CN102074936A - 基于故障暂态过程协调各差动继电器动作特性的方法 - Google Patents

Abstract

基于故障暂态过程协调各差动继电器动作特性的方法，交流采样：获得母线各支路的电流采样值；获得母线各支路刀闸位置；根据母线接线形式，各支路刀闸位置，计算大差差流，I母小差差流，II母小差差流；如母线处于分列状态，将大差比例制动系数降为0.3。本发明保证母线各种区内故障时能可靠动作。

Description

基于故障暂态过程协调各差动继电器动作特性的方法

技术领域

本发明涉及母线保护采样值差动继电器、突变量差动继电器、相量差动判别方法。 

背景技术

相比变电站其它一次设备，母线发生故障的几率要小的多，但与之连接的线路却常因各种原因而引发线路故障。因此，对母线保护来说，区外故障远多于区内故障。因此必须将母线区外故障的装置的可靠性放在首位，尤其是母线保护区外故障CT饱和时，虽然母线差动保护有专门的抗CT 饱和判据，但是这些判据长于判别较强的CT 饱和，通常在CT 饱和程度较深的时候能够发挥作用。较浅程度的CT 饱和与一般的CT 传变不平衡，靠母线差动保护自身的比例制动能力防止误动。受到这一因素的牵制，制动系数取值通常限制在0.5~0.7，才能满足区外可靠制动的要求。 

提高了母线保护区外故障时的制动性，必然会降低母线区内故障时的灵敏度，虽然母线保护灵敏度要求相对线路和变压器保护而言较低，但由于母线保护运行方式的多样性和特殊性，必须折衷考虑做到同时兼顾区外故障高制动性和区内故障灵敏度的要求。 

既往的做法主要考虑了通过联络开关连接的两条母线，在联络开关断开的情况下，弱电源侧母线发生故障或有流出电流的情况时，大差比例差动元件的灵敏度不够，因此大差比例差动元件的比例制动系数有高低两个定值。联络开关处于合闸位置、投单母或刀闸双跨时大差比率差动元件采用比例制动系数高值，而当母线分列运行时自动转用比例制动系数低值。小差比例差动元件则固定取比例制动系数高值。 

以上这些做法参见下列文献： 

《RCS-915AB 型微机母线保护装置技术和使用说明书》，南京南瑞继保电气有限公司

《BP-2B 微机母线保护装置技术说明书》，深圳南瑞科技股份有限公司。

发明内容

　发明目的 

　本发明的目的是：除了考虑母线大差高灵敏度要求外，还要能够满足母线各种区内故障时的灵敏度要求，同时不降低区外故障的可靠性。

技术方案 

　为了解决以上技术问题，本发明提出了基于故障暂态过程协调各差动继电器动作特性的方法，其特征是：综合系统暂、稳态过程中支路电流和差流的谐波特征、母线实际运行方式、母线区内外故障发生时的突变量差流和突变量制动电流动作时序，协调采样值差动、突变量差动、相量差动的比例制动特性，兼顾了区外故障高可靠性和区内故障高灵敏度的要求。具体方法如下：

基于故障暂态过程协调各差动继电器动作特性的方法，包括：交流采样获得母线各支路的电流采样值；获得母线各支路刀闸位置；根据母线接线形式，各支路刀闸位置，计算大差差流，I母小差差流，II母小差差流；其特征在于，如母线处于分列状态，将大差比例制动系数降为0.3。

本发明的进一步技术方案可以是当系统发生扰动时，通过突变量制动电流和突变量差流的时序关系进行判断当前是否为区内故障，当突变量制动电流和突变量差流同时出现时，判为区内故障；当突变量差流滞后于突变量制动电流时，判为非区内故障；如果为区内故障，维持突变量差动和相量差动比例制动系数不变，将采样值差动继电器的取点条件放宽。 

本发明的进一步技术方案可以是所述采样值差动继电器的取点条件放宽为R=46，S=40；R、S是差流采样值的个数。 

本发明的进一步技术方案可以是： 

1）计算计入大差的各支路电流总谐波含量，当各支路电流总谐波含量均较小时，将相量差动和采样值差动的比例制动系数降为0.25；

2）计算计入I母小差的各支路电流总谐波含量，当各支路电流总谐波含量均较小时，将相量差动和采样值差动的比例制动系数降为0.25；

3）计算计入II母小差的各支路电流总谐波含量，当各支路电流总谐波含量均较小时，将相量差动和采样值差动的比例制动系数降为0.25；

4）计算大差差流总谐波含量，如果大差各支路总谐波含量和大差差流总谐波含量均较小时，将大差相量差动和采样值差动的比例制动系数降为0.25，同时将采样值差动取点条件放宽为R=46，S=36。

