抗電流互感器飽和的突變數差流動態追憶判別方法

《抗電流互感器飽和的突變數差流動態追憶判別方法》是國電南京自動化股份有限公司於2003年7月16日申請的專利，該專利的申請號為031320473，公布號為CN1477745，授權公布日為2004年2月25日，發明人是李天華、夏俊、陳亞強、胡明輝、毛乃虎、汪思滿、王小春。

《抗電流互感器飽和的突變數差流動態追憶判別方法》公開一種電力系統高壓、超高壓電力設備，尤其是母線保護設備中用於電流互感器（電流互感器）飽和的判別方法：母線保護電流互感器飽和突變數差流動態追憶法。該判別方法以突變數差流為主要判據，按一定時間間隔採集高壓、超高壓設備中的各電流互感器輸出端電流，並以模數轉換的方式將輸出端電流由模擬量轉換為數字量，再利用這些數字量進行相應的計算，通過判據能正確區分故障啟動是區外故障飽和引起還是區內故障引起的。

2009年，《抗電流互感器飽和的突變數差流動態追憶判別方法》獲得第六屆江蘇省專利項目獎優秀獎。

（概述圖為《抗電流互感器飽和的突變數差流動態追憶判別方法》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：抗電流互感器飽和的突變數差流動態追憶判別方法
• 公布號：CN1477745
• 公布日：2004年2月25日
• 申請號：031320473
• 申請日：2003年7月16日
• 申請人：國電南京自動化股份有限公司
• 地址：江蘇省南京市新模範馬路38號
• 發明人：李天華、夏俊、陳亞強、胡明輝、毛乃虎、汪思滿、王小春
• 分類號：H02H3/08、H02H3/26、H02H7/26
• 代理機構：南京天華專利代理有限責任公司
• 代理人：夏平、瞿網蘭
• 類別：發明專利

專利背景

電力系統繼電保護的作用是當電力系統中的某個部分在發生故障時能快速動作跳開故障點相鄰斷路器，減小事故範圍，確保電力系統的安全。繼電保護判斷電力系統是否正常是通過對電流、電壓互感器傳變後的各種電流、電壓量分析得出的。電流、電壓互感器為感性元件，在輸入量含有較多的直流量或諧波量過大時會飽和，傳變波形失真。2003年7月前，在電力系統繼電保護中判別電流互感器是否飽和的方法主要是同步識別法。但是由於母線在發生各種區內金屬性接地故障時，差電流變化量較大，而當母線發生非金屬性接地故障，過渡電阻較大時，差電流變化量較小。因此同步識別法在靈敏度要求上會受到限制。同時，由於系統容量的增大，故障對設備的損壞更嚴重，為保護設備，要求故障時能快速斷開，而同步識別法的飽和判別時間一般在5毫秒，這也使保護快速性受到了限制。

發明內容

專利目的

《抗電流互感器飽和的突變數差流動態追憶判別方法》的目的是提供一種能迅速正確區分故障啟動是區外故障飽和引起還是區內故障引起的母線保護電流互感器飽和突變數差流動態追憶法，該判別方法以突變數差流為主要判據，能有效避免正常運行時的不平衡電流和負荷波動對判別的影響。

技術方案

《抗電流互感器飽和的突變數差流動態追憶判別方法》的母線保護電流互感器飽和突變數差流動態追憶法，其特徵在於判別過程如下：

①按設定的時間間隔，採集高壓、超高壓設備中某一母線各支路的電流互感器輸出端電流，得到輸出端電流I_1t、I_2t……I_nt，I_1（t+1）、I_2（t+1）……I_n（t+1），I_1（t+2）、I_2（t+2）……I_n（t+2），……，I_1（t+m-1）、I_2（t+m-1）……I_n（t+m-1），n為該支路電流互感器的序號，m為採樣點數。

②將採集的各支路輸出端電流轉換為相應的數字量i_1t、i_2t……i_nt，i_1（t+1）、i_2（t+1）……i_n（t+1），i_1（t+2）、i_2（t+2）……i_n（t+2），……，i_1（t+m-1）、i_2（t+m-1）……i_n（t+m-1）。

