CN103746350B - 高灵敏度母线差动保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高灵敏度母线差动保护方法，要解决的技术问题是风电系统母线发生单相故障时，提高差动保护灵敏度。本发明的方法包括：采用固定启动门槛值判据、自适应动作门槛值判据、自适应差动比率判据、电压突变判据、和电流突变判据，对三相电流分别进行判别。本发明与现有技术相比，固定启动门槛值判据启动值非常小，灵敏性高，自适应动作门槛值判据根据风电系统中母线上支路电流负荷大小自适应调整差动动作门槛值，自适应差动比率判据根据故障电流谐波含量情况自适应调节比率制动系数，电压突变判据克服系统故障期间电压有效值门槛值不满足开放条件问题，和电流突变判据确保差动保护动作的正确性及可靠性，显著提高母线差动保护的灵敏度。

Description

高灵敏度母线差动保护方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统母线保护方法，特别是一种风电系统的母线差动保护方法。

背景技术

随着国家对风电清洁能源的支持，启动大量的风电场建设并投入运行。随着风力发电容量的不断增多，风电系统（系统）及设备的运行安全问题逐步被暴露出来。早期建设的风电场35kV系统通常采用中性点不接地或经消弧线圈接地的接地方式，并且通常未配置专门的母线保护装置（保护装置），而依靠线路保护装置相过流Ⅱ段、Ⅲ段保护切除母线故障。如图1所示，中性点不接地或经消弧线圈接地系统的母线在发生单相故障时，故障电流特征不明显，导致线路保护的相过流判据可能存在灵敏度不足的问题，很难在短时间内切除故障。而风力发电机与箱式变电站的电缆接头处由于绝缘程度相对较差，若故障长时间存在，容易引发爆炸导致三相故障，进而拉低系统电压，最终会造成风力发电机脱网。

为避免此类情况的发生，国家电网公司特别对风电场35kV母线的单相接地问题提出了反事故措施（反措）要求。反措中明确要求：对于新建风电场，建议采用经电阻接地方式，并配置母差保护装置。

现有技术以国内应用最广泛的BP系列母差保护装置为例，采用母线差动保护来切除母线故障，母线差动保护由比率差动判据和差动复合电压闭锁判据取“与”进行逻辑判断：

比率差动判据如下：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_d>I_{\mathrm{dset}}\\ I_d>K_r\×(I_r-I_d)\end{array}\right.---\left(1\right)$

式（1）中：I_dset为差动保护启动电流定值，由用户自行整定；K_r为复式比率系数，由保护装置制造厂家内部固定，在母线并列运行时固定取值为1，母线分列运行固定取值为0.3。I_d为母线上除母联、分段电流以外的各元件电流矢量和的绝对值，I_r为母线上除母联、分段电流以外的各元件电流绝对值的和。上述判据除非特殊说明，均为分相判别。

差动复合电压闭锁判据如下：

式（2）中，U_a、U_b、U_c为母线A相、B相、C相相电压，3U₀为母线自产零序电压，U₂为母线负序电压，U_set、U_0set、U_2set分别为相电压闭锁定值、零序电压闭锁定值、负序电压闭锁定值,由母线保护装置内部固定，其中，U_set=0.7U_n，U_n为相电压额定值；U_0set为6V；U_2set为4V。

而采用中性点经高电阻接地的方式，在母线发生单相故障时，相当于经过渡电阻接地，故障电流较小，且有较大的电流流出母线，通常无法达到常规母线差动保护动作条件，导致母线保护拒动。

发明内容

本发明的目的是提供一种高灵敏度母线差动保护方法，要解决的技术问题是风电系统母线发生单相故障时，提高差动保护灵敏度。

本发明采用以下技术方案：一种高灵敏度母线差动保护方法，包括以下步骤：

一、采用固定启动门槛值判据，对三相电流分别进行判别，满足固定启动门槛值判据I_da≥0.05I_n、I_db≥0.05I_n和I_dc≥0.05I_n，I_da为大差回路A相差电流，I_db为大差回路B相差电流，I_dc为大差回路C相差电流，I_n为保护装置电流互感器的二次额定值；

