[发明专利]一种改进的电流互感器饱和特性识别方法

说明书

本发明公开了一种改进的电流互感器饱和特性识别方法。首先，将连接于同一母线的所有电流互感器划分为同一组，采集电流信号；其次，采用卡尔曼滤波算法提取基波分量进行差动保护计算，检测保护动作信号；最后，选取数据窗，对同组所有电流互感器进行修正小波变换、功率函数优化后得到各自的突变检测结果，确定所有突变点位置，识别电流互感器饱和特性。本发明能够提升差动保护计算的实时性；对传统的小波变换进行修正，能够使突变点检测更为精确；能够克服时差法的不足，识别出不同的故障与饱和时刻，正确判断出故障类型，在各种场景下具有较高的正确性与适用性。

技术领域

本发明涉及电流互感器饱和特性分析，尤其是涉及一种改进的电流互感器饱和特性识别方法。

技术背景

在电力系统中，电流互感器与继电保护装置、电流计量装置等配合使用，提供电网的电流信息，对继保装置、电流监控装置等二次设备的正常运行起到决定性作用。当电流互感器饱和后，由于其本身的非线性特性，将导致采集电流数据输出失真，影响正常使用。尤其当电流互感器因电流过大使电流互感器过饱和超过其最大保护能力时，将会导致二次电流波形发生畸变，在此过程中，速断过流保护装置的作用情况将会受到畸变电流影响，由于其电流有效值被降低，该装置将会难以发挥作用，同时差动保护装置却会因为电流的不正常变化使差动保护发出错误信号，也可能会造成电流保护的拒动现象，对电网造成重要损失。

现阶段，学者们提出了各种电流互感器饱和识别方案，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，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，并且如果区外故障导致电流互感器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。而差动保护在互感器饱和程度较深时，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识别电流互感器中的突变发生时刻的波形特征，是目前比较有效的突变点检测方法，然而该方法仅依赖单一电流互感器的电流信息，没有更多可参考量进行对比甄别，抗干扰能力较差，某些极端情况下判据可能失效。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种改进的电流互感器饱和特性识别方法，能够提升差动保护计算的实时性；使突变点检测更为精确；应对各种极端情况的饱和特性识别，保证差动保护的正确动作。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的改进的电流互感器饱和特性识别方法，包括如下步骤：

S1：将连接于同一母线的所有电流互感器划分为同一组，采集电流信号f(t)；

S2：采用卡尔曼滤波算法提取基波分量进行差动保护计算，检测保护动作信号；

S3：选取数据窗，对同组所有电流互感器进行修正小波变换、功率函数优化；

S4：检测突变点，确定所有突变点位置，识别电流互感器饱和特性。

进一步，所述步骤S2包括以下步骤：

S2.1：卡尔曼滤波算法参数的选择

其中g_1,j、g_2,j为代表第j层谐波的组合信号；Δu_i为第i次谐波的幅值；θ_i第i次谐波的相位；Q(k)为k时刻的观测值，P(k)为k时刻的观测矩阵，ζ(k)为系统噪声矩阵，ρ(k)为观测噪声矩阵，y(k)为k时刻的系统状态矩阵；y(k+1)为k+1时刻的系统状态矩阵；f₁、...、f_N分别为各次谐波的频率；i的取值范围为(1～N),j的取值范围为(1～N)；