同,当轨迹进入附加制动区后闭锁差动保护.这两种方法都存在区外故障电流互感器饱和后,差动保护被闭锁,必须经过一定的延时才重新开放差动保护,因而当发生区外转区内故障时,保护将延时动作.文献[6]基于对差动电流采样值波形的分析,通过面积比较法的闭锁功能和相位比较法的开放功能,在发生区外转区内故障时适时解除闭锁信号,开放保护.基于小波变换的算法CT饱和检测判据由于受
5、采样频率和计算时间的限制,在工程中较难实现.本文通过对差动电流采样波形的分析,构造自适应虚拟制动电流,利用采样点差动识别CT饱和,与时差法区分区内与区外故障配合使用,在区外故障且CT发生饱和的情况下能够可靠闭锁保护,当发生区外转区内故障时能够快速开放保护.1CT饱和产生的原理及其特征1.1CT饱和的原理cT的等效电路图如图1所示,图中z.为cT的一次阻抗,z为cT的二次阻抗,z为cT的二次负载,Z为CT的励磁阻抗.Z图1CT的等效电路图Fig.1EquivalentcircuitofCT由图1可得:E2=IxZ(1)E2=12(Z2+Z)(2
6、)I1=L+12(3)由式(1),(2),(3)可得J2=丢(4)J2l_(4)=㈤CT铁心由铁磁材料做成,铁心中磁通与磁感应杨恢宏,等基于虚拟制动电流采样点差动的CT饱和识别方法51强度呈非线性关系.当铁心不饱和时,z的数值很大且基本不变,因此励磁电流很小;当电流互感器的一次电流增大后,尤其是一次电流含有较大的直流分量,铁心开始饱和,则z迅速下降,励磁电流增加.当流人CT的一次电流大到一定程度时,CT进入饱和状态,感应到CT二次侧的电流变小,而CT的励磁电流增大.由式(4)可知,2随着z的减少而减少,这实际是由z减少时励磁回路分流作用加大引
7、起.当CT严重饱和时,z急剧减少至接近零,一次电流全部变成励磁电流,二次电流几乎接近于零.1.2CT饱和二次电流的特征CT饱和与非饱和时其二次电流波形的对比如图2所示,其中实线为CT饱和的二次电流,虚线为CT不饱和时的二次电流.CT饱和分为暂态饱和和稳态饱和,稳态饱和的电流波形以时间轴对称,暂态饱和的波形与时间轴不对称.大部分CT饱和都是由暂态饱和过渡到稳态饱和,或者由暂态饱和直接退出饱和状态.由于CT的铁心由铁磁材料做成,铁磁材料的磁通不能够突变,在故障开始时刻CT不饱和,可以线性传递一次电流,其线性传递区的大小与CT的饱和深度有关.CT饱
8、和后在一次电流达到反方向的最大值时CT退出饱和,所以反方向一次电流过零点附近CT存在线性传递区,其线性传递区的大小取决与CT的饱和深度.斌锄采样点?图2CT饱和的二
