CN103872667A - 一种防合并单元异常大数的线路电流差动保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防合并单元异常大数的线路电流差动保护方法。首先比较线路两侧一周波的电流采样值，选出其中幅值最大的点，若该点大于异常门槛，则差动不动作，否则在最大点同侧选择幅值次大点，然后根据逻辑分别修改最大点和次大点位置的电流采样值，并进行全周傅立叶变换求取两端电流相量值，最后构造电流差动保护判据实现故障判断。本发明通过对采样值大数的处理，能够有效防止智能变电站合并单元异常大数导致差动保护误动的情况，提升线路保护可靠性。

Description

一种防合并单元异常大数的线路电流差动保护方法

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种防合并单元异常大数的线路电流差动保护方法。

背景技术

线路电流差动保护可靠性灵敏性高、构成简单，是目前输电线路应用最广泛的主保护原理。随着数字化/智能化变电站的建设，保护装置采集电气量从常规二次电缆导入，变为经合并单元就地汇集转化后经光纤导入。而合并单元本身由于软件缺陷、电磁干扰和过热损坏等原因出现工作异常时，可能会使输出的电流采样值畸变放大，导致差动保护误动作，严重威胁电网安全。这一现象已在动模实验室和现场中数次发生，而目前该方面的研究仍属空白。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种防合并单元异常大数的线路电流差动保护方法，提升线路电流差动保护可靠性。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种防合并单元异常大数的线路电流差动保护方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

A.采集线路两端一周波电流采样值i_m,i_n；

B.对两端采样值i_m,i_n进行全周傅立叶变换，得到相量值

并计算判据（i）；

C.选出所述电流采样值中幅值最大点，若该点的值大于电流采样值异常门槛，则差动不动作；否则执行步骤D；

D.于所述幅值最大点的同侧选出幅值次大点，修改最大点和次大点位置的电流采样值，并进行全周傅立叶变换求取线路两端电流相量值；

E.构造电流差动保护判据（ii）。

优选地，所述步骤A中，所述采样值的获取方法包括：合并单元接收电流互感器送来的二次模拟量电流，按每周波80个点的频率进行采样，然后进行模数变换，将变换后的数字量送入保护装置，保护装置内部经过插值计算得出一周波24个点，用于保护逻辑的执行。

优选地，所述步骤B中，所述判据（i）如下式表达：

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_m+{\stackrel{\·}{I}}_n|>0.5I_e\\ |{\stackrel{\·}{I}}_m+{\stackrel{\·}{I}}_n|>0.5|{\stackrel{\·}{I}}_m-{\stackrel{\·}{I}}_n|\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中，I_e是被保护线路的额定电流值。

优选地，所述步骤C包括：在所述采样值i_m,i_n中找出幅值最大的点i_max1，若i_max1＞i_yc，则差动保护不动作；其中i_yc为所述电流采样值异常门槛，i_yc计算公式如下：