③將以上t、t+1、t+2、……、t+m-1時刻各支路電流數字量之和減去前一周波對應的時刻即（t-T）、（t+1-T）、（t+2-T）、……、（t+m-1-T）時刻各支路電流數字量之和，然後取絕對值。T為一個周波，i_n（t-T）為i_nt對應前一周波的值，得到t、t+1、t+2、……、t+m-1時刻各支路電流數字量差流突變數絕對值|∑ΔI_φt|、|∑ΔI_φ（t+1）|、|∑ΔI_φ（t+2）|、……、|∑ΔI_{φ（t+m-1）}|：

|∑ΔI_φt|＝|（i_1t+i_2t+……+i_nt）-（i_1（t-T）+i_2（t-T）+……+i_n（t-T）|

|∑ΔI_φ（t+1）|＝|（i_1（t+1）+i_2（t+1）+……+i_n（t+1））-（i_1（t+1-1）+i_2（t+1-T）+……+i_n（t+1-T）|

|∑ΔI_φ（t+2）|＝|（i_1（t+2）+i_2（t+2）+……+i_n（t+2）-（i_1（t+2-T）+i_2（t+2-T）+……+i_n（t+2-T）|

……

|∑ΔI_{φ（t+m-1）}|＝|（i_1（t+m-1）+i_2（t+m-1）+……+i_n（t+m-1））-（i_1（t+m-1）+i_{2（t+m-1-T）}+……+i_{n（t+m-1-T）}|

同時，將各支路在t、t+1、t+2、……、t+m-1時刻和（t-T）、（t+1-T）、（t+2-T）、……、（t+m-1-T）時刻的電流差的絕對值相加，得到各支路t、t+1、t+2、……、t+m-1時刻電流數字量突變數絕對值之和∑|ΔI_φt|、∑|ΔI_φ（t+1）|、∑|ΔI_φ（t+2）|、……、∑|ΔI_{φ（t+m-1）}|：

∑|ΔI_φt|＝|i_1t-i_1（t-T）|+|i_2t-i_2（t-T）|+……+|i_nt-i_n（t-T）|

∑|ΔI_φ（t+1）|＝|i_1（t+1）-i_1（t+1-T）|+|i_2（t+1）-i_2（t+1-T）|+……+|i_n（t+1）-i_n（t+1-T）|

∑|ΔI_φ（t+2）|＝|i_1（t+2）-i_1（t+2-T）|+|i_2（t+2）-i_2（t+2-T）|+……+|i_n（t+2）-i_n（t+2-T）|

……

∑|ΔI_{φ（t+m-1）}|＝|i_1（t+m-1）-i_{1（t+m-1-T）}|+|i_2（t+m-1）-i_{2（t+m-1-T）}|+……+|i_n（t+m-1）-i_{n（t+m-1-T）}|

以t時刻為判別起始點，將各支路t時刻電流數字量差流突變數絕對值|∑ΔI_φt|除以各支路t時刻電流數字量突變數絕對值之和∑|ΔI_φt|得到各支路t時刻的突變係數X₁。

X₁＝|∑ΔI_φt|/∑|ΔI_φt|

以此類推分別計算出t+1、t+2……t+k-1時刻各支路的突變係數X₂、X₃、……X_K值：

X₂＝|∑ΔI_φ（t+1）|/∑|ΔI_φ（t+1）|

X₃＝|∑ΔI_φ（t+2）|/∑|ΔI_φ（t+2）|

……

X_k＝|∑ΔI_{φ（t+k-1）}|/∑|ΔI_{φ（t+k-1）}|，k的取值範圍為5～m。

④如t時刻的突變係數X₁≥A，A為常數，A的取值範圍為0.5～0.8，則置瞬時係數X₁′＝1，如X₁＜A，則置X₁′＝-1，如此類推，得出X₁′、X₂′、X₃′、X₄′……X_k′，將上述k個值累加得到|∑X_k’|。

