摘要：提出了新的電流互感器飽和判據(jù)——間斷角飽和判別法，介紹了根據(jù)此原理研制的JL—K抗飽兒電流繼電器原理及實(shí)際應(yīng)用，并說明該產(chǎn)品的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：電流互感器；間斷角；JL—K抗飽和電流繼電器 電流互感器（TA）廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，供測量及保護(hù)裝置采樣用。 測量、保護(hù)系統(tǒng)根據(jù)TA二次值換算成一次側(cè)電流值。TA工作于非飽和區(qū)時，比值誤差小于l0 。當(dāng)TA一次電流大于額定值數(shù)十倍時，鐵芯飽和，輸出波形畸變，有效值減小，誤差增大，電流繼電器觸點(diǎn)抖動。TA深度飽和時無輸出，電流繼電器不動作，會造成拒動或越級跳事故。 l 抗TA飽和方案 目前國內(nèi)外研究或應(yīng)用的抗TA飽和方案： （1）波形判據(jù)法：以電流量為判別量，采用瞬時值算法，對飽和電流進(jìn)行波形相位比較，判別區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障。 （2）局部測算法：利用過零點(diǎn)后2～3ms真實(shí)傳變區(qū)采點(diǎn)計(jì)算，推算電流有效值。 （3）基于采樣值的TA飽和同步識別法與電流比相法，在TA 飽和時閉鎮(zhèn)差動保護(hù)出口躲過故障非周期分量，避免母差保護(hù)誤動。 （4）國外有采用中阻抗原理或“飽和發(fā)生器”抗TA 飽和，避免裝置在TA 飽和時誤動，如ABB公司及瑞典ASEA公司部分保護(hù)裝置。 （5）其他方案：利用速飽和變換器延時將電流送人差動回路以躲開故障電流的暫態(tài)過程來實(shí)現(xiàn)抗TA 飽和目的；利用飽和時有較大諧波量作為TA 飽和檢測判別等。 上述方案各有側(cè)重，主要針對非周期暫態(tài)分量進(jìn)行判別，適用于微機(jī)型母線差動保護(hù)，大多應(yīng)用于高壓、超高壓輸電線路中，一般中低壓輸電系統(tǒng)中采用電流繼電器作為繼電保護(hù)裝置的啟動元件，電流繼電器在TA飽和時觸點(diǎn)抖動或拒動，由電流繼電器啟動的時間繼電器便處于啟動→返回→啟動→返回…，保護(hù)無法出口跳閘，導(dǎo)致越級跳閘事故。 目前電力系統(tǒng)主要從兩方面著手解決中低壓輸電系統(tǒng)TA 飽和問題：一是更換TA，增大變比或采用有氣隙TA：二是提高TA帶載能力，同時降低TA二次負(fù)載，避免TA飽和。 上述方案有明顯的不利之處；換TA 以增大變比或采用有氣隙TA，不但投資大，工作量大，停電時間長，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益不佳，而且測量表計(jì)需配套更換，保護(hù)定值精度受影響（大變比TA 和有氣隙TA正常輸出值較?。＝档蚑A 負(fù)擔(dān)．只能提高飽和電流值，抗飽和能力有限，因此，研制抗TA飽和電流繼電器，應(yīng)是理想解決方案。 2 JL—K抗飽和電流繼電器設(shè)計(jì)和組成 若能開發(fā)出抗飽和電流繼電器，那么，只需簡單地更換電流繼電器，無需更換TA 即可解決TA飽和問題。這樣既可節(jié)約資金，減少工作量，又不會降低保護(hù)測量精度，無需更換測量表計(jì)系統(tǒng)，更重要的是可大大減小停電時間，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，這是最受用戶歡迎的技術(shù)方案。 2．1 電流互砬器特性分析 等效電路見圖l。 正常時，勵磁阻抗很大，I‘U近似為零；鐵心飽和時，U2減小，Z‘U減小，I‘U增大，誤差增加；鐵心深度飽和時，全部流人勵磁回路，TA無輸出。TA 飽和時，一、二次電流的波形如圖2。 TA 飽和后，二次電流波形有如下特征： （1）飽和電流含大量高次諧波，波形畸變，輸出有效值減小; （2）二次阻抗越大，TA 負(fù)荷越大，TA 越容易飽和； （3）飽和時，TA 輸出幾乎為零（圖2中BC、EF段），可視作問斷點(diǎn)。深度飽和時，過零點(diǎn)前移，間斷角增大（從36。左右增至126。）； （4）每次過零點(diǎn)時，TA退出飽和，過零點(diǎn)后2～3ms內(nèi)仍有一段真實(shí)傳變區(qū)（圖2中SA、CD段）。 TA 飽和波形圖中的SA、CD 段表明TA未飽和，輸出為正弦波，隨著一次電流的增大，磁密增加，導(dǎo)磁系數(shù)減小，勵磁阻抗減小，勵磁電流增加，鐵心趨于飽和；當(dāng)電流進(jìn)一步增加時，磁通密度達(dá)到飽和值，導(dǎo)磁系數(shù)極小，勵磁阻抗接近零，一次電流全部流人勵磁回路，TA無輸出（圖2中的AB、DE段）。