CN100416961C - 一种电力网络保护的方法 - Google Patents

Abstract

一种电力网络保护的方法，是在电力网络的不同电压等级之间设置变压器保护，在每一相同电压等级中设置由开关级微机、变电站级微机、调度级微机所构成的微机网络保护，在所述的三级微机网络保护中，开关级微机确定是否出现故障以及故障种类，执行来自站用机和调度机的跳闸指令，变电站级微机验证故障的存在，存在时确定故障是否在母线，调度级微机确定故障是否在线路，母线故障时，双母线的变电站级微机再确定其在某段母线，最后由开关级微机执行跳闸。由于在电网的不同电压等级之间是变压器联接，在此处发生故障时，有变压器的纵联差动保护瞬间跳闸，在变压器外的各电压等级内发生故障时，由各微机网络判断后直接使有关开关瞬间跳闸，因而，整个电力网络没有保护空白，不存在保护死区，并且故障处理迅捷、准确。

Description

一种电力网络保护的方法

一、技术领域

本发明涉及电力网络运行安全保证的技术。

二、背景技术

电力网络在运行中，由于外界(如雷击、鸟害、大雾等)、内部(如绝缘老化、损坏、操作等)的原因，可能引起各种故障或不正常工作状态。最常见的同时也是最危险的故障，是相间短路和接地短路。一旦出现这些情况，各路电流都涌向短路点，使电路电流突然增大，而使相关区域的电压大幅下降，各发电厂之间并列运行的稳定性遭到破坏。突然增大的电流产生的热效应可烧毁设备，发生电压大幅下降区域的用户正常的生产、工作会受影响、损失，而电网运行中一旦某处稳定性遭到破环，会使系统产生振荡，甚至使其瓦解。因此，对电力网络的运行，须采取积极措施尽可能消除其发生的故障的可能性，同时如故障一旦发生，要尽快将故障设备从电网脱离，力求缩小事故范围，保证无故障设备正常运行。

为此便产生了各种各样的继电保护。如：以短路电流增加和短路时电压降低为判据的电流和电压保护；发生不对称短路时以负序电流和负序电压为判据的负序电流负序电压保护以及以零序电流和零序电压为判据的零序电流和零序电压保护；以电流和电压或零序电流、电压的乘积为判据的方向保护；以电压除以电流的商为判据的阻抗保护等等。所有这些保护都有各自的适应范围，都不是那么理想。如方向保护，在接近保护安装处短路时，电压为零，零乘任何数都为零，这就是死区。其它的保护判据是依大小划分的，确定的界面不可能很清楚。如在线路尾端发生短路时，很难分清是本线路还是邻近的线路，为了区分就要引入时间环节，用跳闸时间增加0.5秒来躲过，这样一级一级的延长跳闸时间。当达到发电机出口开关时可能要延长5～6秒钟，也就是说在发电机出口附近短路时，发电机要经5～6秒才跳闸，这对发电机的寿命将造成很大的影响。这种用时间来提高选择性的办法，却使快速性下降。还有差动和高频保护，它们的选择性和快速性都很强，但条件要求苟刻，不是任何条件下都可以设置。现有的各种保护装置，除上述的都有其局限性外，还存在一个共同特征，这就是判据为事先设定的动作值，称为定值。而定值的设置要躲过正常和异常运行时的参数变化的影响。如正常运行时的最大负荷电流、保护范围外短路时电流互感器不平衡电流、交流回路断线等，这样又使得保护装置的灵敏度降低。对阻抗保护，当发生电压回路断线、系统发生振荡等情况时，是无法用改变定值大小来躲过，为此则要装断线和振荡闭锁，使保护装置复杂化。总之，到目前为止尚没有一种统一的简单的理想的保护方式实现对电网所有地方的短路故障快速准确地切除。

