用于消除直流偏磁对继电保护影响的方法技术

一种用于消除直流偏磁对继电保护影响的方法，属于电力系统领域。本发明专利技术的目的是采用改进的Prony算法，通过提取保护用CT二次侧非饱和段的电流来拟合出未发生直流偏磁时的电流波形，并将这一计算结果用来反映一次侧电流信息的用于消除直流偏磁对继电保护影响的方法。本发明专利技术的步骤是：选取CT一次侧电流中直流电流超过限值，采用改进Prony算法，根据所选择的最优采样频率选择合适的时间窗；计算各分量参数；对计算结果进行数据拟合，可准确得到未发生直流偏磁时的电流波形；根据拟合结果执行保护判据；判断如果发生故障则给出跳闸信号，否则返回。本发明专利技术具有计算速度快，能有效保证继电保护动作正确性。适用于电力系统继电保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统领域。
技术介绍
由于我国能源分布与负荷中心不一致，近年来国家实施了西电东送、全国联网 的电网发展战略，因此高压直流输电得到了迅速发展，伴随着高压直流输电工程的进展，在 直流输电系统运行于单极一大地回路方式或双极不对称方式时，接地极中会出现高达3KA 的直流电流；由于近年来太阳黑子进入活跃运动期，太阳风等粒子作用于地球会在地中形 成频率较低（0.0001 ?1HZ)的 GIC(Geo_magnetically Induced Current)，在分析时也可 近似看作直流。当以上两种中的任意一种直流电流通过变压器中性点接地系统流入电网都 会引起电力系统中电磁设备的直流偏磁现象。 保护用电流互感器（CT)作为电力系统继电保护的感知元件也是重要的电磁元 件，其能否准确地传变一次侧电流对继电保护的正确动作具有决定性的作用。尽管目前我 国大力推行智能变电站，电子式CT具有无饱和现象、抗干扰能力强等优点也逐渐应用于电 力系统中，但是电子式CT的工作环境对温度、光照、湿度等因素的要求较高，再者来讲电子 式CT成本国语昂贵等诸多原因，我国大规模应用电子式CT于电力系统的条件尚未成熟。目 前电力系统中的保护用CT还是主要以电磁式CT为主直流偏磁电流流入电力系统会对保护 用CT的传变特性造成一定影响，导致CT不能正确传变一次侧电流，从而对继电保护正确动 作产生一定的影响。随着直流偏磁现象在电力系统中越来越严重，电力系统继电保护所受 到其影响也会越为严重。 传统的继电保护所依据的原理是基于工频量的算法，对于传统的傅里叶算法而 言，不同程度的直流偏磁所引起的CT饱和会造成一定的超越行为；对于常用的R-L模型算 法而言，该算法首先用低通滤波器滤除电流中的高频分量，但是直流偏磁条件下CT二次侧 电流中会出现大量的高频分量，并且基波含量会随着偏磁程度的增加而减少，此时R-L模 型算法的精度会大大降低，带来很大的误差。针对CT饱和问题，目前也提出了一些较为有 效的措施，例如补偿法、最小二乘法以及人工神经网络法等。补偿法主要通过减小励磁磁动 势来使得二次电流能准确反映一次电流，但是由于直流偏磁作用于CT时偏磁电流全部作 用于励磁绕组且全部用于励磁，故通过补偿法并不能有效地达到目的。最小二乘法的本质 是数学优化，利用正常的二次侧电流，通过拟合函数获得最佳逼近故障电流，但其拟合函数 的不同数据窗的选择也不同，简单的模型数据窗短但计算误差大，复杂模型可以达到良好 的拟合效果，但是耗时较长，况且在严重直流偏磁条件下，CT已出现严重饱和现象，二次侧 电流畸变很严重，影响到继电保护的速动性。人工神经网络具有很强的非线性映射能力，通 常情况小能较准确的计算出一次电流，但是其神经网络稳定性差极大的影响了计算的准确 度。 目前，国内外对直流偏磁影响继电保护主要侧重于研究如何抑制直流偏磁电流进 入电力系统，主要的思路是疏和堵，但是无论采用哪种方法直流偏磁电流都会不可避免的 流入电网，随着直流偏磁现象的越来越严重，投入抑制偏磁电流的成本也越来越高。以往的 基于抑制直流偏磁的方法都存在效果不明显、费用高；目前的采用的一些继电保护算法计 算速度慢，耗时长，而且存在较大的误差，难以满足继电保护速动性的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是采用改进的Prony算法，通过提取保护用CT二次侧非饱和段的电 流来拟合出未发生直流偏磁时的电流波形，并将这一计算结果用来反映一次侧电流信息的 。 本专利技术的步骤是： a、选取CT 一次侧电流中直流电流超过限值，采用改进Prony算法，否则执行原来的方 法；根据检测出的CT 一次侧直流电流的大小对CT二次侧电流进行分析，选取非饱和段数 据； ① 根据经验公式确定阶数上限：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于消除直流偏磁对继电保护影响的方法，其特征在于：a、选取CT一次侧电流中直流电流超过限值，采用改进Prony算法，否则执行原来的算法；根据检测出的CT一次侧直流电流的大小对CT二次侧电流进行分析，选取非饱和段数据；①根据经验公式确定阶数上限：（1）②形成样本矩阵：主导频率是50HZ，设定一对工频量特征根为、，设定的特征方程：  （2）使得目标函数J最小，根据误差平方和：（3）最小，可构建拉格朗日函数：（4）并对其各参数求偏导并令其为零，可得到：（5）（6）同时为了防止矩阵病态，出现计算量过大及计算计算失败等结果，对与特征根相关量的数量级提高到，则可得到：（7）③对样本矩阵进行奇异值分解（SVD），并选择有效阶数：对样本矩阵进行奇异值分解（SVD），并选择有效阶数；                                             （8）式中是对角阵且主对角线上的元素均非负并且按照降序排列；④根据步骤③选择最优采样频率：采样频率的选取首先需要满足奈奎斯特采样定理，定义范数为最小时的频率即为最优：                                      （9）b、根据所选择的最优采样频率选择合适的时间窗；c、计算各分量参数：（10）d、对计算结果进行数据拟合，可准确得到未发生直流偏磁时的电流波形；e、根据拟合结果执行保护判据；f、判断如果发生故障则给出跳闸信号，否则返回。...

【技术特征摘要】
1. 一种用于消除直流偏磁对继电保护影响的方法，其特征在于： a、选取CT 一次侧电流中直流电流超过限值，采用改进Prony算法，否则执行原来的算 法；根据检测出的CT 一次侧直流电流的大小对CT二次侧电流进行分析，选取非饱和段数 据； ① 根据经验公式确定阶数上限：(1) ② 形成样本矩阵： 主导频率是50HZ，设定一对工频量特征根为1设定的特征方程：(2) 使得目标函数J最小，根据误差平方和：并对其各参数求偏导并令其为零，可得到： (3) (4) (5)(6) 同时为了防止矩阵病态，出现计算量过大及计算计算失败等结果，对与特征根相关量 的数量级...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振浩，王学斌，李国庆，李金龙，宋丽，何晓婵，辛业春，佟昕，
申请(专利权)人：东北电力大学，国网吉林省电力有限公司检修公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22