基于波形畸变的电流互感器误差分析

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1、第24卷第4期电力学报V0I．24No．42009年8月joURNALOFELECTRICP0WERAug．2009文章编号：1005—6548(2009)O4—0273—04基于波形畸变的电流互感器误差分析王一鸣，张秀峰，古树平(西南交通大学电气工程学院，成都610031)摘要：电流互感器(TA)饱和是继电保护误动作的主要影响因素。在分析电流互感器误差产生原因的基础上，进一步分析了电流波形畸变特点及衰减直流分量的影响。运用试验数据曲线拟合的方法，提出了基于波形畸变率的电流互感器误差函数模型，为变压器自适应比率制动保护，提供了有效的新

2、方法。关键词：电流互感器；波形畸变；小波包分析；衰减直流分量；误差函数中图分类号：TM452文献标识码：A电流互感器(CT)在电力系统中能否真实传变阻之和，L为负载电感与二次线圈漏感之和，L为一次电流，对变压器差动保护装置的正确动作起决励磁电抗i、i。、i分别为折算到二次的一次电流及定性作用。CT严重饱和时输出二次电流发生严重二次电流及励磁支路电流。畸变，差动保护将出现较大差流，变压器内部故障时，差动保护可能延时动作；变压器外部故障时，使流过差动保护的不平衡电流增大，引起保护误动作。防止由于CT饱和造成差动保护误动作，是变压器差动保护

3、必须解决的重要问题之一。目前，处理电图1电流互感器等值电路流互感器二次电流畸变的主要方法有：抗TA饱和R2i2+L2Tdi2：N．(1)0Q的方法[1]、波形相关系数的方法口]、RLS补偿方i2+i一il．(2)法_2等。抗TA饱和的方法是根据检测电流互感器的饱和区域进出时刻，在其饱和区域将其保护闭锁。一f(i)．(3)由图1可得方程(1)、(2)、(3)。由式(2)知，由波形系数相关法根据TA饱和后二次电流波形的缺于i的存在导致TA传变误差且误差总是使得二损总是发生在电流峰值右边，利用峰值左右波形的次电流变小。因此，当变压器两侧电流

4、互感器误差相关系数大小来判断波形缺损的程度。RLS补偿不一致时，即一侧励磁电流大另一侧小将导致差动方法根据检测铁心不饱和时段，以最小二乘算法来估计一次电流参数；在铁心饱和时段和铁心饱和状不平衡电流出现最大值。由于式(3)为非线性函数难以得到方程组(1)、(2)的解析解，导致铁芯饱和的态发生变化的过渡时段，则以参数估计结果求取二因素有很多，除一次电流周期分量的大小与频率外，次电流的补偿值。本文在分析电流互感器暂态饱和二次电流波形畸变特点的基础上，提出一种基于波还有一次电流中非周期分量大小及衰减时间常数二次负载大小及性质，铁芯磁化曲线特性

5、及剩磁等。形畸变率的电流互感器饱和二次电流传变误差函数模型。一般通过数字仿真方法来研究TA饱和后的特性，Matlab仿真得图2、图3、图4，可知当铁芯磁通轻度1电流互感器传变电流误差特性饱和时较小，差流畸变程度较小，相应TA传变1．1TA饱和时电流传变误差及仿真误差较小；当铁芯严重饱和时，i将随着L减少而设TA二次线圈漏抗为常数，忽略铁芯涡流损剧增，差流畸变程度较大，导致传变误差很大。因此耗，其等值电路嘲如图1，R为负载与二次线圈电铁芯饱和程度决定了iz的大小，也决定了差流畸变收稿日期：2009—04—02作者简介：王一鸣(1975一

6、)，男，硕士，工程师，主要从事电力系统微机保护研究，(E—mail)wym51118@yahoo．corn．ca274电力学报第24卷基波分量减少，谐波分量增加，畸变率也增加。由于谐波分量在二次电流中所占的比例，能够反映二次电流的缺损和畸变程度。因此，可以用波形畸变率来确定TA的饱和程度。为此，定义电流波形畸变率的算法如下Ⅲ：(5)其中：a为畸变率，k为二次电流中所含的谐波次数，N为所需考虑的谐波的最高次数，为k次谐波的幅值，为二次电流中基波的幅值。用基于小波包的谐波提取方法[5]，不存在小波多分辨率分析时的频带分割不均匀的问题，可以

7、实现频带的等间距分图3-a稳态差流割。信号经小波包分解后得到各个频带的小波包分解系数，且小波包分解系数重构后可以获得各个频～--一##-带内的时域重构信号。而且，基于小波包变换的谐波测量方法可以体现更多的信号信息，有谐波频率、谐波有效值、谐波相位等，体现了信号时域和频域的信息，而基于FFT变换的谐波分析只能体现出输入信号中出现过的谐波、信号的频域信息，不能体现出图3-b暂态饱和电流—信号在时间方面的信息。L，八、⋯／／^～＼，厂＼＼一厂＼厂＼_．～7弋一，、，、—I．A，，、／＼f／、、，，、、J／＼、_f、，_＼一f、-__／～

8、图

9、5稳态基波电流图4暂态差流程度，差流畸变程度决定了传变误差的大小。一一鲁：==一11．㈤于是，定义式(4)为基波传变误差，其中：为图6稳态3次谐波电流折算到二次的一次电流基波值，I二次电流基波值，激磁电流中的基波分量，为