二、采用自适应动作门槛值判据，对三相电流分别进行判别，满足应动作门槛值判据I_ida≥I_dseta、I_idb≥I_dsetb和I_ida≥I_dsetc，I_ida为第i母线小差回路A相差电流，I_idb为第i母线小差回路B相差电流，I_idc为第i母线小差回路C相差电流，I_dseta为A相自适应动作门槛值，I_dsetb为B相自适应动作门槛值，I_dsetc为C相自适应动作门槛值；所述I_dseta、I_dsetb、I_dsetc三相自适应动作门槛值取值方法为：若连接在该母线上的各支路的电流均小于1.2I_n，三相自适应动作门槛值均取值为0.05I_n；若连接在该母线上的各支路的电流均大于等于1.2I_n，三相自适应动作门槛值均取值为0.05倍的大差回路三相和电流；

三、采用自适应差动比率判据，对三相电流分别进行判别，满足自适应差动比率判据I_ida>K_r(I_ira-I_ida)、I_idb>K_r(I_irb-I_idb)和I_idc>K_r(I_irc-I_idc)，I_ida为第i母线小差回路A相差电流，I_idb为第i母线小差回路B相差电流，I_idc为第i母线小差回路C相差电流，K_r为复式比率系数，I_ira为第i母线小差回路A相和电流，I_irb为第i母线小差回路B相和电流，I_irc为第i母线小差回路C相和电流；所述K_r的取值为： $\left\{\begin{array}{cc}{K}_r=0,& D_m=1\\ K_r=0.1,& D_m=2\\ K_r=0.3,& D_m=3\\ K_r=0.6,& D_m=4\end{array}\right.,$ D_m为谐波档位，根据相电流谐波含量占该相基波含量的百分比分档确定取值：

0≤相电流谐波含量占该相基波含量＜10%，D_m=1，

10%≤相电流谐波含量占该相基波含量＜30%，D_m=2，

30%≤相电流谐波含量占该相基波含量＜50%，D_m=3，

相电流谐波含量占该相基波含量≥50%，D_m=4；

四、采用电压突变判据，对三相电流分别进行判别，满足电压突变判据 $\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{U}_{\mathrm{ia}}>0.05U_n\\ \mathrm{\Δ}{U}_{\mathrm{ib}}>0.05U_n\\ \mathrm{\Δ}{U}_{\mathrm{ic}}>0.05U_n\end{array}\right.,$ ΔU_ia为第i条母线A相电压瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，ΔU_ib为第i条母线B相电压瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，ΔU_ic为第i条母线C相电压瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，Un为相电压二次额定值，为

五、采用和电流突变判据，对三相电流分别进行判别，满足和电流突变判据 $\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{I}_{\mathrm{ra}}>-0.2\\ \mathrm{\Δ}{I}_{\mathrm{rb}}>-0.2\\ \mathrm{\Δ}{I}_{\mathrm{rc}}>-0.2\end{array}\right.,$ 采用差动保护，ΔI_ra为大差回路A相和电流瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，ΔI_rb为大差回路B相和电流瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，ΔI_rc为大差回路C相和电流瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量。

本发明的步骤一不满足固定启动门槛值判据，返回重新开始判断。

本发明的步骤二不满足自适应动作门槛值判据，返回重新开始判断。

本发明的步骤三不满足自适应差动比率判据，返回重新开始判断。

本发明的步骤四不满足电压突变判据，返回重新开始判断。

本发明的步骤五不满足和电流突变判据，返回重新开始判断。

本发明的母线保护装置对风电系统中母线A、B、C三相电压和母线上所有连接支路的A、B、C三相电流采样得到采样数据，根据采样数据进行分相计算，得到大差回路三相差电流、大差回路三相和电流、小差回路三相差电流、小差回路三相和电流、三相电压瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量、大差回路三相和电流瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，然后用固定启动门槛值判据、自适应动作门槛值判据、自适应差动比率判据、电压突变判据、和电流突变判据判断。

