CN101483332A - 采样值差流启动的相量差动保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采样值差流启动的相量差动保护方法，其特征在于采用采样值差动保护作为差动保护的启动条件，采用相量差动保护作为差动保护的动作条件，当上述两个条件同时满足时，差动保护出口动作。本发明结合采样值差动保护和相量差动保护各自的优点，将采样值差动保护作为启动判据，将相量差动保护作为动作判据，在提高相量差动保护的抗干扰能力的同时，保持了相量差动保护的高计算精度和判断精度的优点，很好地防止误动，又能切实地起到保护作用。

Description

采样值差流启动的相量差动保护方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统的差动保护方法，具体讲是涉及一种采样值差流启动的相量差动保护方法，属于电力系统自动化控制技术领域。

背景技术

相量差动保护是电力设备的重要继电保护。相量差动保护的原理是利用一连续时间段的数据窗，采用滤波算法滤除谐波分量计算出各支路电流的工频相量，利用电流工频相量形成差动电流和制动电流进行差动保护判断。该判据的特点是采用相量值进行计算，通过继电保护的动作量和制动量的大小关系来确定保护是否出口。但是继电保护装置通常运行于很强的电磁干扰中，测量数据可能受到破坏性干扰，导致相量差动保护错误判断误动。相量差动保护的优点是：受谐波和非周期分量的影响较小，计算结果精确度较高，对保护门槛的计算较为准确；缺点是：在干扰比较强的条件下，易造成保护误动。

采样值差动保护的原理是对每一时刻的电流采样值进行差动判断，在连续R次判别中如有S次满足判据，则保护动作。该判据的特点是电流采用瞬时采样值，通过连续判断同一采样时刻的采样值的大小是否满足R-S判据，从而确定保护是否出口。采样值差动保护的优点是：抗干扰能力强；缺点是：计算精度略低，存在着动作模糊区，动作和判断精确度较差。以上这些现有技术可参见下列书籍及文献：

《发电机变压器继电保护应用》王维俭著中国电力出版社2005年1月第一章第二节比率制动式纵差保护；第四节标积制动式纵差保护；

《采样值差动保护动作特性的研究》杨经超，尹项根等著中国电机工程学报2003 23(9)，71-77。

上述的这两种保护方法的缺点都较为明显，目前还没有一种较为理想的能同时满足计算高精度和高抗干扰能力的保护方法。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于根据以上背景技术，提供一种结合上述两种差动保护的优点，在提高相量差动保护的抗干扰能力的同时，保持其高计算和判断精度的优点的采样值差流启动的相量差动保护方法。

为了实现上述目的，本发明是采取以下的技术方案来实现的：

一种采样值差流启动的相量差动保护方法，其特征在于采用采样值差动保护作为差动保护的启动条件，采用相量差动保护作为差动保护的动作条件，当上述两个条件同时满足时，差动保护出口动作。

前述的采样值差流启动的相量差动保护方法，其特征在于所述的采用采样值差动保护作为差动保护的启动条件，利用同一时刻流入被保护设备的电流采样值进行差动计算判断，电流采样值经相加得到采样值差动电流，经过制动算法得到采样值制动电流，如果在连续的R点中有S点满足采样值差动电流大于采样值制动电流的条件，即满足启动条件。

根据上述，采样值差动电流 $i_d=\left|\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{i}_j\right|,$ 采样值制动电流i_r＝Max(|i₁|，|i₂|，.....|i_m|)(以最大侧制动为例)，当i_d-ki_r>0时，即满足启动条件；其中：i₁～i_m为1至m侧经过调整后的同名相基波电流在同一时刻的采样值，i_d代表采样值差动电流，i_r代表采样值制动电流，k为制动斜率。

前述的采样值差流启动的相量差动保护方法，其特征在于所述的采用相量差动保护作为差动保护的动作条件，利用所有流入被保护设备的电流的工频相量进行差动计算判断，电流工频相量经相加后取模值得到差动电流，经制动算法得到制动电流，如果差动电流大于制动电流，即满足动作条件。

根据上述，差动电流 $I_d=\left|\underset{n=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{I}_n\right|,$ 制动电流 $I_r=\mathrm{Max}(\left|I_1\right|,\left|I_2\right|,.....\left|\stackrel{\·}{I_m}\right|)$ (以最大侧制动为例)，当I_d-kI_r>I_d0时，即满足动作条件；其中：I₁～I_m为1至m侧经过调整后的同名相基波电流相量，I_d代表差动电流，I_r代表制动电流。

本发明的有益效果：本发明结合采样值差动保护和相量差动保护各自的优点，将采样值差动保护作为启动判据，将相量差动保护作为动作判据，在提高相量差动保护的抗干扰能力的同时，保持了相量差动保护的高计算精度和判断精度的优点，很好地防止误动，又能切实地起到保护作用。