三、发明内容

本发明的目的，是提供一种采用电网运行时电路随时产生的参量的比较为判据，具有高度灵敏性准确性和快速性且简单统一的电力网络保护的方法。

为实现上述目的，本发明所提供的电力网络保护的方法是：在电力网络的不同电压等级之间设置变压器保护，在每一相同电压等级中设置由开关级微机(下简称开关机)、变电站级微机(下简称站用机)、调度级微机(下简称调度机)所构成的三级微机网络保护，在所述的三级微机网络保护中，开关机使用判据I和判据II确定是否出现故障以及故障种类，执行来自站用机和调度机的跳闸指令，站用机使用判据III和判据IV验证故障是否存在，故障存在时用判据V确定故障是否在母线，调度机使用判据V确定故障是否在线路，母线故障时，站用机再使用判据VI确定故障在某段母线，所述判据，其表达式分别为：

判据I  I_ФФmax-1.25I_T＞ΔI_zD              (1)

式中   I_ФФmax——相间电流半波积分的最大值

       I_T——计算时前一个周波的相间电流值

       ΔI_zD——设定的相间电流变化量

判据II I₀＞I_z0                             (2)

式中   I₀——零序电流值

       I_z0——设定的零序电流值

当开关机运算中出现满足式(1)时，表明出现了相间短路故障，出现满足式(2)时，表明出现了接地短路故障；

判据III    U_ФФ＜0.7U_H              (3)

式中       U_ФФ——相间电压值

           U_H——额定相间电压值

判据IV     U_o＞U_zo                   (4)

式中       U_o——零序电压值

           U_zo——设定的零序电压值

当站用机运算中出现满足式(3)时，表明确实出现了相间短路故障，出现满足式(4)时，表明确实出现了接地短路故障；

判据V $\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\stackrel{\·}{{\mathrm{\ΣI}}_i}}}\right|>1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left|{\stackrel{\·}{I}}_i\right|---\left(5\right)$

式中

——流过开关的事故电流的矢量(事故电流为相间短路电流或/和接地短路电流)

n——参加运算的开关数

i——参加运算的开关的序号，i＝1，2，……n

该判据，用于站用机时，参加运算的开关为该站除母联开关外的全体开关；用于调度机时，参加运算的开关为某线路的两端开关，

当站用机对参数的运算满足式(5)时，表明故障在母线，当调度机对参数的运算满足式(5)时，表明故障在某线路上；

判据VI $|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\stackrel{\&CenterDot;}{{\mathrm{\&Sigma;I}}_i}}}|>\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\stackrel{\&CenterDot;}{{\mathrm{\&Sigma;I}}_i}}}\right|$ 或者 $|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\stackrel{\&CenterDot;}{{\mathrm{\&Sigma;I}}_i}}}|<\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\stackrel{\&CenterDot;}{{\mathrm{\&Sigma;I}}_i}}}\right|---\left(6\right)$

式中

——流过母联开关的事故电流矢量

——流过开关的事故电流矢量

n——参加运算的开关数

i——参加运算的开关的序号，i＝1，2，……n

若 $|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i}}|>\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i}}\right|$

则  故障在母联电流互感器同名端侧母线

若 $|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i}}|<\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i}}\right|$

则  故障在非同名端侧母线。

根据本发明，各个电压等级的微机网络保护中各级微机的工作是，

各开关机：

从电流互感器上取信号，以判据I和判据II实时检测本开关的电流运行参数，并向所属站用机且经其向所属调度机传递该参数；运算出现故障参数时，判明是相间短路故障还是接地短路故障，并将故障信息通报站用机且经其通报所属调度机，使该两级机进入事故跳闸程序；准备并执行来自站用机或调度机的跳闸指令。

