本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于動(dòng)模試驗(yàn)和數(shù)字仿真的工程保護(hù)用電流互感器j-a模型參數(shù)檢驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

隨著高壓直流輸電技術(shù)及柔性電力電子技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)電網(wǎng)正逐漸成為規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行方式靈活的高密度交直流混聯(lián)電網(wǎng)。為了保證電力傳輸及性能，電網(wǎng)中配置了數(shù)目眾多，結(jié)構(gòu)多樣的非線性鐵磁元件，比如變壓器、電流互感器等。電網(wǎng)的暫態(tài)過程也隨之變得愈加的復(fù)雜。近年來，在電力系統(tǒng)暫態(tài)過程中，電網(wǎng)發(fā)生了多起由于電流互感器飽和導(dǎo)致輸電線路、變壓器、發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的事故，嚴(yán)重影響了供電可靠性和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。研究電力系統(tǒng)暫態(tài)過程對(duì)電流互感器飽和，從而對(duì)保護(hù)產(chǎn)生影響的有效手段是數(shù)字仿真。電流互感器j-a模型因能夠更好的反應(yīng)電流互感器的暫態(tài)特性被廣泛認(rèn)可并用于pscad等電力系統(tǒng)暫態(tài)仿真軟件，但其對(duì)其參數(shù)的獲取和檢驗(yàn)較為困難。目前，針對(duì)電流互感器j-a模型的參數(shù)辨識(shí)，有以磁感應(yīng)強(qiáng)度b為優(yōu)化目標(biāo)的引力搜索辨識(shí)方法(見雷陽，段建東，張小慶等.電流互感器j-a模型參數(shù)辨識(shí)及大通流動(dòng)模試驗(yàn)[j].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2016,(s1):240-245.)，類似的有基于人工魚群與蛙跳混合算法的變壓器j-a模型參數(shù)辨識(shí)方法(見耿超，王豐華，蘇磊，等.基于人工魚群與蛙跳混合算法的變壓器jiles-atherton模型參數(shù)辨識(shí)[j].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2015,35(18):4799-4807.)。

然而，這些利用智能算法來辨識(shí)出來的參數(shù)準(zhǔn)確性未得到良好的檢驗(yàn)。首先，智能算法本身的精確度及收斂性各有不同，辨識(shí)出來的參數(shù)結(jié)果也不盡相同。其次，辨識(shí)模型參數(shù)需要首先利用試驗(yàn)測(cè)量電流互感器的磁滯回線，試驗(yàn)的誤差也可能造成辨識(shí)出來的參數(shù)有些許偏差，導(dǎo)致辨識(shí)出電流互感器j-a模型的參數(shù)并不能完全準(zhǔn)確直觀地反應(yīng)真實(shí)電流互感器的傳變特性，亟需一種能夠檢驗(yàn)電流互感器j-a模型參數(shù)準(zhǔn)確性的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種保護(hù)用電流互感器j-a模型參數(shù)檢驗(yàn)方法，其目的在于檢驗(yàn)工業(yè)實(shí)用的不同類型保護(hù)用電流互感器的參數(shù)是否能夠反映真實(shí)情況，從而為電流互感器參數(shù)優(yōu)化、電流互感器的仿真與理論分析提供指導(dǎo)，進(jìn)而為保護(hù)誤動(dòng)事故提供分析手段，由此解決目前對(duì)工業(yè)保護(hù)用電流互感器參數(shù)檢驗(yàn)方法欠缺的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種保護(hù)用電流互感器j-a模型參數(shù)檢驗(yàn)方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)針對(duì)需檢驗(yàn)的工業(yè)實(shí)用電流互感器，辨識(shí)其j-a模型參數(shù)；具體包括通過測(cè)量該電流互感器的磁滯回線，采用現(xiàn)有算法辨識(shí)電流互感器j-a模型的參數(shù)，構(gòu)建電流互感器仿真模型；所述算法包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模擬算法和退火算法；

(2)選用電流互感器仿真模型驗(yàn)證的動(dòng)模試驗(yàn)系統(tǒng)，用于構(gòu)建電力系統(tǒng)的各種暫態(tài)情況；

(3)在動(dòng)模試驗(yàn)系統(tǒng)中，對(duì)所述電流互感器在不同暫態(tài)情況下，進(jìn)行電流互感器飽和的動(dòng)模試驗(yàn)；用光電流互感器測(cè)量并記錄不同暫態(tài)下，該電流互感器一次電流ip_test，直接記錄對(duì)應(yīng)情況下的二次電流is_test(根據(jù)互感器二次側(cè)讀數(shù))；

