CN101154801A - 波形跟踪比较法采样值差动 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种波形跟踪比较法采样值差动，主要用于微机继电保护的差动保护计算中，其特征在于：差动电流使用瞬时采样值差流，经滤值滤去直流分量后再取绝对值，数据保留在数据窗里，形成差动电流波形；把差动动作门槛还原成标准的正弦波形再取绝对值形成定值波形，并计算两者之间的相位差，再把该波形移位，用该波形与采样值差流绝对值波形进行同相位比较，连续比较R个点，如有S个点满足条件则动作。本发明效果接近常规的向量差动保护，但动作速度更快，可靠性比一般采样值差动可靠。同时该原理在抗CT饱和、抗励磁涌流、抗干扰方面有很显著的优点。

Description

波形跟踪比较法采样值差动

技术领域

本发明涉及一种新型差动保护原理，具体讲是涉及一种主要应用于微机继电保护装置的差动元件中的波形跟踪比较法采样值差动。

背景技术

目前微机继电保护装置中的差动保护元件所使用的原理主要有常规向量差动和采样值差动。

常规相量差动通过计算动作量和制动量的有效值或平均值构成差动保护判据，因而在稳态过程中，保护制动特性不会因为采样数据窗的移动而发生改变。但这种基于相量的差动保护存在着如下不足：

(1)在遇到很大的干扰脉冲而出现个别坏数据时，其有效值或平均值会很大，易造成保护的误动；

(2)CT饱和也是造成常规相量差动保护不正确动作的原因之一，当引入差动回路的CT出现严重饱和时，将产生较大的差流有效值，在一定条件下就可能引起差动保护误动；

(3)基于相量的差动保护，其计算相量需要一定的数据窗，导致在一个周波后才能发出跳闸指令，这对于严重内部故障，动作时间略显不够快。

采样值差动对每一个时刻的采样值进行差动判别，在连续R次判别中如有S次满足判据，则输出动作信号。它的优点是：

(1)在遇到一个甚至几个坏数据时，只要坏数据的个数小于S，保护均不会误判；

(2)从CT特性看，即使CT饱和比较严重，在过零点附近也会有一段线性传变区，只要合理地选择S、R值，就可保证外部故障时，满足动作判据的点数不足S点；

(3)采样值差动保护最快动作时间为故障后的S个采样点发跳闸指令，S的取值小于一个周波采样点数，所以其动作速度一般快于常规相量差动保护。

但与常规相量差动保护不同，采样值差动的动作需靠重复性判别来实现，又由于采样值的离散性，采样初相角的不同使得采样值差动在动作电流大小的确定上存在一个模糊区。具体来说就是存在一个区间[a，b]，当工频电流有效值I满足I＞a时，采样值差动能可靠动作，当I＜b时，采样值差动能保证不误动，但当a＜I＜b时，采样值差动却处于临界状态，可能动作也可能不动作，具体要根据工频电流的相位而定。模糊区的存在又使得采样值差动不可靠。在实际应用中如果S和R值的选取不恰当就可能引起误动。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提出了一种新颖的思路，提供了一种充分结合了常规向量差动和采样值差动的优点，同时又尽量避免两者的缺点的波形跟踪比较法采样值差动。

为达到以上目的，本发明是采用以下的技术方案来实现的：

一种波形跟踪比较法采样值差动，其特征在于：差动电流使用瞬时采样值差流，经滤值滤去直流分量后再取绝对值，数据保留在数据窗里，形成差动电流波形；把差动动作门槛还原成标准的正弦波形再取绝对值形成定值波形，并计算两者之间的相位差，再把该波形移位，用该波形与采样值差流绝对值波形进行同相位比较，连续比较R个点，如有S个点满足条件则动作。

