一种故障时电流互感器铁芯饱和时间计算方法技术

本发明专利技术公开了一种故障时电流互感器铁芯饱和时间计算方法，实施步骤如下：S1：通过数学拟合得到的电流互感器的一次短路电流的数学表达式和对电流互感器的测量得到电流互感器的参数；S2：通过电流互感器的参数设计电流互感器的饱和磁通量的数学表达式；S3：将磁通量的数学表达式与饱和磁通量的数学表达式对比，若存在交点，则执行S4；若不存在交点，则方法结束；S4：通过是否存在剩磁计算电流互感器铁芯的饱和时间。本发明专利技术可以对饱和时间进行定量计算，准确度高，有助于事故分析、改进保护和设备选型；同时考虑了剩磁对饱和时间的影响，具备实用性；而且对不同类型的电流互感器计算不同的饱和时间，具有通用性。

A method for calculating the saturation time of the core of a current transformer in a fault

The invention discloses a fault current transformer core saturation time calculation method, the implementation steps are as follows: S1: measuring a short circuit current of the mathematical expressions of current transformer obtained by mathematical fitting and the parameters of current transformer current transformer; S2: the mathematical expressions of the saturation magnetic flux current design parameters the transformer current transformer; S3: comparison of mathematical expressions of mathematical expressions of the magnetic flux and the saturation magnetic flux, if the existence of intersection, the S4 is executed; if there is no intersection, then end; S4: the existence of remanence for calculating saturation time of current transformer core. The invention can be used for quantitative calculation of the saturation time, high accuracy, is helpful to the analysis and improvement of accident protection and equipment selection; considering the influence of residual magnetism on the saturation time, practical calculation; and saturation time different for different types of CT is universal.

【技术实现步骤摘要】
一种故障时电流互感器铁芯饱和时间计算方法
本专利技术涉及电力系统继电保护
，更具体地，涉及一种故障时电流互感器铁芯饱和时间计算方法。
技术介绍
电流互感器是继电保护判别系统运行状态所需的重要设备，其测量准确性对于继电保护的动作性能至关重要。而多种形式的短路故障、变压器励磁涌流等异常运行工况期间的复杂暂态过程将导致电流互感器不同程度地饱和，给二次电流的测量产生影响，干扰继电保护的正确判断。近年来，现场发生多起因电流互感器暂态饱和造成的保护误动事故，严重威胁电力系统安全稳定运行。为了解决电流互感器暂态饱和造成的保护误动问题，需要更换暂态性能更好的电流互感器或者改进保护算法识别饱和特征。文献(DLT866-2004电流互感器和电压互感器选择及计算导则[S].北京:中国电力出版社,2004.)通过考核暂态面积系数来判断电流互感器的抗饱和能力。许多文献提出的电流互感器饱和识别方法，为了综合考虑设备成本以及改进算法的适用性，需要定量计算电流互感器铁芯饱和时间。目前的文献无论是数字仿真还是动模试验，往往只描述暂态饱和过程中二次电流波形畸变特征，无法计算铁芯实际进入饱和时间。
技术实现思路
本专利技术克服了上述现有的电流互感器饱和识别方法无法计算饱和时间的技术缺陷，提供了一种故障时电流互感器铁芯饱和时间计算方法，填补了现有的电流互感器饱和识别方法无法计算饱和时间的空白。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种故障时电流互感器铁芯饱和时间计算方法，实施步骤如下：S1：通过数学拟合得到的电流互感器的一次短路电流的数学表达式和对电流互感器的测量得到电流互感器的参数；S2：通过电流互感器的参数设计电流互感器的饱和磁通量的数学表达式；S3：将磁通量的数学表达式与饱和磁通量的数学表达式对比，若存在交点，则执行S4；若不存在交点，则方法结束；S4：通过是否存在剩磁计算电流互感器铁芯的饱和时间。在一种优选的方案中，所述的S1的具体步骤如下：S1.1：通过数学拟合得到电流互感器的一次短路电流的数学表达式，得到电流互感器的一次电流工频量幅值，一次电流时间常数和短路初始电流与电压的夹角；S1.2：测量电流互感器得到电流互感器的变比、二次匝数、二次电阻、负载电阻以及饱和电压和不饱和电感；S1.3：电流互感器的二次回路时间常数通过以下公式进行求取：Ts＝Le/(Rct+Rb)式中，Ts为二次回路时间常数，Le为不饱和电感，Rct为二次电阻，Rb为负载电阻；S1.4：电流互感器的磁通量通过以下公式进行求取：式中，Φ为磁通量，Ipsc为一次电流工频量幅值，Kn为变比，Ns为二次匝数，Tp为一次电流时间常数，θ为短路初始电流与电压的夹角，t为时间。在一种优选的方案中，所述的S1.1中的电流互感器的一次短路电流通过以下公式进行求取：式中，ip为一次短路电流。在一种优选的方案中，所述的S2中的饱和磁通量通过以下公式进行求取：式中，Φs为饱和磁通量，f为频率，Us为饱和电压。在一种优选的方案中，所述的S4的具体步骤如下：S4.1：设磁通量的数学表达式与饱和磁通量的数学表达式的交点对应时间ts0；S4.2：设剩磁Φ1，若存在剩磁，设剩磁Φ1与电流互感器的磁通量Φ的数学表达式交点时间t1，若不存在剩磁，则t1＝0；S4.3：饱和时间通过以下公式进行求取：ts＝ts0-t1式中，ts为饱和时间。本优选方案中，饱和磁通量Φs的数学表达式在时间域为定值，即在以时间为自变量X轴的曲线中，Φs为平行于X轴的直线。在一种优选的方案中，所述的S4.1中的磁通量的数学表达式中f＝50Hz。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：1、本专利技术方法有效地克服了现有技术对二次电流波形估算饱和时间误差较大的技术问题，满足饱和时间的定量计算，准确度高，有助于事故分析、改进保护和设备选型；2、本专利技术考虑了剩磁对电流互感器铁芯进入饱和时间的影响，更具备实用性；3、本专利技术可以对现场实用的不同类型的电流互感器计算不同短路电流下的饱和时间，具有通用性。附图说明图1是一次短路电流拟合对比图；图2是P级电流互感器励磁特性曲线图；图3是TPY级电流互感器励磁特性曲线图；图4是PR级电流互感器励磁特性曲线图；图5是P级电流互感器磁通变化曲线图；图6是TPY级电流互感器磁通变化曲线图；图7是PR级电流互感器磁通变化曲线图；图8是本实施例的流程图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。实施例为本专利技术在交流系统短路故障下的应用。S1.通过拟合参数的方法获得一次短路电流的数学表达式(假设其为工频分量与衰减非周期分量叠加)，即得到一次电流工频量幅值Ipsc，一次电流时间常数Tp以及短路初始电流与电压的夹角θ；某一次短路电流波形如图1实线所示。采用工频分量与衰减非周期分量对该电流进行拟合，拟合对比如图1虚线所示，拟合结果为：其中，Ipsc＝10500A，Tp＝0.06s，θ＝-4°。S2.采用测试仪对三种类型电流互感器(P级、PR级和TPY级)的基本参数以及励磁特性曲线进行测试，得到结果如图2～图4及表1所示。其中，P级电流互感器的励磁特性曲线如图2所示；PR级电流互感器的励磁特性曲线如图3所示；TPY级电流互感器的励磁特性曲线如图4所示。表1电流互感器基本参数测试结果S3.计算电流互感器的二次回路时间常数(Ts＝Le/(Rct+Rb))，得到三种类型的互感器二次回路时间常数如下：P级：Ts＝Le/(Rct+Rb)＝156.82/(8.053+18)＝6.0193sPR级：Ts＝Le/(Rct+Rb)＝10.2728/(4.9289+18)＝0.4480sTPY级：Ts＝Le/(Rct+Rb)＝6.60/(7.9376+18)＝0.2545sS4.构造电流互感器磁通解析表达式为：P级：PR级：TPY级：做出Φ-t曲线，如图5～图7所示。其中，P级电流互感器的磁通曲线如图5所示；PR级电流互感器的磁通曲线如图6所示；TPY级电流互感器的磁通曲线如图7所示。S5.计算得到三种类型电流互感器饱和磁通：P级：PR级：TPY级：S6.Φ-t曲线与饱和磁通对比，若有无交点，则铁芯不饱和；若有交点，则交点对应时间为ts0；如图5所示，P级电流互感器进入饱和，时间为0.027s；如图6所示，TPY级电流互感器未进入饱和；如图7所示，PR级电流互感器进入饱和，时间为0.0295s；S7.假设P级电流互感器存在剩磁，剩磁Φ1对比Φ-t曲线对应交点时间为t1。如图5所示。S8.进入饱和时间为ts＝ts0-t1，如图5中，饱和时间为ts＝ts0-t1＝0.027-0.009＝0.018s相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；显然，本专利技术的上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利技术所作的举例，而并非是对本专利技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种故障时电流互感器铁芯饱和时间计算方法，其特征在于，实施步骤如下：S1：通过数学拟合得到的电流互感器的一次短路电流的数学表达式和对电流互感器的测量得到电流互感器的参数；S2：通过电流互感器的参数设计电流互感器的饱和磁通量的数学表达式；S3：将磁通量的数学表达式与饱和磁通量的数学表达式对比，若存在交点，则执行S4；若不存在交点，则方法结束；S4：通过是否存在剩磁计算电流互感器铁芯的饱和时间。

