CN102109563A - 单母线三分段ct回路信息检测及校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单母接线母线CT回路信息检测及校正方法，该分析方法主要包括获取测量值及参数、电流换算、正确性修正以及修正后的判断、输出结论、算法基本理论验证和结论(幅值平衡的条件下)等步骤。本发明分析结果可靠，准确性大幅提高；操作简单，安全可靠。

Description

单母线三分段CT回路信息检测及校正方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统回路接线分析方法，具体涉及一种单母线三分段CT回路信息检测及校正方法。

背景技术

对于母线差动保护，要计算输入线路的合成矢量及输出线路的合成矢量。当所有线路都满足相角平衡，即相与相之间相差120°，并且相序相同。同时输入线路合成矢量和输出线路合成矢量每相的矢量和为零时，即幅值相等、角度相差180°即可判定接线是正确的。

综合两种方式归纳出接线正确的条件是：

1)电源侧合成矢量与负荷侧合成矢量(或输出线路合成矢量和输入线路合成矢量)的矢量和为零(即幅值相等、相角相差180°)；

2)所有线路满足相角平衡，即相与相之间相差120°；

3)所有线路相序相同且都是正序，即在向量图中顺时针依次显示为A、B、C。

当接线错误时，输入线路与输出线路的矢量和不为零，根据实测的相量图可以判断出接线错误的地方。

接线错误的情况下一般有两种基本情况，一为某相的极性接反，如火线误接到零线，零线误接到火线；二为某两相之间接错，如A相误接到B相，B相误接到A相，从而导致电源侧与负荷侧的矢量和不为零。

如果某相的极性接反，将会导致线路三相间相位不平衡。如果某两相间相互接错，将会导致线路相序错误。

那么，理论上只要进行平衡修正和相序修正，将这两类基本错误修正，再根据电源侧与负载侧的矢量和不为零就可以得到正确的线路电流参数值，然后再与原数据对比即可得到接线错误的位置。

继电保护线路接线的正确与否，直接影响供电系统的正常运行。对继电保护线路接线的正确性及时作出分析，是变电站投建、检修中必不可少的重要环节，目前电力系统的继电保护线路接线正确性分析，主要靠人工进行枛工作人员要经过大量的计算，手工绘制电流向量图，然后再根据计算结果和向量图得出继电保护线路接线分析的结果。整个分析过程计算量大，且需要工作人员根据经验进行判断，故存在效率低、误差大的缺点。传统人工方法分析继电保护线路接线正确性的流程如下：

1)获取数据：获取母线差动保护各线路各相的电流幅值、相位数据及相关参数。一般通过电力测量仪器获得，如使用双钳伏安相位表。

2)计算电流：先计算各线路的平衡系数，然后再根据平衡系数对电流幅值进行换算。

3)绘制向量图：根据电流幅值、相位等参数手工绘制向量图。

4)分析判断：根据转换后的电流值以及向量图判断接线正确性，如果接线错误需分析纠正方法。根据输出线路和输入线路合成矢量应该大小相等、方向相反的基本条件判断接线是否正确。如果不正确，则由工作人员根据经验进行判断，给出纠正方案，此步没有标准的流程，完全由工作人员素质决定，如果没有经验，那么判断费时费力，且对于较复杂的错误情况很难判断出来。

传统的继电保护线路接线分析的人工方法，存在下述缺点或不足：

1、分析结果可靠性以及准确性差。由于没有统一的操作规程，所以操作存在一定的随意性；另外，工作人员业务水平的高低、客观环境因素等，都会影响分析的准确性。

2、对操作人员的业务能力要求高。操作人员既要熟悉电力系统理论知识，并要具备丰富的实践经验，方能判断出继电保护线路接线是否正确，继而分析出错在哪里、如何修正。

3、工作复杂程度高，工作效率低。分析判断过程中数据计算量大，人工操作工作效率低，费时费力，且在复杂的操作流程和大量的数据计算过程中，难免发生错误。

发明内容

本发明有效解决了传统的继电保护线路接线分析人工操作时分析结果可靠性以及准确性差、对操作人员的业务能力要求高、工作复杂程度高，工作效率低的问题。

本发明的技术方案如下：

3)根据已经换算的母线差动保护各线路测量值判断接线是否正确？如果正确则执行步骤6)；如果不正确则执行步骤4)；

4)进行第一次修正，并进行判断：第一次修正包括参考线路修正、各线路相角平衡修正以及相角正序修正；第一次修正进行完毕之后，判断接线方式是否正确？若是，则进行步骤6)；若否，则进行步骤5)；

