一种抗电流互感器饱和的工频变化量保护新方案
强电磁工程与新技术国家重点实验室（华中科技大学）、华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院、贵州电网有限责任公司电力科学研究院、山东大学电气工程学院的研究人员金能、邢家维等，在2018年《电工技术学报》增刊1上撰文指出，电流互感器（CT）饱和将导致传统工频变化量保护在线路故障时拒动。
为解决该问题，该文首先分析工频变化量保护的工作电压与系统阻抗、故障电流变化量之间的关系以及电流互感器饱和对工频变化量保护动作特性的影响，进而提出一种基于系统最大、最小整定阻抗的抗电流互感器饱和的工频变化量保护方案。理论分析及基于PSCAD的仿真表明该算法不仅能够保持工频变化量保护原有的动作性能，还能在电流互感器饱和时准确动作。
工频变化量保护属于响应系统暂态过程的继电保护，相对于传统距离保护，其具有理论准确度高、动作速度快等优势[1]。但随着我国电网规模的扩大，电流互感器饱和的情况时有发生，这将可能导致工频变化量保护误动或拒动[2-5]，严重影响电力系统安全稳定运行。
现阶段，对于电流互感器饱和识别的相关研究已取得了较多成果。文献[6]利用饱和电流与正常电流中的谐波含量大小的不同来识别电流互感器饱和，但该方法易受到系统故障电流谐波的影响而做出错误判断。
文献[7-10]提出以电流互感器饱和的物理本质作为发起点，计算电流互感器（Current Transformer，CT）中的磁通来识别CT饱和，该方法虽然识别较准确，但是其整定计算较为困难，如二次电阻R、二次负载电感L、CT饱和磁链值的整定。
文献[11]利用电网测得的电压、电流信号计算“虚拟阻抗”，利用电流互感器饱和时计算所得“虚拟阻抗”将远大于未饱和时的“虚拟阻抗”识别电流互感器是否饱和，该方法的可行性受限于所采用的电阻电感模型的合理性以及电网电压、电流信号的准确性，而且其计算量较大。此外还有其他学者提出一些饱和识别方法[12-15]，但这些方法在实际应用中还存在一定的困难。
针对上述问题，本文提出一种基于系统整定阻抗可抗CT饱和的工频变化量保护方案，当系统发生故障时，利用系统在最大运行方式及最小运行方式下的系统阻抗来替代故障时的系统阻抗作为保护的起动整定值，该方法在CT饱和时也可以正确地识别出故障。同时，将本文方法与传统工频变化量保护判据结合形成综合保护判据，保证了在CT正常运行及饱和情况下，保护均能准确、可靠地识别故障。
图1 故障分量示意图
本文对传统工频变化量保护原理的基本动作特性进行了简要分析，并研究了电流互感器饱和对传统工频变化量保护的影响。在此基础上，提出了一种利用系统整定阻抗来应对电流互感器饱和的方案。最后在PSCAD中搭建220kV输电线路模型对所提的方法进行仿真，结果证明所提方法有效可行。该方法不仅保留了传统工频变量保护的优点，在区内故障出现电流互感器饱和时也能准确动作。