⑤判別依據：

1）突變數差流形成判別依據：X₁+X₂＜B，B為常數，B的取值範圍為0.95～

1.25；

2）電流互感器飽和拐點判別依據：X₂/X₁＜C，C為常數，C的取值範圍為0.45～

0.70：

3）區內故障特徵連續性判別依據：X₁+X₂+X₃+X₄+X₅＞D，D為常數，D的取

值範圍為2.75～3.15；

4）強幹擾特徵判別依據：|∑Xk′|≥E，E為常數，E的取值範圍為4～7。

⑥判別結論：如突變數信號啟動，且突變數差流形成判據X₁+X₂＜B或電流互感器飽和拐點判據X₂/X₁＜C其中有一項能滿足，則為區外故障電流互感器飽和，保護將迅速發出電流互感器飽和閉鎖信號。如突變數信號啟動，且突變數差流形成判據X₁+X₂＜B以及電流互感器飽和拐點判據X₂/X₁＜C兩項都不滿足，而區內故障特徵連續性判據X₁+X₂+X₃+X₄+X₅＞D以及強幹擾特徵判據|∑Xk′|≥E都能滿足，則說明區內故障發生，突變數差動跳閘。

改善效果

1.高靈敏度：突變數差流動態追憶法以突變數差流為主要判據，追蹤突變數差流的形成和發展過程，由於突變數差流反應的是故障電流分量，從而避免正常運行時的不平衡電流和負荷波動對判別的影響。

2.可靠性：突變數差流動態追憶法採用突變數差流形成判據，電流互感器飽和拐點判據，區內故障特徵連續性判據，強幹擾特徵判據等，抓住母線區內故障與區外故障電流互感器飽和時差電流的不同特徵，能夠迅速正確區分故障啟動是區外故障飽和引起還是區內故障引起的。

3.快速性：突變數差流動態追憶法使飽和判別時間縮短在3毫秒以內，區內故障保護裝置出口動作時間最快可達到8毫秒。

附圖說明

圖1為電流互感器動態追憶判別法判據關係圖。

圖1

技術領域

《抗電流互感器飽和的突變數差流動態追憶判別方法》屬於電力系統繼電保護領域，涉及電力系統高壓、超高壓電力設備（尤其是母線保護設備）中用於電流互感器（TA）飽和的判別方法。

權利要求

1、《抗電流互感器飽和的突變數差流動態追憶判別方法》特徵在於判別過程如下：

①按設定的時間間隔，採集高壓、超高壓設備中某一母線各支路的電流互感器輸出端電流，得到輸出端電流I_1t、I_2t……I_nt，I_1（t+1）、I_2（t+1）、I_2（t+1）……I_n（t+1），I_1（t+2）、I_2（t+2）……I_n（t+2），……，I_1（t+m-1）、I_2（t+m-1）……I_n（t+m-1），n為該支路電流互感器的序號，m為採樣點數；

②將採集的各支路輸出端電流轉換為相應的數字量i_1t、i_2t……i_nt，i_1（t+1）、i_2（t+2）……i_n（t+1），i_1（t+2）、i_2（t+2）……i_n（t+2），……，i_1（t+m-1）、i_2（t+m-1）……i_n（t+m-1）；

③將以上t、t+1、t+2、……、t+m-1時刻各支路電流數字量之和減去前一周波對應的時刻即（t-T）、（t+1-T）、（t+2-T）、……、（t+m-1-T）時刻各支路電流數字量之和，然後取絕對值。T為一個周波，i_n（t-T）為i_nt對應前一周波的值，得到t、t+1、t+2、……、t+m-1時刻各支路電流數字量差流突變數絕對值|∑ΔI_φt|、|∑ΔI_φ（t+1）|、|∑ΔI_φ（t+2）|、……、|∑ΔI_{φ（t+m-1）}|：

|∑ΔI_φt|＝|（i_1t+i_2t+……+i_nt）-（i_1（t-T）+i_2（t-T）+……+i_n（t-T）|

|∑ΔI_φ（t+1）|＝|（i_1（t+1）+i_2（t+1）+……+i_n（t+1））-（i_1（t+1-T）+i_2（t+1-T）+……+i_n（t+1-t）|

|∑ΔI_φ（t+2）|＝|（i_1（t+2）+i_2（t+2）+……+i_n（t+2）-（i_1（t+2-T）+i_2（t+2-T）+……+i_n（t+2-T））|