i_yc=k_relk_MI_max      （2）

式中k_rel=3为可靠系数；k_M=2为冲击系数；

为线路最大短路容量对应的工频电流最大瞬时值，其中S_max为两端系统最大短路容量，U_N为系统额定电压值。

优选地，所述步骤D包括如下步骤：

D-1.若i_max1≤i_yc,则在i_max1点同侧找出幅值次大点i_max2；

D-2.令i_max1点极性不变，幅值加上i_max2的绝对值，变为i′_max1；

D-3.将i_max2所在点和对侧同位置点均修改为0；

D-4.令i′_max1不变，将i′_max1对端同位置采样值修改为-i′_max1，并对两端采样值进行全周傅立叶变换得到

D-5.将i′_max1点修改为-i′_max1，将对端同位置采样点修改为i′_max1，并对两端采样值进行全周傅立叶变换得到

优选地，所述判据（ii）如下式表达：

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_m^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_n^{\′}|>0.4|\frac{\left|{\stackrel{\·}{I}}_{\min }^{\′}\right|}{\left|{\stackrel{\·}{I}}_{\max }^{\′}\right|}{\stackrel{\·}{I}}_{\max }^{\′}-{\stackrel{\·}{I}}_{\min }^{\′}|\\ |{\stackrel{\·}{I}}_m^{\′\′}+{\stackrel{\·}{I}}_n^{\′\′}|>0.4|\frac{\left|{\stackrel{\·}{I}}_{\min }^{\′\′}\right|}{\left|{\stackrel{\·}{I}}_{\max }^{\′\′}\right|}{\stackrel{\·}{I}}_{\max }^{\′\′}-{\stackrel{\·}{I}}_{\min }^{\′\′}|\end{array}\right.---\left(3\right)$

式中，

和

分别为和

中幅值较大方的和幅值较小方的绝对值，

和

分别为

和

中幅值较大方的和幅值较小方的绝对值。

优选地，所述方法包括：判断判据(i)、(ii)是否同时成立；若同时成立，则差动保护动作，否则，差动保护不动作。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明线路两端合并单元在同一时刻仅考虑最多一端发生异常。

本发明在最大数之外寻找次大数，二者结合进行处理，能够应对多点大数的情况。

本发明将最大数对端同位置点修改为最大数的负值，能够令大数具有穿越性质。

本发明最大数极性正反各取一次，能够解决大数极性不确定造成的影响。

综上所述，本发明通过对电流采样值的处理，能够有效防止智能变电站合并单元异常大数导致差动保护误动的情况，填补该方面的技术空白，提升线路保护可靠性。

附图说明

图1是本发明防合并单元异常大数的线路电流差动保护执行流程图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

首先由线路保护装置采集线路两端的电流采样采样值i_m,i_n，一周波中共48个点。当保护装置启动后，对两端采样值分别进行全周傅氏变换，得到相量

以

为例，全周傅立叶变换公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{a}_m=\frac{2}{N}\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{\mathrm{mk}}\cos \left(k\frac{2\mathrm{\π}}{N}\right)\\ b_m=\frac{2}{N}\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{\mathrm{mk}}\sin \left(k\frac{2\mathrm{\π}}{N}\right)\end{array}\right.$

式中N=24为一周波电流采样点数；i_mk为m端电流采样序列i_m中的第k个采样点。则

计算公式为：

${\stackrel{\·}{I}}_m=\sqrt{(a_m^2+b_m^2)}\∠\arg \tan \frac{a_m}{b_m}$

相量

的计算方法与

同理。得到

后，然后按常规电流差动构造判据：

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_m+{\stackrel{\·}{I}}_n|>0.5I_e\\ |{\stackrel{\·}{I}}_m+{\stackrel{\·}{I}}_n|>0.5|{\stackrel{\·}{I}}_m-{\stackrel{\·}{I}}_n|\end{array}\right.---\left(1\right)$

若合并单元存在异常大数，会使相量

的幅值和相角发生很大变化，从而导致判据(1)发生误动，因此还需加入以下防误动措施。

在i_m,i_n共48个点中找出幅值最大的点i_max1，若i_max1＞i_yc，则可以确定合并单元异常，差动保护不动作；其中i_yc为电流采样值异常门槛，可根据两端系统最大短路容量进行估算，应躲开实际故障可能出现的最大瞬时电流值，计算公式如下：

i_yc=k_relk_MI_max

式中k_rel=3为可靠系数；k_M=2为冲击系数；

为线路最大短路容量对应的工频电流最大瞬时值，式中S_max为两端系统最大短路容量，U_N为系统额定电压值。

若i_max1≤i_yc，此时无法确定合并单元是否异常，则在i_max1点同侧找出幅值次大点i_max2。令i_max1点极性不变，幅值加上i_max2的绝对值，变为i′_max1，并将i_max2所在点和对侧同位置点均修改为0。接着令i′_max1不变，将i′_max1对端同位置点采样值修改为-i′_max1，并对两端采样值进行全周傅立叶变换得到