BC、EF段表明；當(dāng)一次電流由最大值逐漸變小，但還沒有改變方向，仍維持鐵心飽和所需勵磁電流，TA 仍處于飽和狀態(tài)。直到勵磁電流改變方向，鐵心才退出飽和，TA 二次電流又可真實(shí)傳變一次電流，如圖2中CD、FG段，直到下一次飽和。 2．2 間斷角飽和識別法 是通過TA 飽和波形的測試與特征分析，提出的一種新的TA 飽和鑒別方法。 當(dāng)檢測出渡形存在間斷角時（輸出幾乎為零的BC、EF段）即認(rèn)為TA飽和判據(jù)成立。基于此原理，我研制成功的JL—K抗飽和電流繼電器具有如F功能：正常時，TA 輸出正弦波電流，此時，抗飽和電流繼電器與常規(guī)電流繼電器特性一致，當(dāng)激勵量大于整定值時動作出口，動作依據(jù)：TA二次電流有效值。定值精度：整定誤差小于3 ，飽和時，TA輸出畸變飽和波形，此時抗飽和電流繼電器能正確識別出TA飽和并出口動作。 動作判據(jù)：TA飽和間斷角特征判據(jù)。定值精度：不要求，因?yàn)轱柡蜁rTA一次電流超過額定值幾十至幾百倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于動作定值。 2．3 JL-K抗飽和電流繼電器電路組成 以現(xiàn)有JI電流繼電器為基礎(chǔ)，另增設(shè)TA飽和判別回路，兩者分別完成TA不飽和與飽和時故障判別并通過邏輯或驅(qū)動出口。TA 飽和判別回路包括： （1）鏊幅閉鎖電路：當(dāng)電流幅值較小，不會導(dǎo)致TA飽和時，將TA飽和判別回路退出，電流大于閾值時才投入。 （2）飽和特征甄別電路：用于甄別過零點(diǎn)與問斷角，輸出真實(shí)飽和判據(jù)。 （3）脈沖展延電路：確認(rèn)飽和判據(jù)，防止脈沖干擾誤判， （4）EMI抗干擾電路：截止并吸收窄尖峰干擾脈沖，對傳導(dǎo)干擾有很強(qiáng)的抑制作用。 （5）上電、斷電暫態(tài)過程押制電路：在電源升降的暫態(tài)過程中，給臺邏輯電路邏輯關(guān)系不確定。 該電路可使組臺邏輯電路避開暫態(tài)過程，確保邏輯關(guān)系正確可靠。 TA 飽和判別回路對飽和波形問斷角進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測出飽兒波形存在36?！?26。問斷角時（相應(yīng)于TA 飽和值約幾十～200倍額定電流），即認(rèn)為飽和判據(jù)成立，立即驅(qū)動出口。從JL—K抗飽和電流繼電器原理可看出：飽和程度越深，飽和特征越明顯，動作越可靠，其抗飽和能力沒有上限。為便于用戶使用，JL—K抗飽和電流繼電器的外部安裝足寸及引腳定義與原有DL系列、JL系列電流繼電器相同，可直接代換。 3 JL—K抗飽和電流繼電器的動模試驗(yàn)與應(yīng)用 根據(jù)本設(shè)計(jì)方案研制的樣機(jī)，經(jīng)浙江省電力試驗(yàn)研究所測試，各指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求：正常時，抗飽和電流繼電器與常規(guī)電流繼電器特性一致，整定誤差小于3 ；中度飽和且有效值小于整定值時?？癸栂嗔骼^電器能正確識別出TA飽和，出口準(zhǔn)確動作。深度飽和時。有效值小于整定值。 抗飽和電流維電器出口正確動作?？癸柡托阅芊€(wěn)定可靠。并通過了4 kV快速瞬變干擾試驗(yàn)。共模差摸干擾試驗(yàn)及輻射電磁場干擾試驗(yàn)。 在金華電業(yè)局應(yīng)用現(xiàn)場進(jìn)行的抗飽和動模對比試驗(yàn)中，利用錄渡僅記錄觀察。JI一K型坑飽和電流繼電器在TA中度、深度飽和時始終動作正確。而對照組DI，電流繼電器在十幾倍額定值時即已不能正確動作。經(jīng)過省中試所型式試驗(yàn)和用戶現(xiàn)場試驗(yàn)。證明JL-K抗飽和電流繼電器抗飽和性能穩(wěn)定可靠，現(xiàn)已威功地批量應(yīng)用于金華電業(yè)局、蕭山電業(yè)局等單位。 相比于更換TA，換JL—K型抗飽和電流繼電器無疑更省時省工省力，并節(jié)約投資。以一個地區(qū)級供電局為例。若以更換TA500只計(jì)，連同測量表計(jì)配套改造．投資約200萬。這尚且不飽施工投入及停電造成的損失，若僅更換抗飽和電流繼電器．所需資金不足50萬。節(jié)約資金3／4。且輕松便捷．同時也實(shí)現(xiàn)了電流繼電器的升級換代，極受用戶歡迎，隨著電岡規(guī)模及容量的不斷擴(kuò)大，過去不易發(fā)生的TA飽和問題日漸增多。TA飽和的危害性及解決該問題的迫切性日益凸顯?？癸柡碗娏骼^電器的研制成功。提供了一個解決TA飽和問題最為簡便、經(jīng)濟(jì)、有效的手段。在全省、全國的推廣應(yīng)用將產(chǎn)生更為可觀的經(jīng)濟(jì)效益與積極的社會效益。