自适应短数据窗抗TA饱和线路差动保护算法的研究

摘要

电流互感器作为一种特殊的变压器，由于铁心的磁化特性，当铁心中磁通密度达到一定数值时，必然会出现饱和现象，不能将实际系统的参数正确传变到二次侧，从而引起差动保护误动，引发事故。本文介绍了TA饱和对线路电流差动保护的影响，洋细总结了国内外有关母线、变压器、发电机、线路差动保护抗TA饱和方法的研究成果，并分析了它们各自的原理及性能。简单介绍了引起线路TA饱和的因素，详细分析了在不同一次电流下TA的暂态响应，并从TA磁化特性入手，采用非线性微分方程的数值迭代方法来分析不同负载情况下TA的饱和特性。深入分析了超高压线路差动保护中电流互感器(TA)饱和时的两个重要特征：一是区外故障时TA的工作磁链需要一定的时间累积才能达到饱和点，故障发生初始时刻并不会马上饱和：二是TA在每个周期内由于工频交流分量的负向去磁作用，TA总是一段时间内工作在线性区，一段时间内工作在饱和区。在此基础上，提出了综合利用附加制动区判别法和短数据窗自适应差动保护抗TA饱和算法，利用附加制动区来判别区内、区外故障，当区外故障时一旦工作点进入附加制动区，则自适应增大出口判别次数，利用短数据窗差动保护算法本身的线性区范围性能保证保护可靠不误动：当区内故障时，出口判别次数自适应减少，保证差动保护快速动作。最后利用实际动模数据验证了所提出的方法是可行、有效的。另外初步讨论了在3/2断路器接线方式下保护对系统配置的性能要求，需要防止由于TA并接导致的电流汲出效应，TA按开关配置的观点。

目录

文摘

英文文摘

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第1章概述

1.1 高压输电线路继电保护现状

1.2 高压线路电流差动保护原理的发展与现状

1.2.1 电流纵差保护的发展

1.2.2 电流差动保护的分类

1.3 影响线路电流差动保护可靠性和灵敏度的因素

1.4 TA饱和对线路电流差动保护的影响

1.4.1 TA饱和对各种电流继电器的影响

1.4.2 防止TA饱和的方法与对策

1.5 论文各章节主要内容

第2章国内外继电保护抗TA饱和误动策略研究现状

2.1 引言

2.2 高阻抗差动原理

2.3 具有比率制动特性的中阻抗差动保护

2.4 异步检测法

2.5 ABB静态最大值保持法

2.6 ABB REL561线路保护中TA饱和检测方法

2.7 TA线性区开放差动保护

2.8 谐波制动法

2.9 磁制动原理

2.10基于电流变化率的TA饱和识别法

2.11采样值差动抗TA饱和

2.12附加制动区判别法

2.13基于波形对称原理的TA饱和识别法

2.14标积制动原理

2.15 L90抗TA饱和的方法

2.16基于小波变换的TA饱和检测

2.17基于人工神经网络(ANN)的电流补偿法

2.18本章小结

第3章TA暂态响应分析及饱和仿真

3.1 引言

3.2 引起线路TA饱和的因素

3.3 TA的暂态响应及仿真模型

3.3.1 电流互感器仿真发展概况

3.3.2 电流互感器的等值电路

3.3.3 暂态时域分析模型

3.4 各种一次电流激励下的TA暂态响应

3.4.1 一次电流为正弦稳态工频

3.4.2 一次电流为衰减非周期分量

3.4.3 一次电流为周期分量叠加非周期分量

3.4.4 一次电流为直流阶跃信号

3.5 电流互感器的饱和分析

3.5.1 铁心磁化特性介绍

3.5.2 电流互感器饱和的分类

3.5.3 TA的稳态饱和及误差分析

3.5.4 不同负载情况下TA饱和特性分析

3.5.5 电流互感器的暂态饱和

3.6 线路区外故障情况下TA饱和的数学模型及其仿真

3.7 电流互感器饱和时励磁电流和二次电流的波形特征

3.8 本章小结

第4章自适应短数据窗线路差动保护算法抗TA饱和方案

4.1 引言

4.2 线路电流差动保护原理

4.3 附加制动区与异步法判据分析

4.4 短数据窗差动保护算法原理

4.4.1 全波傅氏算法

4.4.2 半波傅氏算法

4.4.3 半周期绝对值积分算法

4.5 自适应短数据窗差动保护综合算法流程

4.6 仿真分析及动模数据验证

4.6.1 仿真模型

4.6.2 仿真结果

4.6.3 实测动模数据验证

4.7 最佳出口判别次数的选择

4.8 对于3/2接线情况的分析

4.8.1 “和电流”接线的汲出电流对线路差动保护的影响

4.8.2 汲出电流的计算及对差动保护的影响

4.8.3 解决方法

4.9 本章小结

第5章结论与展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间发表论文