各站用机：

从电压互感器上取信号，以判据III和判据IV实时检测本站电压运行参数；接收并向所属调度机传递所辖开关机的参数，接到故障信息并满足判据III和判据VI后进入事故跳闸程序并通报所属调度机；以判据V对所接收的各开关机的事故参数进行运算，判明故障是否在母线，若是母线故障，单母线的向该母线开关机发出跳闸指令，双母线的再以判据VI进行运算确定在其中哪一母线，向该母线开关机发出跳闸指令；若故障不在母线，传递所属调度机发出的对本站某线路开关机的跳闸指令。

各调度机：

接收所辖站用机传递的参数；接到故障信息后进入事故跳闸程序；以判据V根据各站用机传递的事故参数，分别对各线路两端的开关机参数进行运算确定故障位置，向故障线路两端的站用机发出该线路开关机跳闸的指令。

构成各电压等级的微机网络保护的各级微机，除实现上述的保护功能外，对电网正常运行时的各种管理功能、运行异常告警功能、重合闸功能及事件报告、事故报告及波形的整理等没有任何影响。

本发明所使用的判据的有效性分析：

关于判据I、III和判据II、IV

由于电网发生短路故障时具有电流突然增大电压大幅降低的特点，因而使用电压降低和电流变化量来判断是否出现短路，而电流变化量又可区别于电网由于负荷增加、大型设备设入、电网发生振荡等引起的电流变化量。当电流变化量大于且电压低于电网安全的门坎值时，即确定为故障，须立即采取跳闸处理。本发明所采用的电流变化量门坎值就是设定的相间电流变化量ΔI_zD，其值小于最小短路电流变化量而大于振荡时可能引起的最大电流变化量；所采用的电压门坎值就是设定的0.7倍的额定电压值。当相间电流的半波积分最大值I_ФФmax与它前一个周波的电流值I_T的1.25倍的差大于相关门坎值，相间电压低于相关门坎值，即满足式(1)和式(3)时，就表明相间短路故障发生。

当电网发生单相接地短路时，零序电压比较稳定，而零序电流值会较小，使ΔI_zD的灵敏度不够，因而还要设定一个灵敏度更高的门坎，这就是设定零序电流值I_zo。在正常情况下不应有零序电流，但有时因负荷不平衡，电流互感器的不平衡电流也会使开关流过小量的零序电流，因而门坎I_zo其值大于正常情况下的不平衡电流值。由于正常情况的不平衡电流值很小，所以门坎值I_zo比门坎值I_zD小，因而灵敏度高。这样当采集到的零序电流I_o大于门坎I_zo时，即满足式(2)且零序电压满足式(4)时，就表明接地短路故障发生。

关于判据V

参见图5。设联接母线A和母线B之间的线路C上D₁点发生相间短路，此时从A、B两端经开关1和开关1′向D₁点注入短路电流

和

是由A端的电源供给，

是由B端的电源供给，事故前A端电源与B端电源是同步的，事故时由于电网电压降低，电网负荷减小，带动发电机的汽轮机的转速增加，离事故点近的负荷降得多转速增得快，反之即反。汽轮机的正常转速是3000转/分，极限转速为3600转/分，这就是说，事故时

和

的角差不超过60°，而且方向皆为流出母线是正。对线路C，参加运算的开关为开关1和开关1′，

的矢量和按角差60°算，据三角形余弦定理有：

故 $|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1^{\&prime;}}|>1/K\left(\right|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1|+|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1^{\&prime;}}\left|\right)$

其中1/2≥1/K＞1/10

考虑微机运算方便，选1/K＝1/2，以下同

故有 $|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1^{\&prime;}}|>1/2\left(\right|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1|+|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1^{\&prime;}}\left|\right)$

即 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i>1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$ (n＝2，i为1，1′)

设D₁发生接地短路，线路C上，

和

方向仍均为流出母线是正，对线路C有 $|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1^{\&prime;}}|>1/2\left(\right|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1|+|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1^{\&prime;}}\left|\right)$

也是 $|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i>1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i|$ (n＝2，i为1，1′)

