用于电流互感器暂态饱和计算中的短窗工频分量提取算法，1、确定有效阶数及计算采样率：控制系统根据时间序列分析中的经验公式估计阶数上限值Lmax，并根据Lmax构造样本矩阵R，对样本矩阵R进行SVD分解得到奇异值σi；并取奇异值σi对数值，控制系统判定有效阶数值p，并选择计算用采样率；2、计算故障电流工频分量：控制系统根据分频后新的采样序列xD，形成增广样本矩阵各元素，并构造增广样本矩阵方程和特征方程，控制系统计算各个分量的振幅Ai、相位θi、衰减因子αi、频率fi；本发明专利技术算法可在较短的数据窗内，利用电流互感器暂态饱和后非饱和段数据，快速提取出故障电流中工频分量的幅值和相位。
【技术实现步骤摘要】
[0001 ] 本专利技术属于电流互感器(TA)暂态饱和计算
，具体涉及。
技术介绍
电流互感器是继电保护系统的重要组件，其准确传变一次电流是继电保护能正确动作的首要前提。电网中广泛使用的P级TA在配置时仅按通过最大稳态短路电流选择，不考虑暂态饱和问题。以前的电网结构简单，短路电流小，TA暂态饱和问题并不突出。随着电网规模快速增长，短路电流急剧增加，并且衰减时间常数变大，特别是微机保护广泛应用，使得TA 二次侧负载由阻抗型变为电阻型，铁芯剩磁大大增加。这些因素均导致TA暂态饱和问题日益严重，由此引起的继电保护不正确动作问题日益突出。对于TA暂态饱和，差动保护中多使用比率制动减小其对保护的影响，但其灵敏度和抗TA饱和性能间存在矛盾。目前，TA饱和检测技术比较成熟，能在TA发生暂态饱和时，分辨出饱和段和非饱和段数据。差动保护为防止区外故障时由TA暂态饱和引起保护误动作，也常采用在检测到TA饱和后直接闭锁保护的措施。但闭锁保护是一种消极的抗饱和措施，并且对于区外区内转换型故障，可能会造成保护拒动。目前，抗TA暂态饱和算法主要包括补偿法，神经网络、最小二乘法以及小矢量算法等。补偿法利用励磁电流补偿畸变的二次电流获得一次电流，其初始磁通及饱和磁通难以准确测定，会影响其计算结果。神经网络具有较好的非线性拟和能力，可用于还原一次电流，其所用样本较多，稳定性较差。最小二乘法使用二次电流非饱和段数据，以一阶泰勒级数形式逼近故障电流，所用时间窗较长，`在严重饱和情况下，非饱和段数据较短，计算结果偏差严重，并且其计算量较大。小矢量算法利用小矢量与全周傅里叶算法之间的关系计算故障电流幅值，计算结果受衰减直流分量及谐波干扰影响较大。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术提出一种，本专利技术算法可在较短的数据窗内，利用电流互感器暂态饱和后非饱和段数据，快速提取出故障电流中工频分量的幅值和相位。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现:，其特征在于:包括如下步骤:步骤1:确定有效阶数及计算采样率，具体方法如下:I)控制系统得到电流互感器二次侧采样数据，根据饱和检测算法提取出二次侧电流中的非饱和数据段，记为Xi(i=l，2，…N);根据时间序列分析中的经验公式估计电流互感器二次侧电流录波数据的阶数上限值Lmax ；本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于电流互感器暂态饱和计算中的短窗工频分量提取算法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：确定有效阶数及计算采样率，具体方法如下：1）控制系统得到电流互感器二次侧采样数据，根据饱和检测算法提取出二次侧电流中的非饱和数据段，记为xi(i=1,2,…N)；根据时间序列分析中的经验公式估计电流互感器二次侧电流录波数据的阶数上限值Lmax；N3≤Lmax≤N2(N≤100)Lmax=2Nln2N(100≤N≤200)---(1)其中：N为电流互感器二次侧电流采样数据点数；2）控制系统根据电流互感器二次侧电流录波数据的阶数上限值Lmax，构造样本矩阵R，对样本矩阵R进行SVD分解得到奇异值σi；并取奇异值σi对数值；3）控制系统判定电流互感器二次侧电流录波数据的有效阶数值p，其判定条件为：lgσp≤0lgσpσp+1≥η,lgσp+1σp+2≤ϵ---(2)其中：ε，η为规定的相邻两点间直线斜率阈值，ε为接近于0的正数，η在0.3～0.7之间取值，σp、σp+1、σp+2分别表示第p+1、p+1、p+2个奇异值，若由判定条件得到p小于3，取p=3；4）控制系统根据上述判定的效阶数值p选择计算用采样率，其分频值D由 下式确定：D=[N/(2p)]?????????????