……

|∑ΔI_{φ（t+m-1）}|＝|（i_1（t+m-1）+i_2（t+m-1）+……+i_n（t+m-1）-（i_{1（t+m-1-T）}+i_{2（t+m-1-T）}+……+i_{n（t+m-1-T）}|

同時，將各支路在t、t+1、t+2、……、t+m-1時刻和（t-T）、（t+1-T）、（t+2-T）、……、（t+m-1-T）時刻的電流差的絕對值相加，得到各支路t、t+1、t+2、……、t+m-1時刻電流數字量突變數絕對值之和∑|ΔI_φt|、∑|ΔI_φ（t+1）|、∑|ΔI_φ（t+2）|、……、∑|ΔI_{φ（t+m-1）}|：

∑|ΔI_φt|＝|i_1t-i_1（t-T）|+|i_2t-i_2（t-T）|+……+|i_nt-i_n（t-T）|

∑|ΔI_φ（t+1）|＝|i_1（t+1）-i_1（t+1-T）|+|i_2（t+1）-i_2（t+1-T）|+……+|i_n（t+1）-i_n（t+1-T）|

∑|ΔI_φ（t+2）|＝|i_1（t+2）-i_1（t+2-T）|+|i_2（t+2）-i_2（t+2-T）|+……+|i_n（t+2）-i_n（t+2-T）|

……

∑|ΔI_{φ（t+m-1）}|＝|i_1（t+m-1）-i_{1（t+m-1-T）}|+|i_2（t+m-1）-i_{2（t+m-1-T）}|+……+|i_n（t+m-1）-i_{n（t+m-1-T）}|

以t時刻為判別起始點，將各支路t時刻電流數字量差流突變數絕對值|∑ΔI_φt|除以各支路t時刻電流數字量突變數絕對值之和∑|ΔI_φt|得到各支路t時刻的突變係數X₁；

X₁＝|∑ΔI_φt|/∑|ΔI_φt|

以此類推分別計算出t+1、t+2……t+k-1時刻各支路的突變係數X₂、X₃、……X_K值：

X₂＝|∑ΔI_φ（t+1）|/∑|ΔI_φ（t+1）|

X₃＝|∑ΔI_φ（t+2）|/∑|ΔI_φ（t+2）|

……

X_k＝|∑ΔI_{φ（t+k-1）}|/∑|ΔI_{φ（t+k-1）}|，k的取值範圍為5～m；

④如t時刻的突變係數X₁≥A，A為常數，A的取值範圍為0.5～0.8，則置瞬時係數X₁′＝1，如X₁＜A，則置X₁′＝-1，如此類推，得出X₁′、X₂′、X₃′、X₄′……X_k′，將上述k個值累加得到|∑X_k’|；⑤判別依據：

1）突變數差流形成判別依據：X₁+X₂＜B，B為常數，B的取值範圍為0.95～1.25；

2）電流互感器飽和拐點判別依據：X₂/X₁＜C，C為常數，C的取值範圍為0.45～0.70；

3）區內故障特徵連續性判別依據：X₁+X₂+X₃+X₄+X₅＞D，D為常數，D的取值範圍為2.75～3.15；

4）強幹擾特徵判別依據：|∑Xk′|≥E，E為常數，E的取值範圍為4～7。⑥判別結論：如突變數信號啟動，且突變數差流形成判據X₁+X₂＜B或電流互感器飽和拐點判據X₂/X₁＜C其中有一項能滿足，則為區外故障電流互感器飽和，保護將迅速發出電流互感器飽和閉鎖信號；如突變數信號啟動，且突變數差流形成判據X₁+X₂＜B以及電流互感器飽和拐點判據X₂/X₁＜C兩項都不滿足，而區內故障特徵連續性判據X₁+X₂+X₃+X₄+X₅＞D以及強幹擾特徵判據|∑Xk′|≥E都能滿足，則說明區內故障發生，突變數差動跳閘。