(4)將步驟(3)測(cè)出的一次電流ip_test作為步驟(1)取得j-a仿真模型的一次電流，得到該仿真模型的二次電流is_simulate；

(5)將步驟(3)中電流互感器飽和動(dòng)模試驗(yàn)得到的二次電流is_test與仿真模型的二次電流is_simulate進(jìn)行對(duì)比；按照下式計(jì)算考慮不同暫態(tài)下is_test和is_simulate誤差評(píng)價(jià)函數(shù)f(s)：

式中，n表示不同的互感器飽和暫態(tài)數(shù)量，iims_test和iims_simulate分別代表不同暫態(tài)下電流互感器實(shí)測(cè)的二次電流與仿真的二次電流的采樣值，msample表示每種暫態(tài)下的采樣點(diǎn)數(shù)；

(6)判別f(s)≤δ是否成立；δ為預(yù)設(shè)的誤差指標(biāo)；

是則說明辨識(shí)出來的電流互感器j-a模型參數(shù)符合實(shí)際需要，可以進(jìn)一步地用于實(shí)際電力系統(tǒng)的仿真分析；

否則說明辨識(shí)出來的電流互感器j-a模型參數(shù)不符合實(shí)際的需要，不能用于實(shí)際電力系統(tǒng)的仿真分析，需要進(jìn)一步地優(yōu)化參數(shù)辨識(shí)的方法。

優(yōu)選地，所述步驟(6)中誤差指標(biāo)δ為5％。

進(jìn)一步的，所述步驟(3)中動(dòng)模試驗(yàn)包括如下一項(xiàng)或多項(xiàng)電流互感器飽和的動(dòng)模試驗(yàn)：

構(gòu)造電流互感器穩(wěn)態(tài)飽和的動(dòng)模試驗(yàn)，使電流互感器達(dá)到穩(wěn)態(tài)飽和；用光電流互感器測(cè)量其一次電流，記錄電流互感器實(shí)測(cè)二次電流；

構(gòu)造單次短路故障導(dǎo)致電流互感器暫態(tài)飽和的動(dòng)模試驗(yàn)；在動(dòng)模試驗(yàn)中，設(shè)置區(qū)內(nèi)或區(qū)外單次短路故障，使電流互感器達(dá)到暫態(tài)飽和；用光電流互感器測(cè)量其一次電流，記錄電流互感器實(shí)測(cè)二次電流；

構(gòu)造重合閘于永久故障導(dǎo)致電流互感器暫態(tài)飽和的動(dòng)模試驗(yàn)；在動(dòng)模試驗(yàn)中，設(shè)置線路永久故障并重合斷路器，使電流互感器達(dá)到暫態(tài)飽和；用光電流互感器測(cè)量其一次電流，記錄電流互感器實(shí)測(cè)二次電流；

構(gòu)造區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)區(qū)外故障導(dǎo)致電流互感器暫態(tài)飽和的動(dòng)模試驗(yàn)；在動(dòng)模試驗(yàn)中，設(shè)置區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)區(qū)外故障，使電流互感器達(dá)到暫態(tài)飽和；用光電流互感器測(cè)量其一次電流，記錄電流互感器實(shí)測(cè)二次電流；所述區(qū)內(nèi)、區(qū)外分別指線路保護(hù)區(qū)內(nèi)和線路保護(hù)區(qū)外；

構(gòu)造區(qū)外轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障導(dǎo)致互感器暫態(tài)飽和的動(dòng)模試驗(yàn)。在動(dòng)模試驗(yàn)中，設(shè)置區(qū)外轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障，使電流互感器達(dá)到暫態(tài)飽和；用光電流互感器測(cè)量其一次電流，記錄電流互感器實(shí)測(cè)二次電流；

構(gòu)造穿越性勵(lì)磁涌流導(dǎo)致電流互感器暫態(tài)飽和的動(dòng)模試驗(yàn)；在動(dòng)模試驗(yàn)中，設(shè)置產(chǎn)生穿越性勵(lì)磁涌流(變壓器空載合閘，就會(huì)產(chǎn)生穿越性的勵(lì)磁涌流)，使電流互感器達(dá)到暫態(tài)飽和；用光電流互感器測(cè)量其一次電流，記錄電流互感器實(shí)測(cè)二次電流；

以上各種故障或暫態(tài)試驗(yàn)不分先后(上述故障模式還可以選取接地故障或相間故障)。

進(jìn)一步的，所述步驟(4)的仿真模型的二次電流獲取步驟包括：將光電流互感器測(cè)量的一次電流作為仿真模型的一次電流，得到電流互感器仿真模型的二次電流。