(3)其中方括号表示取整函数，根据确定的分频值D，每隔D个点选择一个数据点形成新的采样序列，记为xD；步骤2.计算故障电流工频分量，具体方法如下：1）控制系统根据分频后新的采样序列xD，形成增广样本矩阵各元素：r′(i,j)=Σn=pND-12xD(n-j)xD*(n-i)---(4)其中，ND为新的序列采样点数，r“(i,j)表示增广矩阵中第i行第j列元素，x*(n?i)表示取x(n?i)共轭；定义工频分量对应特征根：z1,2=e±j2π·50·ΔTΔT???????????(5)其中：ΔT为采样点间隔时间；2）控制系统根据增广样本矩阵各元素构造增广样本矩阵方程如下：r′(0,0)r′(0,1)...r′(0,p)10kz1p10kz2pr′(1,0)r′(1,1)...r′(1,p)10kz1p-110kz2p-1...............r′(p,0)r′(p,1)...r′(p,p)10k10k10kz1p10kz1p-1...10k0010kz2p10kz2p...10k001a1...apλ1/10kλ2/10k=ϵp0...000---(6)其中：εp为估计值与实际值之间的误差，10k为r“(i,j)的数量级，或直接使用任一r“(i,j)代替式中的10k，λ1、λ2为拉格朗日乘子，a1…ap为各频率分量对应特 征方程系数；求解上述方程，可得到a1…ap；3）控制系统根据上述得到的a1…ap，构造特征方程：1+a1z?1+…+apz?p=0???????(7)求解此方程得到各分量特征根zi(i=1,…,p)；4）控制系统仅考虑分频后新序列中各采样点，根据算法假设，信号由一系列带阻尼衰减的频率分量的线性组合，即：x(t)=Σi=1qAieαitcos(2πfit+θi)---(8)其中：Ai、θi、αi、fi为各个分量对应的振幅、相位、衰减因子及频率；对正弦量应用欧拉公式，离散化后将其写成统一的指数函数形式：x(n)=Σi=1pbizin---(9)其中：ΔT为采样间隔；将式上式写成矩阵形式如下：Zb=XD??????????(10)其中，Z=11...1z1z2...zp.........z1ND-1z2ND-1...zpND-1,为特征根组成的Vandermode矩阵，b=[b1?b2?…?bp]，XD=[xD(1)?xD(2)?…?xD(ND)]；求上述方程最小二乘解：b=(zTz)?1zTXD?????????(11)5）控制系统计算各个分量的振幅Ai、相位θi、衰减因子αi、频率fi，即：Ai=|bi|θi=arctan[Im(bi)/Re(bi)]αi=ln|zi|/ΔTfi=arctan[Im(bi)/Re(bi)]/2πΔT---(12)控制系统选择f=50Hz对应分量参数，可得到工频分量幅值、相位。FDA0000437212620000033.jpg...
【技术特征摘要】
1.用于电流互感器暂态饱和计算中的短窗工频分量提取算法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤1:确定有效阶数及计算采样率，具体方法如下: .1)控制系统得到电流互感器二次侧...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝治国，王小立，张保会，任龙飞，刘志远，温靖华，
申请(专利权)人：西安交通大学，国网宁夏电力公司，
类型：发明
国别省市：
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