2、根據權利要求1所述的抗電流互感器飽和的突變數差流動態追憶判別方法，其特徵在於所述的設定的時間間隔相等，它等於一個周波的時間除以採樣點數。

3、根據權利要求1或2所述的抗電流互感器飽和的突變數差流動態追憶判別方法，其特徵在於所述的採樣點數為24點。

4、根據權利要求1所述的抗電流互感器飽和的突變數差流動態追憶判別方法，其特徵在於所述的所述的k的取值範圍為5～15。

5、根據權利要求1所述的母線保護電流互感器飽和突變數差流動態追憶法，其特徵在於：

1）變數差流動態追憶法的依據：

（1）電力系統發生故障時，可以採用正常運行系統疊加故障系統來分析，對於故障系統來說，等同於在故障點疊加一個電勢的變化量，當為金屬性接地故障時，電勢的變化量就是該點的原有電壓，而發生電阻接地時，電勢的變化量就只是該點的原有電壓的一部分，故障系統其餘無電源點，同時對同一電力系統來說，各支路的正、負、零序的阻抗角大致分別相同，所以各支路的突變數電流具有較好的一致性，同時由於減去了負荷電流分量，故障特徵更明顯；

（2）在正常運行時，存在著不平衡的電流變化量，但是對一段正常運行的母線來說，如電流變化量較大，則電流變化量差電流和電流變化量制動電流之比X應該是較小的值，但是，在電流變化量較小時，由於採樣和計算的誤差，電流變化量差電流和電流變化量制動電流之比X可能離散值較大，不足以作為計算依據。突變數差流動態追憶法將以突變數差流發生時刻的短路水平，追蹤突變數差流的形成和發展過程，從而避免正常運行的不平衡電流和負荷波動對判別的影響；

2）按每周波（20毫秒）24點採集電流互感器輸出端電流，並以模數轉換的方式將輸出端電流由模擬量轉換為數字量，再利用這些數字量進行相應的計算；

3）突變數差流形成判據：X₁+X₂＜B和電流互感器飽和拐點判據：X₂/X₁＜C對突變數差流形成都有一個時間及量的要求，由於區內故障和區外故障的差流形成和啟動是不同步的，所以要想進入區內故障，則故障點必須有足夠的故障電流增量才可，否則即為區外故障電流互感器飽和；

4）區內故障特徵連續性判據：X₁+X₂+X₃+X₄+X₅＞D。此判據說明至少需要4點以上的計算點，才能滿足區內故障動作條件。這要求故障特徵必須有一定的連續性。該判據有一定的抗干擾能力；

5）強幹擾特徵判別：|∑Xk′|≥E，當出現強幹擾時，如按單點計算，只能影響到該點的X值，其它各點不受影響，能有效防止誤動。

實施方式

《抗電流互感器飽和的突變數差流動態追憶判別方法》的母線保護電流互感器飽和突變數差流動態追憶法，其判別過程如下：

①按設定的時間間隔，採集高壓、超高壓設備中某一母線各支路的電流互感器輸出端電流，得到輸出端電流I_1t、I_2t……I_nt，I_1（t+1）、I_2（t+1）……I_n（t+1），I_1（t+2）、I_2（t+2）……I_n（t+2），……，I_1（t+m-1）、I_2（t+m-1）……I_n（t+m-1）。n為該支路電流互感器的序號，m為採樣點數，採樣點數為一個周波內的採樣點數，所述的時間間隔等於每個周波的時間除以採樣點數（T/m）。t+1表示與採樣起始點t相差1個採樣時間間隔時的採樣點時刻，t+2表示與採樣起始點相差2個採樣時間間隔的採樣點時刻，以此類推；而I_1（t+1）、I_2（t+1）……I_n（t+1），則表示測得的各輸出端與採樣起始點t時刻相差1個時間間隔時的輸出端電流，I_1（t+2）、I_2（t+2）……I_n（t+2），則表示測得的各輸出端與採樣起始點t時刻相差2個時間間隔時的輸出端電流，以此類推，I_1（t+m-1）、I_2（t+m-1）……I_n（t+m-1）表示測得的各輸出端與採樣起始點t時刻相差m-1個時間間隔時的輸出端電流。從採樣起始點t時刻開始至採樣結束時刻（t+（m-1）間隔）時刻共測得m個時刻的輸出端電流，即採樣數量為m個。