本发明的母线保护装置对风电系统中母线A、B、C三相电压和母线上所有连接支路的A、B、C三相电流采样，按每周波40点进行。

本发明与现有技术相比，固定启动门槛值判据大差回路三相差电流达到0.05倍In即可启动，即启动值非常小，灵敏性高，自适应动作门槛值判据根据风电系统中母线上支路电流负荷大小自适应调整差动动作门槛值，自适应差动比率判据消除了系统发生区内外故障时CT传变误差及非周期分量对高灵敏差动保护的影响，根据故障电流谐波含量情况自适应调节比率制动系数，电压突变判据使差动保护装置迅速灵敏捕捉到系统发生的变化，克服系统故障期间电压有效值门槛值不满足开放条件问题，和电流突变判据排除CT断线的异常情况对差动保护造成的影响，确保差动保护动作的正确性及可靠性，能够快速切除经大电阻接地系统的母线故障，显著提高母线差动保护的灵敏度。

附图说明

图1为风电场经高电阻接地系统母线故障示意图。

图2为本发明实施例的方法流程图。

图3为本发明实施例的大差回路和小差回路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的高灵敏度母线差动保护方法，在母线保护装置（保护装置）中增加高灵敏度差动保护功能及功能投退控制字，实现中低压中性点不接地或经高阻接地系统中母线区内单相故障情况下母线保护装置可靠性动作。母线保护装置对风电系统中各段母线保护A、B、C三相电压和母线上所有连接支路的A、B、C三相电流，按每周波40点进行采样得到采样数据，根据采样数据进行分相计算，得到大差回路A、B、C三相差电流，大差回路A、B、C三相和电流，小差回路A、B、C三相差电流，小差回路A、B、C三相和电流，A、B、C三相电压瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，大差回路A、B、C三相和电流瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，然后按固定启动门槛值判据、自适应动作门槛值判据、自适应差动比率判据、电压突变判据、和电流突变判据分相进行判别。

如图2所示，本发明的高灵敏度母线差动保护方法，包括以下步骤：

一、保护装置采用固定启动门槛值判据，对A、B、C三相电流分别进行判别。固定启动门槛值判据为：

I_da≥0.05I_n，I_db≥0.05I_n，I_dc≥0.05I_n （3）

保护装置判断满足固定启动门槛值判据，进行步骤二采用自适应动作门槛值判据判断。若不满足固定门槛启动判据，则返回重新开始判断。

式（3）中，I_da为大差回路A相差电流，I_db为大差回路B相差电流，I_dc为大差回路C相差电流，I_n为保护装置电流互感器CT参数中基准CT变比的二次额定电流。

大差回路为除母联支路外，与母线连接的所有支路。大差回路A、B、C三相差电流为除母联支路外，其余各支路的电流矢量和（电流之和）。如图3所示，以双母线为例，第1支路L1为连接第1母线和第2母线的母联支路，第2支路L2、第4支路L4、第6支路L6连接在第1母线上，第3支路L3、第5支路L5、第7支路L7连接在第2母线上。

大差回路A、B、C三相差电流表达式为：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{\mathrm{da}}=\underset{j=2}{\overset{7}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{ja}}\\ I_{\mathrm{db}}=\underset{j=2}{\overset{7}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{jb}}\\ I_{\mathrm{dc}}=\underset{j=2}{\overset{7}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{jc}}\end{array}\right.---\left(4\right)$

式（4）中，I_da为大差回路A相差电流，I_db为大差回路B相差电流，I_dc为大差回路C相差电流，I_ja为第j支路的A相电流，I_jb为第j支路的B相电流，I_jc为第j支路的C相电流。

经高阻接地的风电系统母线上发生单相故障，大差回路A、B、C三相差电流值较小，达不到常规差动电流启动门槛定值。固定启动门槛值判据启动电流定值0.05In，考虑了母线经高阻单相接地故障时，大差回路三相差电流与保护装置CT的二次额定值的变化关系，在母线故障情况下有很大流出电流时仍具有可靠性，大差回路A、B、C三相差电流达到0.05倍In即可启动，即启动值非常小，灵敏性高。