若电网正常，对线路C，流入的电流等于流出的电流，

则 $|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1^{\&prime;}}|=0<1/2\left(\right|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1|+|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1^{\&prime;}}\left|\right)$

即 $\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|<1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$ (n＝2，i为1，1′)

若线路C外的D₂点短路，线路C上，均向D₂点注入，

的方向为流入母线A是负，

的方向为流出母线B是正，对线路C有

$|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1^{\&prime;}}|=0<1/2\left(\right|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1|+|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{1^{\&prime;}}\left|\right)$

也是 $\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|<1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$ (n＝2，i＝1，1′)

设母线A上D₂点发生相间短路，此时流过开关1、开关2……开关n的电流均向D₂注入，方向为流入母线是负，且各电源的角差小于60°，因此对于母线A有

$|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_2+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_n|>1/2\left(\right|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1|+|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_2|+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;+|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_n\left|\right)$

即 $\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|>1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$ (i＝1，2……n)

设D₂点发生接地短路，母线A上

方向均为流入母线是负，对母线A有

$|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_2+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_n|>1/2\left(\right|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1|+|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_2|+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;+{|\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_n|)$

也是 $\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|>1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$ (i＝1，2……n)

若电网正常，对母线A输入必然等于输出，

即 $\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|=0<1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$ (i＝1，2……n)

若母线A外的D1点发生短路故障，对母线A输入的必然等于输出，

也是 $\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|=0<1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$ (n＝2，i＝1，2……n)

上述分析说明，被判断的电路上有故障的，必然有

$\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|>1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

被判断的电路上无故障的，必然有

$\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|<1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

关于判据VI

该判据用于双母线对进一步确定故障在其中某一母线。参见图6。设双母线中同名端(*端)母线J的D₁点短路，此时，流过开关1、开关2……开关n的短路电流均流入母线，非同名端的母线L的短路电流经母联开关M流入同名端母线J向D₁点注入，各电流的方向均为流入母线的是负，从同名端流出的也是负，对该双母线

$|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i|=|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_2+...+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_n|>|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_2+...+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_n|=\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

故 $|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i|>\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

设双母线中非同名端侧母线L的D₂点短路，此时，流过开关1、开关2……开关n的短路电流均流入母线仍是负，而同名端母线J的短路电流经母联开关M流向非同名端母线L为正，对该双母线

$|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i|=|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_2+...+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_n|>|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_1+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_2+...+{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_n|=\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

即 $|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i|<\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$ (i＝1，2，……n)

上述分析说明，当母联开关电流互感器同名端侧母线短路时，必然有

$|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i|>\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

当母联开关电流互感器非同名端侧母线短路时，必然有

$|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i|<\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

本发明的优点是，由于在电网的不同电压等级之间是变压器联接，在此处发生故障时，有变压器的纵联差动保护瞬间跳闸，在变压器外的各电压等级内发生故障时，由各微机网络判断后直接使有关开关瞬间跳闸，因而，整个电力网络没有保护空白，不存在保护死区。当电网发生故障时，是多组微机共同寻找故障点，因此故障排除迅捷准确；排除故障时，是多台微机协调工作才完成一台开关的跳闸，因此任何单一的元件损坏和故障不可能造成保护误动，可靠性强；判据是采用电网运行时电路随时产生的参量为比较，因此没有要躲过各种运行条件的限制，具有高的灵敏度。本发明将变压器和网络保护相组合取代其它各种保护，使电力网的保护装置简单、一致、规范且经济。

四、附图说明

图1为本发明某电压等级微机网络的设置示意框图；

图2为本发明某电压等级微机网络中开关机的程序框图；

图3为本发明某电压等级微机网络中站用机的程序框图；

图4为本发明某电压等级微机网络中调度机的程序框图；

图5为电力网中某部分电路图；

图6为电力网中某双母线电路图。

五、具体实施方式

下面以图2、图3、图4表述的工作流程作为本发明的应用对本发明作进一步说明。

在电网的不同电压等级之间设置变压器联接，在每一相同电压等级中设置由开关机、站用机、调度机构成的三级微机网络，(如图1所示)，构成三级微机网络的各微机按如下的流程工作：