總體而言，按照本發(fā)明的上述技術(shù)構(gòu)思與現(xiàn)有的技術(shù)相比，主要具備以下優(yōu)點(diǎn)：

1、提供了一種結(jié)合實(shí)際與仿真的電流互感器j-a模型參數(shù)檢驗(yàn)的方法。能夠有效發(fā)現(xiàn)智能算法或?qū)嶒?yàn)條件所導(dǎo)致辨識(shí)參數(shù)的缺陷，從應(yīng)用的角度提出參數(shù)是否符合實(shí)際要求的建議。

2、經(jīng)過本發(fā)明所提供的方法檢驗(yàn)的參數(shù)更能夠反應(yīng)實(shí)際的情況。本發(fā)明的檢驗(yàn)可以證明在典型的電力系統(tǒng)故障暫態(tài)情況下，電流互感器參數(shù)所反映出來的電流互感器傳變特性是否和實(shí)際一致。利用此參數(shù)構(gòu)建的仿真模型更加符合實(shí)際需求，從而方便從仿真的角度為現(xiàn)場(chǎng)的事故分析、保護(hù)策略應(yīng)對(duì)指導(dǎo)提供良好的基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1是按照本發(fā)明的基于動(dòng)模試驗(yàn)及數(shù)字仿真的電流互感器j-a模型參數(shù)檢驗(yàn)方法步驟流程圖；

圖2是本發(fā)明采取的電流互感器動(dòng)模試驗(yàn)的電路圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

如圖1所示：本發(fā)明提供的基于動(dòng)模試驗(yàn)及數(shù)字仿真的電流互感器j-a模型參數(shù)檢驗(yàn)方法包括如下步驟：

(1)利用背景技術(shù)相關(guān)的方法辨識(shí)工業(yè)保護(hù)用電流互感器j-a模型的參數(shù)。具體地包括測(cè)量電流互感器的磁滯回線，然后基于測(cè)量磁滯回線和智能算法辨識(shí)電流互感器j-a模型的參數(shù)。并根據(jù)得到的參數(shù)構(gòu)建與實(shí)際互感器相符的電流互感器仿真模型。

(2)采用雙端供電的動(dòng)模試驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能模擬實(shí)際電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的一次系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、斷路器等一系列電力元件構(gòu)成，二次系統(tǒng)由光電流互感器和工程實(shí)用的保護(hù)用電流互感器、控制及錄波裝置構(gòu)成。該系統(tǒng)的一次系統(tǒng)接線圖如圖2所示。一次系統(tǒng)各元件連接關(guān)系如下：兩端的電源s1、s2，電源s1的出線l1，電源s2的出線l3，l1和l3之間的線路l2，l2上靠近s1側(cè)的斷路器qf1，l2上靠近s2一側(cè)的斷路器qf2，l1和l2之間的母線，通過斷路器qf3與母線相連的變壓器t1。另外，將工業(yè)保護(hù)的電流互感器ct1接在qf1側(cè)，ct2接在qf2側(cè)；所述互感器即工業(yè)保護(hù)用的電流互感器，用于獲得其j-a模型參數(shù)并進(jìn)行動(dòng)模試驗(yàn)的驗(yàn)證。

在動(dòng)模試驗(yàn)中構(gòu)造與實(shí)際電力系統(tǒng)一致的典型暫態(tài)過程，進(jìn)行不同暫態(tài)情況下電流互感器飽和的動(dòng)模試驗(yàn)，用光電流互感器測(cè)量對(duì)應(yīng)情況下電流互感器一次側(cè)電流，并記錄電流互感器實(shí)測(cè)的二次側(cè)電流。

(21)構(gòu)造電流互感器穩(wěn)態(tài)飽和的動(dòng)模試驗(yàn)。如附圖2所示，閉合斷路器qf1、qf2。調(diào)節(jié)電源s1和s2的電壓，使電流互感器ct1達(dá)到穩(wěn)態(tài)飽和。用光電流互感器測(cè)量ct1、ct2的一次側(cè)電流i1p_test_1、i1p_test_2，ct1和ct2自身輸出的二次電流i1s_test_1、i1s_test_2。

(22)構(gòu)造單次短路故障導(dǎo)致電流互感器暫態(tài)飽和的動(dòng)模試驗(yàn)。如附圖2所示，閉合斷路器qf1、qf2，在線路l1處一點(diǎn)設(shè)置三相短路故障，使電流互感器ct1和ct2達(dá)到暫態(tài)飽和。用光電流互感器測(cè)量ct1、ct2的一次側(cè)電流i2p_test_1、i2p_test_2，ct1和ct2自身輸出的二次電流i2s_test_1、i2s_test_2。