每個周波內的採樣點數的多少可視數據處理用計算機的速度確定，可為24點，也可大於24點。在少於24點時判別的準確性會受到影響。

②將採集的各支路輸出端電流轉換為相應的數字量i_1t、i_2t……i_nt，i_1（t+1）、i_2（t+1）……i_n（t+1），i_1（t+2）、i_2（t+2）……i_n（t+2），……，i_1（t+m）、i_2（t+m-1）……i_n（t+m-1）。

③將以上t、t+1、t+2、……、t+m-1時刻各支路電流數字量之和減去前一周波對應的時刻即（t-T）、（t+1-T）、（t+2-T）、……、（t+m-1-T）時刻各支路電流數字量之和，然後取絕對值。T為一個周波，i_n（t-T）為i_nt對應前一周波的值，得到t、t+1、t+2、……、t+m-1時刻各支路電流數字量差流突變數絕對值|∑ΔI_φt|、|∑ΔI_φ（t+1）|、|∑ΔI_φ（t+2）|、……、|∑ΔI_{φ（t+m-1）}|：

|∑ΔI_φt|＝|（i_1t+i_2t+……+i_nt）-（i_1（t-T）+i_2（t-T）+……+i_n（t-T）|

|∑ΔI_φ（t+1）|＝|（i_1（t+1）+i_2（t+1）+……+i_n（t+1））-（i_1（t+1-T）+i_2（t+1-T）+……+i_n（t+1-T））|

|∑ΔI_φ（t+2）|＝|（i_1（t+2）+i_2（t+2）+……+i_n（t+2））-（i_1（t+2-T）+i_2（t+2-T）+……+i_n（t+2-T））|

……

|∑ΔI_{φ（t+m-1）}|＝|（i_1（t+m-1）+i_2（t+m-1）+……+i_n（t+m-1）-（i_{1（t+m-1-T）}+i_{2（t+m-1-T）}+……+i_{n（t+m-1-T）}|

同時，將各支路在t、t+1、t+2、……、t+m-1時刻和（t-T）、（t+1-T）、（t+2-T）、……、（t+m-1-T）時刻的電流差的絕對值相加，得到各支路t、t+1、t+2、……、t+m-1時刻電流數字量突變數絕對值之和∑|ΔI_φt|、∑|ΔI_φ（t+1）|、∑|ΔI_φ（t+2）|、……、∑|ΔI_{φ（t+m-1）}|：

∑|ΔI_φt|＝|i_1t-i_1（t-T）|+|i_2t-i_2（t-T）|+……+|i_nt-i_n（t-T）|

∑|ΔI_φ（t+1）|＝|i_1（t+1）-i_1（t+1-T）|+|i_2（t+1）-i_2（t+1-T）|+……+|i_n（t+1）-i_n（t+1-T）|

∑|ΔI_φ（t+2）|＝|i_1（t+2）-i_1（t+2-T）|+|i_2（t+2）-i_2（t+2-T）|+……+|i_n（t+2）-i_n（t+2-T）|

……

∑|ΔI_{φ（t+m-1）}|＝|i_1（t+m-1）-i_{1（t+m-1-T）}|+|i_2（t+m-1）-i_{2（t+m-1-T）}|+……+|i_n（t+m-1）-i_{n（t+m-1-T）}|

以t時刻為判別起始點，將各支路t時刻電流數字量差流突變數絕對值|∑ΔI_φt|除以各支路t時刻電流數字量突變數絕對值之和∑|ΔI_φt|得到各支路t時刻的突變係數X₁。