参见图2，开关机按固定的采样周期接受采样中断进入采样程序，在采样程序中进行每相电流I_Ф、零序电流I₀、模拟量的采集与滤波，计算相间电流I_ФФ和起动判据I和判据II的计算，实时向站用机传送，当满足判据II_ФФmax-1.25I_T＞ΔI_zD和判据II I₀＞I_z0时，通知站用机有故障，并展宽7秒接通出口继电器正电源，并准备接受站用机的跳闸指令，有跳闸指令时执行跳闸，并返回，没有跳闸指令时，回到开始状态。

参见图3，站用机按协议的固定采样周期接受采样中断进入采样程序，对各开关机的相电流I_Ф、零序电流I₀和来自于电压互感器的相间电压U_ФФ、零序电压U_o进行实时采样并向调度机对线路开关的电流数据进行实时输送，以判据III和判据IV进行计算，当满足判据III和判据IV且有开关机报有故障时，通报调度机有故障，同时搜集是否有零序电流I₀及相间短路时的相电流I_Ф，有I₀时以判据V对I₀进行运算，当满足判据V

$\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|>1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

时，表示母线有故障，如果是单母线即指令母线上所有开关跳闸，如果是双母线，再以判据VI进行运算，当运算为

$|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i|>\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

时，指令母联开关电流互感器同名端侧的母线开关跳闸，反之指令非同名端母线开关跳闸；若无I₀时，以判据V对I_Ф进行运算，满足判据V

$\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|>1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

时，是单母线的，指令母线上所有开关跳闸，是双母线的，再以判据VI

$|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i|>/<\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

进行运算，当运算为

$|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i|>\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

时，指令同名端母线开关跳闸，反之，指令非同名端开关跳闸。运算不满足判据V，准备接受调度机的跳闸指令，有某开关跳闸指令时，向开关机传递该指令，无开关跳闸指令，返回开始状态。

参见图4，调度机按协议的固定采样周期接受采样中断进入采样程序对各站线路开关机进行数据采集，有站报有故障时，收集是否有零序电流I0或者相间短路时的相电流I_Ф，有I₀时，以判据V逐条对各线路I₀进行运算，当出现满足判据V

$\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|>\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

时，发出该线路两端的开关机跳闸的指令，无I₀时，以判据V对各线路相电流

逐条进行运算，出现满足判据V

$\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|>\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

时，发出该线路两端的开关机跳闸的指令，回到开始状态。

Claims (2)

1. 一种电力网络保护的方法，其特征是：在电力网络的不同电压等级之间设置变压器保护，在每一相同电压等级中设置由开关级微机、变电站级微机、调度级微机所构成的三级微机网络保护，在所述的三级微机网络保护中，开关级微机使用判据I和判据II确定是否出现故障以及故障种类，执行来自变电站级微机和调度级微机的跳闸指令，变电站级微机使用判据III和判据IV验证故障是否存在，存在时用判据V确定故障是否在母线，调度级微机使用判据V确定故障是否在线路，母线故障时，变电站级微机再使用判据VI确定故障在某段母线，所述判据I～VI的表达式分别为：

判据I  I_ΦΦmax-1.25I_T＞ΔI_zD

式中   I_ΦΦmax--相间电流半波积分最大值

       I_T--计算时前一个周波的相间电流值

       ΔI_zD--设定相间电流变化量

判据II I₀＞I_z0

 式中  I₀--零序电流值

       I_z0--设定零序电流值

当开关级微机运算中出现满足判据I时，表明出现了相间短路故障，出现满足判据II时，表明出现了接地短路故障；

判据III  U_ΦΦ＜0.7U_H

式中     U_ΦΦ--相间电压值

         U_H--额定相间电压值

判据IV   U_o＞U_zo

式中     U_o--零序电压值

         U_zo--设定的零序电压值

当变电站级微机运算中出现满足判据III时，表明确实出现了相间短路故障，出现满足判据IV时，表明确实出现了接地短路故障；

判据V $\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|>1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