(23)構(gòu)造重合閘于永久故障導(dǎo)致電流互感器暫態(tài)飽和的動(dòng)模試驗(yàn)。如附圖2所示，閉合斷路器qf1、qf2，在線路l1處一點(diǎn)設(shè)置三相短路故障，使電流互感器ct1和ct2達(dá)到暫態(tài)飽和，然后重合閘qf2。用光電流互感器測(cè)量ct1、ct2的一次側(cè)電流i3p_test_1、i3p_test_2，ct1和ct2自身輸出的二次電流i3s_test_1、i3s_test_2。

(24)構(gòu)造區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)區(qū)外故障導(dǎo)致電流互感器暫態(tài)飽和的動(dòng)模試驗(yàn)。如附圖2所示，閉合斷路器qf1、qf2，在線路l1和l2任一處先后設(shè)置故障，使電流互感器ct1達(dá)到暫態(tài)飽和，模擬對(duì)ct1而言區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)區(qū)外故障的情況。用光電流互感器測(cè)量ct1、ct2的一次側(cè)電流i4p_test_1、i4p_test_2，ct1和ct2自身輸出的二次電流i4s_test_1、i4s_test_2。

(25)構(gòu)造區(qū)外轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障導(dǎo)致互感器暫態(tài)飽和的動(dòng)模試驗(yàn)。如附圖2所示，閉合斷路器qf1、qf2，在線路l2和l1任一處先后設(shè)置故障，使電流互感器ct1達(dá)到暫態(tài)飽和，模擬對(duì)ct1而言區(qū)外轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障的情況。用光電流互感器測(cè)量ct1、ct2的一次側(cè)電流i5p_test_1、i5p_test_2，ct1自身輸出的二次電流i5s_test_1、i5s_test_2。

(26)構(gòu)造穿越性勵(lì)磁涌流導(dǎo)致電流互感器暫態(tài)飽和的動(dòng)模試驗(yàn)。如附圖2所示，閉合斷路器qf1、qf2、qf3，變壓器t1空載投入運(yùn)行，模擬勵(lì)磁涌流導(dǎo)致電流互感器飽和的情況。用光電流互感器測(cè)量ct1的一次側(cè)電流i6p_test_1、i6p_test_2，ct1自身輸出的二次電流i6s_test_1、i6s_test_2。

(3)根據(jù)不同的暫態(tài)情況下的動(dòng)模試驗(yàn)，進(jìn)行相應(yīng)情況下電流互感器的數(shù)字仿真。將(2)中光學(xué)電流互感器測(cè)量的一次側(cè)電流作為仿真模型中電流互感器的一次電流，得到電流互感器仿真的二次電流。

(31)將(21)中測(cè)得的i1p_test_1、i1p_test_2作為電流互感器仿真模型的一次側(cè)輸入電流，分別得到仿真模型的二次電流i1s_simulate_1、i1s_smiluate_2。

(32)將(22)中測(cè)得的i2p_test_1、i2p_test_2作為電流互感器仿真模型的一次側(cè)輸入電流，分別得到仿真模型的二次電流i2s_simulate_1、i2s_smiluate_2。

(33)將(23)中測(cè)得的i3p_test_1、i3p_test_2作為電流互感器仿真模型的一次側(cè)輸入電流，分別得到仿真模型的二次電流i3s_simulate_1、i3s_smiluate_2。

(34)將(24)中測(cè)得的i4p_test_1、i4p_test_2作為電流互感器仿真模型的一次側(cè)輸入電流，分別得到仿真模型的二次電流i4s_simulate_1、i4s_simulate_2。

(35)將(25)中測(cè)得的i5p_test_1、i5p_test_2作為電流互感器仿真模型的一次側(cè)輸入電流，分別得到仿真模型的二次電流i5s_simulate_1、i5s_simulate_2。

(36)將(26)中測(cè)得的i6p_test_1、i6p_test_2作為電流互感器仿真模型的一次側(cè)輸入電流，分別得到仿真模型的二次電流i6s_simulate_1、i6s_simulate_2。

(4)將電流互感器飽和動(dòng)模試驗(yàn)與數(shù)字仿真的結(jié)果進(jìn)行比較分析。引入評(píng)價(jià)函數(shù)

根據(jù)動(dòng)模試驗(yàn)和數(shù)字仿真的結(jié)果，計(jì)算以上評(píng)價(jià)函數(shù)。

(5)若f(s1)≤5％且f(s2)≤5％，則說明辨識(shí)出來的電流互感器j-a模型參數(shù)符合實(shí)際需求，可以進(jìn)一步地用于實(shí)際電力系統(tǒng)的仿真分析。若f(s1)＞5％，或f(s2)＞5％，則說明辨識(shí)出來的電流互感器j-a模型參數(shù)不符合實(shí)際的需要，不能用于實(shí)際電力系統(tǒng)的仿真分析，需要進(jìn)一步地調(diào)整參數(shù)辨識(shí)的方法。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。