5)进行第二次修正并进行判断：

5.1)修正：通过对线路进行旋转角度修正，修正后进行步骤5.2)；

5.2)判断：若接线正确则进行步骤6)；若接线不正确，则返回步骤5.1)继续进行修正；

6)生成修正后的电流有效值，并保存满足正确性条件时的修正值；

7)输出分析结果。

上述电力继电保护线路中的接线分析方法在步骤3)之前还包括：

1)获取母线差动保护线路测量值及参数：

母线差动保护线路测量值及参数包括各线路的电流有效值及相位、各线路CT变比、线路所在母线、线路供电方式及线路编号。

上述电力继电保护线路中的接线分析方法在步骤1)和步骤3)之间还包括：

2)根据母线参数对母线差动保护线路测量值进行换算，其具体实现方式是：

2.1)用线路的N相电流修正该线路的A、B、C相电流；

2.2)计算母线各线路的平衡系数；

2.3)根据母线各线路的平衡系数换算该线路的电流有效值；

2.4)将所有电流相位减去用户输入的参考相功率角；

2.5)判断参考电压是否是Ua，如果是则直接执行步骤2.6)；如果不是则将参考电压转换为Ua后再执行步骤2.6)；

上述步骤5.2)之后还包括：

5.3)如果在步骤5.1)和步骤5.2)的循环过程中对所有线路都依次旋转了6次进行修正判断后依然不能满足正确性条件，则无法对其进行分析直接跳至步骤7)。

上述步骤2.2)中对于母线差动保护的平衡系数的计算方法是：各线路的CT变比视为其平衡系数；同时保证所有线路的平衡系数不大于4，即找出平衡系数最大的线路，将其平衡系数设为4，再将其他线路的平衡系数转换。

上述步骤4)中参考线路修正的具体实现方式是：直接将A相相位设为0°、B相设为120°、C相设为240°，或根据其三相电流相位判断错误使用对应的方法进行修正。

上述步骤4)中对于某一线路进行相角平衡修正时，首先判断是否有某一相与其他两相间的相位都是60°？如果是，则进行修正，如果不是，则不进行修正；其修正的具体实现方式是：找出三相电流中的中间相，即与其他2个夹角为60°的相，然后给中间相相角加180°。

上述步骤4)中对于某一线路进行相角正序修正时，首先判断三相相位中B相相位是否等于A相相位加120°？如果是，则不需要修正；如果不是，则要进行修正，其修正的具体实现方式是：交换A、B两相的相位即可完成修正。

上述步骤5)中，以旋转角度方式进行修正时，其具体实现修正及判断过程是：以60°为间隔在一个周期内循环旋转，每次旋转一个线路，一次旋转60°，每次旋转后进行一次正确性判断，如果满足正确条件，则执行步骤6)；如果不满足则进行步骤5)继续旋转，直至满足正确性条件为止；若所有线路都依次旋转完毕依然不能满足正确性条件，即无法判断接线是否正确则进行步骤7)。

上述步骤7)中生成的分析结果是：接线正确、接线错误或无法判断。

上述步骤7)是输出分析结果，如果结果为接线错误则进一步输出错误情况，即将步骤6)修正后的电流有效值与步骤2)保存的参数进行比较，然后生成分析结果。

上述步骤7)中生成的分析结果是接线错误时，进一步输出各线路各相的接线状态。

上述步骤7)中，根据输出的接线状态对错误情况进行纠正。对于某线路而言其各相的接线状态分别有：

A相有：A相接线正确、A相与B相接反、A相与C相接反、A相极性接反、A相与B相接反且当前B相极性接反、A相与C相接反且当前C相极性接反；

B相有：B相接线正确、B相与A相接反、B相与C相接反、B相与A相接反且当前A相极性接反、B相极性接反、B相与C相接反且当前C相极性接反；

C相有：C相接线正确、C相与A相接反、C相与B相接反、C相与A相接反且当前A相极性接反、C相与B相接反且当前B相极性接反、C相极性接反。

本发明的优点是：

1、分析结果可靠，准确性大幅提高。本发明所提供的电力系统中继电保护线路的接线分析方法进行两次修正并进行判断，最终形成的分析结果中会给出完善的错误情况及纠正方案，无需再人为进行判断，其分析结果可靠性明显比传统的分析方法强，并且不受工作人员主观素质以及客观环境因素等方面影响，使得分析结果的准确性大幅提高。