式中

--流过开关的事故电流的矢量

n--参加运算的开关数

i--参加运算的开关的序号，i＝1，2，......n

判据V，用于变电站级微机时，参加运算的开关为该变电站除母联开关外的全体开关；用于调度级微机时，参加运算的开关为某线路的两端开关，

当变电站级微机对参数的运算满足判据V时，表明故障在母线，当调度级微机对参数的运算满足判据V时，表明故障在母线外某线路上；

判据VI $|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i|>\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$ 或者 $|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i|<\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

式中

--流过母联开关的事故电流矢量

--流过开关的事故电流矢量

n--参加运算的开关数

i--参加运算的开关的序号，i＝1，2，......n

若 $|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i|>\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

则  故障在母联开关电流互感器同名端侧母线；

若 $|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i|<\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

则  故障在非同名端侧母线。

2. 根据权利要求1的一种电力网络保护的方法，其特征是，所述三级微机网络保护的工作流程是：

开关级微机按固定的采样周期接受采样中断进入采样程序，在采样程序中进行相电流I_Φ、零序电流I₀模拟量的采集与滤波，计算相间电流I_ΦΦ和起动判据I和判据II的计算，实时向变电站级微机传送相电流I_Φ、零序电流I₀，当满足判据I：I_ΦΦmax-1.25I_T＞ΔI_zD和判据II：I₀＞I_z0时，通知变电站级微机有故障，并展宽7秒接通出口继电器正电源，并准备接受变电站级微机的跳闸指令，有跳闸指令时执行跳闸，并返回，没有跳闸指令时，回到开始状态；

变电站级微机按协议的固定采样周期接受采样中断进入采样程序，对各开关级微机的相电流I_Φ、零序电流I₀和来自于电压互感器的相间电压U_ΦΦ、零序电压U_o进行实时采样并向调度级微机对线路开关的电流数据进行实时输送，以判据III和判据IV进行计算，当满足判据III或判据IV且有开关级微机报有故障时，通报调度级微机有故障，同时搜集是否有零序电流I₀及相间短路时的相电流I_Φ，有零序电流I₀时以判据V对零序电流I₀进行运算，当满足判据V

$\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|>1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

时，表示母线有故障，如果是单母线即指令母线上所有开关跳闸，如果是双母线，再以判据VI进行运算，当运算为

$|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i|>\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

时，指令母联开关电流互感器同名端侧的母线开关跳闸，反之指令非同名端母线开关跳闸；若无零序电流I₀，以判据V对相电流I_Φ进行运算，满足判据V

$\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|>1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

时，是单母线的，指令母线上所有开关跳闸，是双母线的，再以判据VI进行运算，当运算为

$|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_m+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i|>\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

时，指令同名端母线开关跳闸，反之，指令非同名端母线开关跳闸，运算不满足判据V，准备接受调度级微机的跳闸指令，有某开关跳闸指令时，向开关级微机传递该指令，无开关跳闸指令，返回开始状态；

调度级微机按协议的固定采样周期接受采样中断进入采样程序对各站线路开关级微机进行数据采集，有站报有故障时，收集是否有零序电流I₀或者相间短路时的相电流I_Φ，有零序电流I₀时，以判据V逐条对各线路零序电流I₀进行运算，当出现满足判据V

$\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|>1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

时，发出该线路两端的开关机跳闸的指令，无零序电流I₀时，以判据V对各线路相电流I_Φ逐条进行运算，出现满足判据V

$\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|>1/2\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

时，发出该线路两端的开关机跳闸的指令，回到开始状态。

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