有益效果 

1) 利用电流采样值进行支路有无流判断，排除了线路弱馈电流或负荷电流对支路谐波判断的干扰。

2)在系统判断为区内故障时，放宽采样值差动取点条件，保证母线各种区内故障时能可靠动作。 

3)扫描各支路电流和差流谐波含量，排除区外故障CT饱和的可能，降低比例制动系数，保证母线各种区内故障灵敏度要求的同时不降低区外故障的可靠性。 

具体实施方式

下面结合双母线接线实例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。 

无论是采样值差动继电器、突变量差动继电器还是基于付氏算法的相量差动继电器，一般均为带比例制动特性的差动继电器，其基本形式一般为 

                         （1）

                         （2）

对于突变量差动，

为突变量差流幅值，为差动启动门槛，

为突变量制动电流幅值，

为制动系数；同时满足式（1）和式（2），即开放突变量差动继电器；

对于相量差动，为差流基波幅值，

为制动电流基波幅值，

为制动系数，同时满足式（1）和式（2），即开放相量差动继电器；

对于采样值差动，

为当前点采样值差流瞬时值，

为采样值制动电流瞬时值，

为制动系数，采样值差动继电器采用，即当R个差流采样值中有S个点同时满足式（1）和式（2）即开放采样值差动继电器，R、S是差流采样值的个数。

由上所述，对母线保护主要考虑在区外故障和区外故障CT饱和时保持足够的制动性，所以制动系数一般取得较高。如果在判断出当前为区内故障或当前为非CT饱和状态时，则可适当降低比例制动系数，或放宽采样值差动R和S的取点条件，只要按躲开区外故障最大不平衡电流整定即可，因此上述问题的关键在于区内故障和区外饱和的判断。 

本发明采用时差法进行区内故障判断，通过突变量制动电流和突变量差流的时序关系进行判断当前是否为区内故障，当突变量制动电流和突变量差流同时出现时，判为区内故障；当突变量差流滞后于突变量制动电流时，判为非区内故障。 

区外故障CT饱和时，支路二次电流和差流会出现波形缺损和畸变，其结果等效于工频电流上叠加了高次谐波的电流信号，本发明通过计算总谐波含量来反映高次谐波在二次电流中所占的比例，从而反应该支路是否发生饱和，谐波计算公式如式1所示，当满足式（3）时判断该为非饱和支路。 

                         （3） 

其中

为差流谐波幅值，

为差流基波幅值，为谐波制动系数。

上述扫描支路谐波判别饱和的方法，会受弱馈线路和负荷电流的影响，本发明以区外故障CT 2ms暂态饱和时支路二次电流瞬时最大值作为有流门槛，当一周波内支路电流任一点采样值大于该门槛时，根据式（3）进行谐波判断该支路是否饱和；当小于该门槛时，直接判断该支路为非饱和支路。 

综合以上因素，差动继电器特性调整方法如下： 

1)交流采样：获得母线各支路的电流采样值。

2)获得母线各支路刀闸位置。 

3)根据母线接线形式，各支路刀闸位置，计算大差差流，I母小差差流，II母小差差流。 

4)根据当前母联开关位置判断母线处于分列状态还是并列状态，如母线处于分列状态，将大差比例制动系数降为0.3。 

5) 当系统发生扰动时，根据差法判断当前扰动是否为母线区内故障，如果为母线区内故障，维持突变量差动和相量差动比例制动系数不变，但将采样值差动继电器的取点条件放宽为R=46，S=40。 

6)计算计入大差的各支路电流总谐波含量，当各支路电流总谐波含量均较小时，将相量差动和采样值差动的比例制动系数降为0.25。 

7)计算计入I母小差的各支路电流总谐波含量，当各支路电流总谐波含量均较小时，将相量差动和采样值差动的比例制动系数降为0.25。 

8)计算计入II母小差的各支路电流总谐波含量，当各支路电流总谐波含量均较小时，将相量差动和采样值差动的比例制动系数降为0.25。 

9)计算大差差流总谐波含量，如果大差各支路总谐波含量和大差差流总谐波含量均较小时，将大差相量差动和采样值差动的比例制动系数降为0.25，同时将采样值差动取点条件放宽为R=46，S=36。 

Claims (4)

1.基于故障暂态过程协调各差动继电器动作特性的方法，交流采样：获得母线各支路的电流采样值；获得母线各支路刀闸位置；根据母线接线形式，各支路刀闸位置，计算大差差流，I母小差差流，II母小差差流；其特征在于，如母线处于分列状态，将大差比例制动系数降为0.3。

2.根据权利要求1所述的基于故障暂态过程协调各差动继电器动作特性的方法，其特征在于，当系统发生扰动时，通过突变量制动电流和突变量差流的时序关系进行判断当前是否为区内故障，当突变量制动电流和突变量差流同时出现时，判为区内故障；当突变量差流滞后于突变量制动电流时，判为非区内故障；如果为区内故障，维持突变量差动和相量差动比例制动系数不变，将采样值差动继电器的取点条件放宽。

3.根据权利要求2所述的基于故障暂态过程协调各差动继电器动作特性的方法，其特征在于，所述采样值差动继电器的取点条件放宽为R=46，S=40；R、S是差流采样值的个数。

4.根据权利要求1或者2或者3所述的基于故障暂态过程协调各差动继电器动作特性的方法，其特征在于，

1）计算计入大差的各支路电流总谐波含量，当各支路电流总谐波含量均较小时，将相量差动和采样值差动的比例制动系数降为0.25；

2）计算计入I母小差的各支路电流总谐波含量，当各支路电流总谐波含量均较小时，将相量差动和采样值差动的比例制动系数降为0.25；

3）计算计入II母小差的各支路电流总谐波含量，当各支路电流总谐波含量均较小时，将相量差动和采样值差动的比例制动系数降为0.25；

4）计算大差差流总谐波含量，如果大差各支路总谐波含量和大差差流总谐波含量均较小时，将大差相量差动和采样值差动的比例制动系数降为0.25，同时将采样值差动取点条件放宽为R=46，S=36。