前述的波形跟踪比较法采样值差动，其特征在于所述的差动动作门槛为动作定值的有效值或幅值。

本发明的有益效果是：该原理效果接近常规的向量差动保护，但动作速度更快，可靠性比一般采样值差动可靠。同时该原理在抗CT饱和、抗励磁涌流、抗干扰方面有很显著的优点。

附图说明

图1是式 $\left|{\stackrel{\·}{I}}_d\right|\≥I_{d0}$ 采样值波形比较图；

图2是外部故障两侧经TA传变后的二次电流波形图；

图3是外部故障经TA传变后的差流示意图；

图4是变压器励磁涌流波形示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作具体的介绍如下：

常规向量差动一般由差动电流采样值经付氏变换求取差动电流的有效值或幅值，再用该值与差动动作门槛比较；一般采样值差动是采用数据窗内的差流绝对值采样点和一个常量(即一根直线)来进行比较，由于采样初相角的不同可能会存在模糊区；本原理则是：差动电流使用瞬时采样值差流，经滤值滤去直流分量后再取绝对值，数据保留在数据窗里，形成差动电流波形，把差动动作门槛(有效值或幅值)还原成标准的正弦波形再取绝对值形成定值波形，并计算两者之间的相位差，再把该波形移位，用该波形与采样值差流绝对值波形进行同相位比较，连续比较R个点，如有S个点满足条件则动作。由于采用的是绝对值比较，有半个周波的数据窗就可表征差动电流的特性，因此动作速度要比常规向量快，由于采用了相位移位，进行的是两组波形的同相位比较，因此本原理没有模糊区，比一般采样值差动可靠。

判据说明：

现以差动判据 $\left|{\stackrel{\·}{I}}_d\right|\≥I_{d0}$ 来进行详细说明。参见图1：

常规差动的一般判据：

$\left|{\stackrel{\·}{I}}_d\right|\≥I_{d0}$ I_d0-最小动作电流，

--差动电流向量值。

如果将I_d0还原成标准的正弦波数据则为：

|i_d0(nΔT)|＝|I_d0sin(ωnΔT)|；ΔT--采样间隔，n＝0，1，2....为采样点假设差流采样值为：

$\left|i_d\left(\mathrm{n\ΔT}\right)\right|=\left|{\stackrel{\·}{I}}_d\right|\left|\sin (\mathrm{\ωn\ΔT}+\mathrm{\α})\right|;$ α--采样初始角。

找出初始角为α的I_d0正弦波数据：

|i_d0(nΔT+α)|＝|I_d0sin(ωnΔT+α)|；

则式 $\left|{\stackrel{\·}{I}}_d\right|\≥I_{d0}$ 和式 $\left|{\stackrel{\·}{I}}_d\right|\left|\sin (\mathrm{\ωn\ΔT}+\mathrm{\α})\right|\≥\left|I_{d0}\sin (\mathrm{\ωn\ΔT}+\mathrm{\α})\right|$ 是等效的。

因此，对于 $\left|{\stackrel{\·}{I}}_d\right|\≥I_{d0}$ 式的判据，如果用基于波形跟踪比较法的采样值差动表示则为：

|i_d(nΔT)|≥|I_d0sin(ωnΔT+α)|；α--采样初始角

使用本发明可达到以下有益效果：

(1)、抗TA饱和

如图2、图3所示，当被保护元件存在外部故障时，可能由于短路电流大而导致T A饱和，使传变到二次侧的电流波形发生畸变，从而产生较大的差流，这时，常规的向量差动需要添加抗饱和判据来闭锁差动。波形跟踪比较法的采样值差动，则可利用电流过零点附近TA不会饱和，差流很小，此处的点处于动作电流id0波形的下方，如取数据窗为半个周波，如R＝24、S＝22，必能躲开外部故障时T A饱和产生的不平衡差流。

(2)、鉴别变压器励磁涌流

参见图4，励磁涌流波形在一个周期内由于间断角的存在会有几点不满足采样值差动动作条件，此时若取一较大的数据窗进行判别，则涌流波形不能出口，而内部故障时由于仅在过零点附近使采样值差动条件不满足，故能达到出口条件。

(3)、抗采样中出现的坏点

保护装置在现场运行中，由于各种电磁干扰存在，可能会使装置AD采样数据出现极大点，该极大点可引起付氏原理差流幅值的大幅度变化，如不专门处理可能会出现误动。而基于波形比较法的采样值差动，用采样值差流波形与标准波形比较，仅仅有几个采样点畸变，不会满足出口条件。

以上已以较佳实施例公布本发明如上，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或等效变换等方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.波形跟踪比较法采样值差动，其特征在于：差动电流使用瞬时采样值差流，经滤值滤去直流分量后再取绝对值，数据保留在数据窗里，形成差动电流波形；把差动动作门槛还原成标准的正弦波形再取绝对值形成定值波形，并计算两者之间的相位差，再把该波形移位，用该波形与采样值差流绝对值波形进行同相位比较，连续比较R个点，如有S个点满足条件则动作。

2.根据权利要求1所述的波形跟踪比较法采样值差动，其特征在于所述的差动动作门槛为动作定值的有效值或幅值。

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