二、保护装置采用自适应动作门槛值判据，对A、B、C三相电流分别进行判别。自适应动作门槛值判据为：

I_ida≥I_dseta，I_idb≥I_dsetb，I_idc≥I_dsetc （5）

保护装置判断满足自适应动作门槛值判据，进行步骤三采用自适应差动比率判据判断。若不满足自适应动作门槛值判据，则返回重新开始判断。

式（5）中，I_ida为第i母线小差回路A相差电流，I_idb为第i母线小差回路B相差电流，I_idc为第i母线小差回路C相差电流，I_dseta为A相自适应动作门槛值，I_dsetb为B相自适应动作门槛值，I_dsetc为C相自适应动作门槛值，I_dseta、I_dsetb、I_dsetc三相自适应动作门槛值取值方法为：若连接在该母线上的各支路的电流均小于1.2I_n，三相自适应动作门槛值均取值为0.05I_n；若连接在该母线上的各支路的电流均大于等于1.2I_n，三相自适应动作门槛值均取值为0.05倍的大差回路A、B、C三相和电流。三相自适应动作门槛值表达式为：

$\begin{array}{c}\left\{\begin{array}{c}{I}_{\mathrm{dseta}}=0.05I_n,I_{\mathrm{ja}}<1.2I_n(j=\mathrm{1,2},...m)\\ I_{\mathrm{dsetb}}=0.05I_n,I_{\mathrm{jb}}<1.2I_n(j=\mathrm{1,2},...m)\\ I_{\mathrm{dsetc}}=0.05I_n,I_{\mathrm{jc}}<1.2I_n(j=\mathrm{1,2},...m)\end{array}\right.\\ \left\{\begin{array}{c}{I}_{\mathrm{dseta}}=0.05I_{\mathrm{ra}},I_{\mathrm{ja}}\&GreaterEqual;1.2I_n(j=\mathrm{1,2},...m)\\ I_{\mathrm{dsetb}}=0.05I_{\mathrm{rb}},I_{\mathrm{jb}}\&GreaterEqual;1.2I_n(j=\mathrm{1,2},...m)\\ I_{\mathrm{dsetc}}=0.05I_{\mathrm{rc}},I_{\mathrm{jc}}\&GreaterEqual;1.2I_n(j=\mathrm{1,2},...m)\end{array}\right.\end{array}---\left(6\right)$

式（6）中，I_ja为第j支路的A相电流，I_jb为第j支路的B相电流，I_jc为第j支路的C相电流（I_ja为母线上连接的各支路的A相电流，I_jb为母线上连接的各支路的B相电流，I_jc为母线上连接的各支路的C相电流），I_n为额定电流，I_ra为大差回路A相和电流，I_rb为大差回路B相和电流，I_rc为大差回路C相和电流。

大差回路A、B、C三相和电流为除母联支路外，其余各支路的电流绝对值之和，大差回路A、B、C三相和电流表达式为：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{\mathrm{ra}}=\underset{j=2}{\overset{7}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|I_{\mathrm{ja}}\right|\\ I_{\mathrm{rb}}=\underset{j=2}{\overset{7}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|I_{\mathrm{jb}}\right|\\ I_{\mathrm{rc}}=\underset{j=2}{\overset{7}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|I_{\mathrm{jc}}\right|\end{array}\right.---\left(7\right)$

式（7）中，I_ra为大差回路A相和电流，I_rb为大差回路B相和电流，I_rc为大差回路C相和电流，I_ja为第j支路的A相电流，I_jb为第j支路的B相电流，I_jc为第j支路的C相电流。

小差回路由连接在一条母线上的各支路组成。如图3所示。小差回路A、B、C三相差电流为连接在该条母线上的各支路的电流之和。

第1母线小差回路A、B、C三相差电流表达式为：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{1\mathrm{da}}=\mathrm{\&Sigma;}{I}_{\mathrm{ja}},j=\mathrm{1,2,4,6}\\ I_{1\mathrm{db}}=\mathrm{\&Sigma;}{I}_{\mathrm{jb}},j=\mathrm{1,2,4,6}\\ I_{1\mathrm{dc}}=\mathrm{\&Sigma;}{I}_{\mathrm{jc}},j=\mathrm{1,2,4,6}\end{array}\right.---\left(8\right)$

第2母线小差回路A、B、C三相差电流表达式为：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{2\mathrm{da}}=\mathrm{\&Sigma;}{I}_{\mathrm{ja}},j=\mathrm{1,3,5,7}\\ I_{2\mathrm{db}}=\mathrm{\&Sigma;}{I}_{\mathrm{jb}},j=\mathrm{1,3,5,7}\\ I_{2\mathrm{dc}}=\mathrm{\&Sigma;}{I}_{\mathrm{jc}},j=\mathrm{1,3,5,7}\end{array}\right.---\left(9\right)$

