[发明专利]用于电流互感器暂态饱和计算中的短窗工频分量提取算法

说明书

技术领域

本发明属于电流互感器（TA）暂态饱和计算技术领域，具体涉及用于电流互感器暂态饱和计算中的短窗工频分量提取算法。

背景技术

电流互感器是继电保护系统的重要组件，其准确传变一次电流是继电保护能正确动作的首要前提。电网中广泛使用的P级TA在配置时仅按通过最大稳态短路电流选择，不考虑暂态饱和问题。以前的电网结构简单，短路电流小，TA暂态饱和问题并不突出。随着电网规模快速增长，短路电流急剧增加，并且衰减时间常数变大，特别是微机保护广泛应用，使得TA二次侧负载由阻抗型变为电阻型，铁芯剩磁大大增加。这些因素均导致TA暂态饱和问题日益严重，由此引起的继电保护不正确动作问题日益突出。

对于TA暂态饱和，差动保护中多使用比率制动减小其对保护的影响，但其灵敏度和抗TA饱和性能间存在矛盾。目前，TA饱和检测技术比较成熟，能在TA发生暂态饱和时，分辨出饱和段和非饱和段数据。差动保护为防止区外故障时由TA暂态饱和引起保护误动作，也常采用在检测到TA饱和后直接闭锁保护的措施。但闭锁保护是一种消极的抗饱和措施，并且对于区外区内转换型故障，可能会造成保护拒动。

目前，抗TA暂态饱和算法主要包括补偿法，神经网络、最小二乘法以及小矢量算法等。补偿法利用励磁电流补偿畸变的二次电流获得一次电流，其初始磁通及饱和磁通难以准确测定，会影响其计算结果。神经网络具有较好的非线性拟和能力，可用于还原一次电流，其所用样本较多，稳定性较差。最小二乘法使用二次电流非饱和段数据，以一阶泰勒级数形式逼近故障电流，所用时间窗较长，在严重饱和情况下，非饱和段数据较短，计算结果偏差严重，并且其计算量较大。小矢量算法利用小矢量与全周傅里叶算法之间的关系计算故障电流幅值，计算结果受衰减直流分量及谐波干扰影响较大。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明提出一种用于电流互感器暂态饱和计算中的短窗工频分量提取算法，本发明算法可在较短的数据窗内，利用电流互感器暂态饱和后非饱和段数据，快速提取出故障电流中工频分量的幅值和相位。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

用于电流互感器暂态饱和计算中的短窗工频分量提取算法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：确定有效阶数及计算采样率，具体方法如下：

1）控制系统得到电流互感器二次侧采样数据，根据饱和检测算法提取出二次侧电流中的非饱和数据段，记为x_i(i=1,2,…N)；根据时间序列分析中的经验公式估计电流互感器二次侧电流录波数据的阶数上限值L_max；

N3≤Lmax≤N2(N≤100)Lmax=2Nln2N(100≤N≤200)---(1)]]>

其中：N为电流互感器二次侧电流采样数据点数；

实际计算表明，要获得比较精确的结果，计算阶数通常接近L_max，其值通常较大；实际上，故障电流能量主要集中于工频分量、衰减直流分量及低次谐波中，其他分量幅值都极小。因此，可对样本矩阵进行SVD分解，根据奇异值的分布估计信号有效阶数。