【技术特征摘要】
1.一种故障时电流互感器铁芯饱和时间计算方法，其特征在于，实施步骤如下：S1：通过数学拟合得到的电流互感器的一次短路电流的数学表达式和对电流互感器的测量得到电流互感器的参数；S2：通过电流互感器的参数设计电流互感器的饱和磁通量的数学表达式；S3：将磁通量的数学表达式与饱和磁通量的数学表达式对比，若存在交点，则执行S4；若不存在交点，则方法结束；S4：通过是否存在剩磁计算电流互感器铁芯的饱和时间。2.根据权利要求1所述的故障时电流互感器铁芯饱和时间计算方法，其特征在于，所述的S1的具体步骤如下：S1.1：通过数学拟合得到电流互感器的一次短路电流的数学表达式，得到电流互感器的一次电流工频量幅值，一次电流时间常数和短路初始电流与电压的夹角；S1.2：测量电流互感器得到电流互感器的变比、二次匝数、二次电阻、负载电阻以及饱和电压和不饱和电感；S1.3：电流互感器的二次回路时间常数通过以下公式进行求取：Ts＝Le/(Rct+Rb)式中，Ts为二次回路时间常数，Le为不饱和电感，Rct为二次电阻，Rb为负载电阻；S1.4：电流互感器的磁通量通过以下公式进行求取：式中，Φ为磁通量，Ipsc为一次电流工频量幅值，Kn为变比，Ns为二次匝数，Tp为一次电流时间常数，θ为短路初始电流与电压的夹角，t为时间。3.根据权利要求2所述的故障时电流互感器铁芯饱和时间计算方法，其特征在于，所述的S1.1中的电流互感器的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王育学，黄明辉，陈志光，曾耿晖，李一泉，刘玮，王增超，刘琨，朱晓华，陈桥平，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：广东,44