风电系统负荷变化时，由于常规差动动作门槛值固定不变，会存在系统低负荷运行时，差动保护动作门槛定值灵敏度不足的现象，而在系统重负荷运行时，会出现差动保护动作定值可靠性不足的问题。自适应动作门槛值判据根据风电系统中负荷大小自动调整差动动作门槛值，当负荷较小母线上所有支路电流均小于1.2In时，差流动作门槛值取0.05In；当负荷较大母线上任一支路电流均大于等于1.2In时，差流动作门槛值取0.05倍的大差回路A、B、C三相和电流，该判据解决了系统低负荷运行时差动保护的灵敏度和系统重负荷运行时差动保护的可靠性问题。

三、保护装置采用自适应差动比率判据，对A、B、C三相电流分别进行判别。自适应差动比率判据为：

I_ida>K_r(I_ira-I_ida)，I_idb>K_r(I_irb-I_idb)，I_idc>K_r(I_irc-I_idc) （10）

保护装置判断满足自适应差动比率判据，进行步骤四采用电压突变判断。若不满足自适应差动比率判据，则返回重新开始判断。

式（10）中，I_ida为第i母线小差回路A相差电流，I_idb为第i母线小差回路B相差电流，I_idc为第i母线小差回路C相差电流，K_r为复式比率系数，I_ira为第i母线小差回路A相和电流，I_irb为第i母线小差回路B相和电流，I_irc为第i母线小差回路C相和电流。K_r的取值方式为：

$\left\{\begin{array}{cc}{K}_r=0,& D_m=1\\ K_r=0.1,& D_m=2\\ K_r=0.3,& D_m=3\\ K_r=0.6,& D_m=4\end{array}\right.---\left(11\right)$

式（11）中，D_m为谐波档位，根据相电流谐波含量占该相基波含量的百分比分档确定取值：

0≤相电流谐波含量占该相基波含量＜10%，D_m=1；

10%≤相电流谐波含量占该相基波含量＜30%，D_m=2；

30%≤相电流谐波含量占该相基波含量＜50%，D_m=3；

相电流谐波含量占该相基波含量≥50%，D_m=4。

小差回路A、B、C三相和电流为连接在该条母线上的各支路的电流绝对值之和。

第1母线小差回路A、B、C三相和电流表达式为：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{1\mathrm{ra}}=\mathrm{\&Sigma;}\left|I_{\mathrm{ja}}\right|,j=\mathrm{1,2,4,6}\\ I_{1\mathrm{rb}}=\mathrm{\&Sigma;}\left|I_{\mathrm{jb}}\right|,j=\mathrm{1,2,4,6}\\ I_{1\mathrm{rc}}=\mathrm{\&Sigma;}\left|I_{\mathrm{jc}}\right|,j=\mathrm{1,2,4,6}\end{array}\right.---\left(12\right)$

第2母线小差回路A、B、C三相和电流表达式为：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{2\mathrm{ra}}=\mathrm{\&Sigma;}\left|I_{\mathrm{ja}}\right|,j=\mathrm{1,3,5,7}\\ I_{2\mathrm{rb}}=\mathrm{\&Sigma;}\left|I_{\mathrm{jb}}\right|,j=\mathrm{1,3,5,7}\\ I_{2\mathrm{rc}}=\mathrm{\&Sigma;}\left|I_{\mathrm{jc}}\right|,j=\mathrm{1,3,5,7}\end{array}\right.---\left(13\right)$

式（11）和式（12）中，I_1ra为第1母线小差回路A相和电流，I_1rb为第1母线小差回路B相和电流，I_1rc为第1母线小差回路C相和电流，I_2ra为第2母线小差回路A相和电流，I_2rb为第2母线小差回路B相和电流，I_2rc为第2母线小差回路C相和电流，I_ja为第j条支路的A相电流，I_jb为第j条支路的B相电流，I_jc为第j条支路的C相电流。