X₁＝|∑ΔI_φt|/∑|ΔI_φt|

以此類推分別計算出t+1、t+2……t+k-1時刻各支路的突變係數X₂、X₃、……X_K值：

X₂＝|∑ΔI_φ（t+1）|/∑|ΔI_φ（t+1）|

X₃＝|∑ΔI_φ（t+2）|/∑|ΔI_φ（t+2）|

……

X_k＝|∑ΔI_{φ（t+k-1）}|/∑|ΔI_{φ（t+k-1）}|，k的取值範圍為5～m，具體實施時以取5～15範圍內的任一數字為佳。

④如t時刻的突變係數X₁≥A，A為常數，A的取值範圍為0.5～0.8，則置瞬時係數X₁′＝1，如X₁＜A，則置X₁′＝-1，如此類推，得出X₁′、X₂′、X₃′、X₄′……X_k′，將上述k個值累加得到|∑X_k’|。

⑤判別依據：

1）突變數差流形成判別依據：X₁+X₂＜B，B為常數，B的取值範圍為0.95～

1.25；

2）電流互感器飽和拐點判別依據：X₂/X₁＜C，C為常數，C的取值範圍為0.45～

0.70；

3）區內故障特徵連續性判別依據：X₁+X₂+X₃+X₄+X₅＞D，D為常數，D的取

值範圍為2.75～3.15；

4）強幹擾特徵判別依據：|∑Xk′|≥E，E為常數，E的取值範圍為4～7。

⑥判別結論：如突變數信號啟動，且突變數差流形成判據X₁+X₂＜B或電流互感器飽和拐點判據X₂/X₁＜C其中有一項能滿足，則為區外故障電流互感器飽和，保護將迅速發出電流互感器飽和閉鎖信號。如突變數信號啟動，且突變數差流形成判據X₁+X₂＜B以及電流互感器飽和拐點判據X₂/X₁＜C兩項都不滿足，而區內故障特徵連續性判據X₁+X₂+X₃+X₄+X₅＞D以及強幹擾特徵判據|∑Xk′|≥E都能滿足，則說明區內故障發生，突變數差動跳閘。

突變數差流動態追憶法的依據：

1）電力系統發生故障時，可以採用正常運行系統疊加故障系統來分析，對於故障系統來說，等同於在故障點疊加一個電勢的變化量，當為金屬性接地故障時，電勢的變化量就是該點的原有電壓，而發生電阻接地時，電勢的變化量就只是該點的原有電壓的一部分，故障系統其餘無電源點，同時對同一電力系統來說，各支路的正、負、零序的阻抗角大致分別相同，所以各支路的突變數電流具有較好的一致性，同時由於減去了負荷電流分量，故障特徵更明顯。

2）正常運行時，存在著不平衡的電流變化量，但是對一段正常運行的母線來說，如電流變化量較大，則電流變化量差電流和電流變化量制動電流之比X應該是較小的值，但是，在電流變化量較小時，由於採樣和計算的誤差，電流變化量差電流和電流變化量制動電流之比X可能離散值較大，不足以作為計算依據。突變數差流動態追憶法將以突變數差流發生時刻的短路水平，追蹤突變數差流的形成和發展過程，從而避免正常運行的不平衡電流和負荷波動對判別的影響。

按每周波（20毫秒）24點（即m＝24）採集電流互感器輸出端電流，並以模數轉換的方式將輸出端電流由模擬量轉換為數字量，再利用這些數字量進行相應的計算。

突變數差流形成判據：X₁+X₂＜B和電流互感器飽和拐點判據：X₂/X₁＜C對突變數差流形成都有一個時間及量的要求，由於區內故障和區外故障的差流形成和啟動是不同步的，所以要想進入區內故障，則故障點必須有足夠的故障電流增量才可，否則即為區外故障電流互感器飽和。

區內故障特徵連續性判據：X₁+X₂+X₃+X₄+X₅＞D。此判據說明至少需要4個以上的連續採樣計算點，才能滿足區內故障動作條件。這要求故障特徵必須有一定的連續性。該判據有一定的抗干擾能力。