2、操作简单，安全可靠。本发明使电力继电保护回路接线分析工作简单化，只需要进行简单测量即可自动分析并给出结果，对工作人员技术水平要求大幅降低。

具体实施方式

接线分析的具体流程如下：

1、获取测量值及参数：

通过仪表测量获得母线差动保护线路各线路的电流(A、B、C、N)有效值及相位。在测量时需选定一个参考电压，所测的所有线路的电流相位是指被测电流相对于此参考电压的相位。参考电压可在测量时由操作者自行选择，参考电压一旦选定，在测量完成前不可更改。

在进行分析前输入母线参数。

对于母线差动保护线路：包含各线路CT变比、各线路所在母线、各线路供电方式，及各线路编号(用于绘制向量图)；输入所选的参考线路(即参考电压所在的线路)、参考电压，参考相功率角(即参考电压所在相的功率角，来自测量回路)。

2、电流换算：

2.1)用N相电流修正A、B、C相电流。

在三相不平衡时N相会产生电流，理想情况下，使用N相修正A、B、C三相，可使三相平衡。修正过程即给A、B、C三相的电流矢量分别加上N相电流矢量即可。

2.2)计算平衡系数。

对于母线差动保护，由于各线路电压等级相同，所以可将各线路的CT变比视为其平衡系数；同时保证所有线路的平衡系数不大于4，即找出平衡系数最大的线路，将其平衡系数设为4，再将其他线路的平衡系数转换。

2.3)根据平衡系数换算电流有效值。

将各线路电流乘以其对应的平衡系数。如上例中，则将各线路(A、B、C三相，下同)所测电流幅值乘以其平衡系数。

2.4)根据选项进行电流幅值调整。

2.4.1)给所有电流相位减去参考相功率角。

如果参考线路接线正确，那么给所有电流相位减去参考相功率角后，其参考相电流相位应为0°。

2.4.2)将参考电压转换为Ua。

在测量时可以根据现场情况选择任一电压作为参考，那么参考电压有可能是Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca之一，需将参考相转换为Ua，以方便后续分析。

根据电力系统原理有5种情况：Ub滞后Ua120°，Uc滞后Ua240°，Uab滞后Ua330°，Ubc滞后Ua90°，Uca滞后Ua210°。

转换方式为：根据选择的参考电压，将所有的电流相位都加上对应的角度即可。具体如下：

当参考电压为Ub时，参考线路A相电流相角为-120°，那么只要对所有线路各相都加上120°，即可将参考电压转换为Ua；

当参考电压为Uc时，A相相角为-240°，给各线路各相加240°。

当参考电压为Uab时，A相相角为30°，给各线路各相加330°。

当参考电压为Ubc时，A相相角为-90°，给各线路各相加90°。

当参考电压为Uac时，A相相角为-210°，给各线路各相加210°。

3、第一次正确性修正以及修正后的判断。

3.1)首先是在未进行任何修正的时候判断接线是否正确。

对于母线差动保护线路：需要先根据输入的参数判断是单母线三分段还是单母线。

如果是单母线，则如果满足下述三个条件即表示相位平衡，则证明接线正确，直接跳转到第5步输出结果；如果不满足，则证明接线错误，那么需要先将转换过的电流值保存一个副本作为原始值(用于输出结果)，然后进入第3.2步；

正确条件：

条件1，所有线路相序相同且都是正序，即在向量图中顺时针依次显示为A、B、C；

条件2，所有线路满足相角平衡，即相与相之间相差120°；

条件3，电源侧与负荷侧的幅值相等、相角相差180°(即矢量和为零)。此处指纵差。

如果是单母线三分段：则需要同时满足小差一平衡，小差二平衡，大差平衡，则证明接线正确，直接跳转到第5步输出结果；如果不满足，则证明接线错误，那么需要先将转换过的电流值保存一个副本作为原始值(用于输出结果)，然后进入第3.2步。其中小差一平衡指母线一中的所有线路满足上述三个条件；小差二平衡指母线二中的所有线路满足上述三个条件；大差平衡指母线一及母线二的所有线路满足上述三个条件。

3.2)当不能满足3.1中的正确性条件时，则需要对以下内容进行修正，然后判断其接线是否正确：

3.2.1)参考线路修正。由于参考线路是参考电压所在的线路，并且已经将参考电压转换为Ua，且对所有电流参数都已减去了其功率角。所以，理想状态下参考线路A相应该为0°，B相为120°，C相为240°。根据这些条件可以将接线错误的参考线路直接修正正确，修正方法有两种：