采用自适应差动比率判据，在系统母线区内故障时，由于所有支路电流方向一致，小差回路三相差电流与小差回路三相和电流大小相同，制动电流为二者相减为零，此时无论复式比率系数Kr值多大，差动保护比率极易满足；区外故障时，由于所有支路电流流入母线又从母线流出，小差回路三相差电流为零，小差回路三相和电流很大，制动电流很大，此时无论Kr值多小，判据都具有很强的制动特性。自适应差动比率判据有效消除了系统发生区内外故障时CT传变误差及非周期分量对高灵敏差动保护的影响。

四、保护装置采用电压突变判据，对A、B、C三相电流分别进行判别。电压突变判据为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{U}_{\mathrm{ia}}>0.05U_n\\ \mathrm{\&Delta;}{U}_{\mathrm{ib}}>0.05U_n\\ \mathrm{\&Delta;}{U}_{\mathrm{ic}}>0.05U_n\end{array}\right.---\left(14\right)$

保护装置判断满足电压突变判据，进行步骤五采用和电流突变判断。若不满足电压突变判据，则返回重新开始判断。

式（14）中，ΔU_ia为第i条母线A相电压瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，ΔU_ib为第i条母线B相电压瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量ΔU_ic为第i条母线C相电压瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，Un为相电压二次额定值，为

经高阻接地的风电系统母线上发生单相故障时，系统电压有效值变化不大，可能不满足常规差动保护电压开放判据。电压突变判据根据系统从稳态向故障态变化过程中电压瞬时值与前一周波相同时刻瞬时值大小有差异且跌落的特点，使差动保护装置迅速灵敏捕捉到系统发生的变化，有效解决系统故障期间电压有效值门槛值不满足开放条件问题。

五、保护装置采用和电流突变判据，对A、B、C三相电流分别进行判别。和电流突变判据为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&Delta;I}}_{\mathrm{ra}}>-0.2\\ \mathrm{\&Delta;}{I}_{\mathrm{rb}}>-0.2\\ \mathrm{\&Delta;}{I}_{\mathrm{rc}}>-0.2\end{array}\right.---\left(15\right)$

保护装置判断不满足和电流突变判据，则认为该段母线未发生区内故障，闭锁高灵敏差动保护，返回重新开始判断。保护装置判断满足和电流突变判据，则认为该段母线上发生故障，采用差动保护。

式（15）中，ΔI_ra为大差回路A相和电流瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，ΔI_rb为大差回路B相和电流瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，ΔI_rc为大差回路C相和电流瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量。

和电流突变判据根据系统发生母线区内故障时，和电流变大，而CT断线时，和电流变小的特点，排除CT断线的异常情况对差动保护造成的影响，确保差动保护动作的正确性及可靠性。

本实施例中，风电系统为35kV母线保护系统，母线保护装置采用长园深瑞继保自动化有限公司的BP-2C-DL中低压分布式母线保护装置，用C语言实现。

按固定启动门槛值判据对A、B、C三相电流分别进行判别的指令：

按自适应差动比率判据对A、B、C三相电流分别进行判别的指令：

按电压突变判据对A、B、C三相电流分别进行判别的指令：

本发明的方法在保护装置内部固化高灵敏度差动保护启动电流，取0.05In,比传统差动保护小4倍，传统差动保护启动电流由用户整定，为保证可靠性，一般整定值大于0.2In以上，使得高灵敏度差动保护在系统出现不平衡电流时能快速启动。通过自适应的动作门槛定值、自适应的比率判据条件进行综合判断，在系统负荷大时动作门槛定值根据负荷浮动，负荷小时取一个动作最小值，同时增加波形识别判据，可准确判断系统是否发生区内故障。通过电压闭锁采用电压突变判据，与传统差动保护通过电压下降或零负序满足相比，该判据可适应风电场等低电压系统故障时电压下降不大的特点，更加容易满足差动复压开放条件，传统电压闭锁判据为电压低于0.7电压额定值或零序大于6V或负序大于4V，风电系统单相故障时可能无法满足。最后通过和电流突变判据识别是CT断线还是系统区内故障，避免系统扰动对保护造成影响。从而最终提高母线差动保护的灵敏度，增加保护动作的可靠性。

Claims (8)