強幹擾特徵判別：|∑Xk′|≥E，當出現強幹擾時，如按單點採樣計算，只能影響到該點的突變係數X值，其它各點不受影響，能有效防止誤動。

實施例

以電力系統母線保護設備為例，該母線接線方式為單母線保護，共8單元，它具有8個電流互感器。

1、按每周波m＝24點的採樣間隔採集高壓、超高壓設備中的各支路電流互感器輸出端電流，得到輸出端電流I_1t、I_2t……I_8t，I_1（t+1）、I_2（t+2）……I_8（t+1），I_1（t+2）、I_2（t+2）……I_8（t+2），……，I_1（t+23）、I_2（t+23）……I_8（t+23）等。

2、將採集的輸出端電流轉換為相應的數字量i_1t、i_2t……i_8t，i_1（t+1）、i_2（t+1）……i_8（t+1），i_1（t+2）、i_2（t+2）……i_8（t+2），……，i_1（t+23）、i_2（t+23）……i_8（t+23）。

3、將以上t時刻各電流互感器電流之和減去前一周波對應的時刻即t-T時刻各電流互感器電流之和，然後取絕對值（T為一個周波20毫秒，i_n（t-T）為i_nt對應前一周波的值），得到差流突變數絕對值|∑ΔI_φt|：

|∑ΔI_φt|＝|（i_1t+i_2t+……+i_8t）-（i_1（t-T）+i_2（t-T）+……+i_8（t-T）|

同時，將各電流互感器電流在t時刻和t-T時刻的電流差的絕對值相加，得到各電流互感器突變數絕對值之和∑|ΔI_φt|：

∑|ΔI_φt|＝|i_1t-i_1（t-T）|+|i_2t-i_2（t-T）|+……+|i_8t-i_8（t-T）|

以t時刻為起始點，根據前述計算公式，再依次計算t+1、t+2……t+9時刻的差流突變數絕對值|∑ΔI_φ（t+1）|、|∑ΔI_φ（t+2）|、……|∑ΔI_φ（t+9）|以及突變數絕對值之和∑|ΔI_φ（t+1）|、∑|ΔI_φ（t+2）|……∑|ΔI_φ（t+9）|，再按下式計算出十個突變係數X的值：

X₁＝|∑ΔI_φt|/∑|ΔI_φt|

X₂＝|∑ΔI_φ（t+1）|/∑|ΔI_φ（t+1）|

X₃＝|∑ΔI_φ（t+2）|/∑|ΔI_φ（t+2）|

……

X₁₀＝|∑ΔI_φ（t+9）|/∑|ΔI_φ（t+9）|

4、如X₁≥0.65，則置X₁′＝1，如X₁＜0.65則置X₁′＝-1，如此類推，得出X₁′、X₂′、X₃′、……X₁₀′，將上述10個值累加得到|∑X_k’|。

5、將以上計算結果作如下判據計算：

1）突變數差流形成判別：X₁+X₂

2）電流互感器飽和拐點判別：X₂/X₁

3）區內故障特徵連續性判別：X₁+X₂+X₃+X₄+X₅

4）強幹擾特徵判別：|∑X_k’|

6、結果判別：如突變數信號啟動，且突變數差流形成判據X₁+X₂＜1.15或電流互感器飽和拐點判據X₂/X₁＜0.55其中有一項能滿足，則電流互感器飽和，保護將迅速發出電流互感器飽和閉鎖信號。如突變數信號啟動，且突變數差流形成判據X₁+X₂＜1.15以及電流互感器飽和拐點判據X₂/X₁＜0.55兩項都不滿足，而區內故障特徵連續性判據X₁+X₂+X₃+X₄+X₅＞2.95以及強幹擾特徵判據|∑Xk′|≥5都能滿足，則說明區內故障發生，突變數差動跳閘（此判據關係圖見附圖1）。

榮譽表彰

2009年，《抗電流互感器飽和的突變數差流動態追憶判別方法》獲得第六屆江蘇省專利項目獎優秀獎。