附图说明

图1为电力设备正常运行时受到脉冲干扰的电流波形示意图；

图2为被保护电力设备外部故障时存在谐波和非周分量影响的电流波形示意图；

图3为被保护设备内部发生相间故障同时存在谐波和非周期分量的电流波形示意图；

图4为本发明的采样值差流启动的相量差动保护方法的逻辑框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作具体的介绍。

由于相量差动保护在保护装置受到脉冲干扰时，易发生误动；采样值差动保护存在着动作模糊区，动作和判断精确度较差，影响保护的动作灵敏度。因此，本发明分析采样值差动保护的特点，由于动作速度快，可以作为启动条件判据；相量差动保护采用滤波算法，对动作电流以及制动电流计算精确，可以作为动作条件判据；将上述两种方法相结合，当两条件同时满足时，才能使保护出口动作。

基于相量差动原理的动作判据见公式(1)-(3)，其中：I₁—I_m为1至m侧经过各种调整(如Y/△变换、平衡系数)后的同名相基波电流相量，I_d代表差动电流，I_r代表制动电流。

差动电流： $I_d=\left|\underset{n=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{I}_n\right|---\left(1\right)$

制动电流： $I_r=\mathrm{Max}(\left|I_1\right|,\left|I_2\right|,.....\left|\stackrel{\·}{I_m}\right|)$ (以最大侧制动为例)  (2)

其动作判据为：I_d-kI_r>I_d0(I_d0为动作门槛，k为制动斜率)  (3)

基于采样值差动原理的启动判据见公式(4)-(6)，其中：i₁～i_m为1至m侧经过各种调整后的同名相基波电流在同一时刻的采样值，i_d代表采样值差动电流，i_r代表采样值制动电流。

采样值差动电流： $i_d=\left|\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{i}_j\right|---\left(4\right)$

采样值制动电流：i_r＝Max(|i₁|，|i₂|，.....|i_m|)(以最大侧制动为例)  (5)

其动作判据为：i_d-ki_r>0(k为制动斜率)  (6)

该技术方案，既可以提高保护的抗干扰能力，又保证了计算和动作的准确性。采样值差流启动的相量差动保护，能在继电保护装置受到错误测量电流数据干扰时保证保护的可靠性和灵敏性。

这种继电保护的特征是：抗错误测量电流数据干扰能力强，对谐波和非周期分量抑制能力强，电流的计算和动作门槛的判断准确，保护灵敏度高。

下面简要分析在各种运行工况下受到干扰时，本发明的判断情况：

1)被保护电力设备正常运行时，由于各种原因使得继电保护装置受到脉冲信号干扰，如图1所示。根据本发明，由于相量差动原理在执行算法时，受到一两个过大的脉冲信号干扰，有可能使得大脉冲信号进入数据窗后，算出的相量值满足相量差动动作条件，但由于采样值差动的R-S取值原理的先天优势，使得这种个别脉冲干扰不会满足采样值差流启动条件，所以保护可靠不误动。

2)被保护电力设备外部发生故障时，流过电力设备的电流中，存在着谐波和非周期分量，如图2所示，无论是采样值差动原理还是相量差动原理都不符合保护动作条件。显而易见，采样值差流启动条件和相量差动动作条件都不满足，保护可靠不误动。因此，在保护区外发生故障时，本申请所述的保护原理有足够的选择性保证保护装置不误动。

3)被保护电力设备内部发生相间故障同时受到谐波和非周期分量影响时，如图3所示，无论采样值差流启动条件，还是相量差动动作条件均成立，保护可靠正确动作。因此，在保护区域内发生的故障，保护装置可以灵敏、可靠的切除故障元件。

由上述分析可见，本申请所述的采样值差流启动的相量差动保护方法，结合了采样值差动和相量差动的优点，消除了两者的缺点，使得无论在被保护设备正常运行受到干扰，还是被保护设备区外发生故障的情况下，该方法有足够的选择性和可靠性来保证保护装置不误动；被保护设备发生故障时，该保护可及时的，灵敏的切除故障设备。使用该方案可以进一步的提高继电保护装置的性能。保护逻辑框图如图4所示。

上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1、采样值差流启动的相量差动保护方法，其特征在于采用采样值差动保护作为差动保护的启动条件，采用相量差动保护作为差动保护的动作条件，当上述两个条件同时满足时，差动保护出口动作。

2、根据权利要求1所述的采样值差流启动的相量差动保护方法，其特征在于所述的采用采样值差动保护作为差动保护的启动条件，利用同一时刻流入被保护设备的电流采样值进行差动计算判断，电流采样值经相加得到采样值差动电流，经过制动算法得到采样值制动电流，如果在连续的R点中有S点满足采样值差动电流大于采样值制动电流的条件，即满足启动条件。

3、根据权利要求1所述的采样值差流启动的相量差动保护方法，其特征在于所述的采用相量差动保护作为差动保护的动作条件，利用所有流入被保护设备的电流的工频相量进行差动计算判断，电流工频相量经相加后取模值得到差动电流，经制动算法得到制动电流，如果差动电流大于制动电流，即满足动作条件。

Images