A)直接将A相相位设为0°，B相设为120°，C相设为240°。

B)针对每一错误情况分别进行不同的修正，对于单一线路的错误情况有47种，每种错误情况下的相位都与其它错误情况不同，所以根据其三相电流相位可以判断其错误情况，并使用对应的方法进行修正。

实现方式：采用状态码的方式。先假设6个角度状态，并用整数表示：0°时，状态码为0；60°为1；120°为2；180°为3；240°为4；300°为5。然后对各相进行对比，得到其角度的状态码，再根据状态码做对应的修正。如：接线正确的情况下，A相为0°，状态码为0，B相120，状态码为2，C相240°，状态码为4；那么得到此线路的状态码为024，再做对应的处理即可对参考线路进行正确的修正。

3.2.2)相角平衡修正。是指依次对除参考线路外的其他所有线路进行修正。相位平衡是指某线路的三相幅值相等，相位互成120°，或者说，在三相电流幅值相等时三相的矢量和为零。在此处判断时不考虑幅值相等，只判断相位是否互成120°，如果互成120°则认为平衡。

3.2.3)相角正序修正。是指依次对除参考线路外的其他所有线路进行修正。正序是指A相超前B相120°，B相超前C相120°，C相超前A相120°。

4、第二次正确性修正以及修正后的判断。

5、输出结论。

6.算法基本理论验证和结论(幅值平衡的条件下)。

Claims (6)

1.一种单母线三分段CT回路信息检测及校正方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)获取母线差动保护线路测量值及参数，对母线差动保护线路测量值进行换算；其中，母线差动保护线路测量值及参数包括各线路的电流有效值及相位、各线路CT变比、线路所在母线、线路供电方式及线路编号。

3)根据已经换算的母线差动保护各线路测量值判断接线是否正确？如果正确则执行步骤6)；如果不正确则执行步骤4)；

4)进行第一次修正，并进行判断：第一次修正包括参考线路修正、各线路相角平衡修正以及相角正序修正；第一次修正进行完毕之后，判断接线方式是否正确？若是，则进行步骤6)；若否，则进行步骤5)；

5)进行第二次修正并进行判断：

5.1)修正：通过对线路进行旋转角度修正，修正后进行步骤5.2)；

5.2)判断：若接线正确则进行步骤6)；若接线不正确，则返回步骤5.1)继续进行修正；

6)生成修正后的电流有效值，并保存满足正确性条件时的修正值；

7)输出分析结果，分析结果是：接线正确、接线错误或无法判断。

2.根据权利要求1所述的CT回路信息检测及校正方法，其特征在于：步骤2)具体实现方式是：

2.1)用线路的N相电流修正该线路的A、B、C相电流；

2.2)计算母线各线路的平衡系数；

2.3)根据母线各线路的平衡系数换算该线路的电流有效值；

2.4)将所有电流相位减去用户输入的参考相功率角；

2.5)判断参考电压是否是Ua。

3.根据权利要求2所述的CT回路信息检测及校正方法，其特征在于：步骤7)中，根据输出的接线状态对错误情况进行纠正；对于某线路而言其各相的接线状态分别有：

A相有：A相接线正确、A相与B相接反、A相与C相接反、A相极性接反、A相与B相接反且当前B相极性接反、A相与C相接反且当前C相极性接反；

B相有：B相接线正确、B相与A相接反、B相与C相接反、B相与A相接反且当前A相极性接反、B相极性接反、B相与C相接反且当前C相极性接反；

C相有：C相接线正确、C相与A相接反、C相与B相接反、C相与A相接反且当前A相极性接反、C相与B相接反且当前B相极性接反、C相极性接反。

4.根据权利要求3所述的CT回路信息检测及校正方法，其特征在于：所述步骤5.2)之后还包括：

5.3)如果在步骤5.1)和步骤5.2)的循环过程中对所有线路都依次旋转了6次进行修正判断后依然不能满足正确性条件，则无法对其进行分析直接跳至步骤7)。

5.根据权利要求1至4任一所述的CT回路信息检测及校正方法，其特征在于：所述步骤2.2)中对于母线差动保护的平衡系数的计算方法是：各线路的CT变比视为其平衡系数；同时保证所有线路的平衡系数不大于4，即找出平衡系数最大的线路，将其平衡系数设为4，再将其他线路的平衡系数转换。

6.根据权利要求5所述的CT回路信息检测及校正方法，其特征在于：步骤4)中对于某一线路进行相角正序修正时，首先判断三相相位中B相相位是否等于A相相位加120°？如果是，则不需要修正；如果不是，则要进行修正，其修正的具体实现方式是：交换A、B两相的相位即可完成修正。