1.一种高灵敏度母线差动保护方法，包括以下步骤：

一、采用固定启动门槛值判据，对三相电流分别进行判别，满足固定启动门槛值判据I_da≥0.05I_n、I_db≥0.05I_n和I_dc≥0.05I_n，I_da为大差回路A相差电流，I_db为大差回路B相差电流，I_dc为大差回路C相差电流，I_n为保护装置电流互感器的二次额定值；

二、采用自适应动作门槛值判据，对三相电流分别进行判别，满足自适应动作门槛值判据I_ida≥I_dseta、I_idb≥I_dsetb和I_idc≥I_dsetc，I_ida为第i母线小差回路A相差电流，I_idb为第i母线小差回路B相差电流，I_idc为第i母线小差回路C相差电流，I_dseta为A相自适应动作门槛值，I_dsetb为B相自适应动作门槛值，I_dsetc为C相自适应动作门槛值；所述I_dseta、I_dsetb、I_dsetc三相自适应动作门槛值取值方法为：若连接在母线上的各支路的电流均小于1.2I_n，三相自适应动作门槛值均取值为0.05I_n；若连接在母线上的各支路的电流均大于等于1.2I_n，三相自适应动作门槛值均取值为0.05倍的大差回路三相和电流；

三、采用自适应差动比率判据，对三相电流分别进行判别，满足自适应差动比率判据I_ida＞K_r(I_ira-I_ida)、I_idb＞K_r(I_irb-I_idb)和I_idc＞K_r(I_irc-I_idc)，I_ida为第i母线小差回路A相差电流，I_idb为第i母线小差回路B相差电流，I_idc为第i母线小差回路C相差电流，K_r为复式比率系数，I_ira为第i母线小差回路A相和电流，I_irb为第i母线小差回路B相和电流，I_irc为第i母线小差回路C相和电流；所述K_r的取值为：D_m为谐波档位，根据相电流谐波含量占该相基波含量的百分比分档确定取值：

0≤相电流谐波含量占该相基波含量＜10％，D_m＝1，

10％≤相电流谐波含量占该相基波含量＜30％，D_m＝2，

30％≤相电流谐波含量占该相基波含量＜50％，D_m＝3，

相电流谐波含量占该相基波含量≥50％，D_m＝4；

四、采用电压突变判据，对三相电流分别进行判别，满足电压突变判据ΔU_ia为第i条母线A相电压瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，ΔU_ib为第i条母线B相电压瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，ΔU_ic为第i条母线C相电压瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，Un为相电压二次额定值，为

五、采用和电流突变判据，对三相电流分别进行判别，满足和电流突变判据采用差动保护，ΔI_ra为大差回路A相和电流瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，ΔI_rb为大差回路B相和电流瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，ΔI_rc为大差回路C相和电流瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量。

2.根据权利要求1所述的高灵敏度母线差动保护方法，其特征在于：所述步骤一不满足固定启动门槛值判据，返回重新开始判断。

3.根据权利要求1所述的高灵敏度母线差动保护方法，其特征在于：所述步骤二不满足自适应动作门槛值判据，返回步骤一重新开始判断。

4.根据权利要求1所述的高灵敏度母线差动保护方法，其特征在于：所述步骤三不满足自适应差动比率判据，返回步骤一重新开始判断。

5.根据权利要求1所述的高灵敏度母线差动保护方法，其特征在于：所述步骤四不满足电压突变判据，返回步骤一重新开始判断。

6.根据权利要求1所述的高灵敏度母线差动保护方法，其特征在于：所述步骤五不满足和电流突变判据，返回步骤一重新开始判断。

7.根据权利要求1所述的高灵敏度母线差动保护方法，其特征在于：母线保护装置对风电系统中母线A、B、C三相电压和母线上所有连接支路的A、B、C三相电流采样得到采样数据，根据采样数据进行分相计算，得到大差回路三相差电流、大差回路三相和电流、小差回路三相差电流、小差回路三相和电流、三相电压瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量、大差回路三相和电流瞬时值相比前一周波瞬时值的突变量，然后用固定启动门槛值判据、自适应动作门槛值判据、自适应差动比率判据、电压突变判据、和电流突变判据判断。

8.根据权利要求7所述的高灵敏度母线差动保护方法，其特征在于：所述母线保护装置对风电系统中母线A、B、C三相电压和母线上所有连接支路的A、B、C三相电流采样，按每周波40点进行。