然后将i′_max1点修改为-i′_max1，将对端同位置采样点修改为i′_max1，并对两端采样值进行全周傅立叶变换得到

以上逻辑一方面将可能出现的采样值异常大数（包括一点和多点）人为设置为穿越性，另一方面消除了大数极性不确定所造成的影响。

利用和

计算差动判据：

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_m^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_n^{\′}|>0.4|\frac{\left|{\stackrel{\·}{I}}_{\min }^{\′}\right|}{\left|{\stackrel{\·}{I}}_{\max }^{\′}\right|}{\stackrel{\·}{I}}_{\max }^{\′}-{\stackrel{\·}{I}}_{\min }^{\′}|\\ |{\stackrel{\·}{I}}_m^{\′\′}+{\stackrel{\·}{I}}_n^{\′\′}|>0.4|\frac{\left|{\stackrel{\·}{I}}_{\min }^{\′\′}\right|}{\left|{\stackrel{\·}{I}}_{\max }^{\′\′}\right|}{\stackrel{\·}{I}}_{\max }^{\′\′}-{\stackrel{\·}{I}}_{\min }^{\′\′}|\end{array}\right.---\left(2\right)$

最后将判据(2)作为防误动的辅助逻辑和判据(1)相“与”后出口，使差动保护具有防合并单元异常大数误动的能力，提升了线路保护可靠性。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种防合并单元异常大数的线路电流差动保护方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

A.采集线路两端一周波电流采样值i_m,i_n；

B.对两端采样值i_m,i_n进行全周傅立叶变换，得到相量值

并计算判据（i）；

C.选出所述电流采样值中幅值最大点，若该点的值大于电流采样值异常门槛，则差动不动作；否则执行步骤D；

D.于所述幅值最大点的同侧选出幅值次大点，修改最大点和次大点位置的电流采样值，并进行全周傅立叶变换求取线路两端电流相量值；

E.构造电流差动保护判据（ii）。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤A中，所述采样值的获取方法包括：合并单元接收电流互感器送来的二次模拟量电流，按每周波80个点的频率进行采样，然后进行模数变换，将变换后的数字量送入保护装置，保护装置内部经过插值计算得出一周波24个点，用于保护逻辑的执行。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤B中，所述判据（i）如下式表达：

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_m+{\stackrel{\·}{I}}_n|>0.5I_e\\ |{\stackrel{\·}{I}}_m+{\stackrel{\·}{I}}_n|>0.5|{\stackrel{\·}{I}}_m-{\stackrel{\·}{I}}_n|\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中，I_e是被保护线路的额定电流值。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤C包括：在所述采样值i_m,i_n中找出幅值最大的点i_max1，若i_max1＞i_yc，则差动保护不动作；其中i_yc为所述电流采样值异常门槛，i_yc计算公式如下：

i_yc=k_relk_MI_max      （2）

式中k_rel=3为可靠系数；k_M=2为冲击系数；

为线路最大短路容量对应的工频电流最大瞬时值，其中S_max为两端系统最大短路容量，U_N为系统额定电压值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤D包括如下步骤：

D-1.若i_max1≤i_yc,则在i_max1点同侧找出幅值次大点i_max2；

D-2.令i_max1点极性不变，幅值加上i_max2的绝对值，变为i′_max1；

D-3.将i_max2所在点和对侧同位置点均修改为0；

D-4.令i′_max1不变，将i′_max1对端同位置采样值修改为-i′_max1，并对两端采样值进行全周傅立叶变换得到

D-5.将i′_max1点修改为-i′_max1，将对端同位置采样点修改为i′_max1，并对两端采样值进行全周傅立叶变换得到

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述判据（ii）如下式表达：

$\left\{\begin{array}{c}|{\stackrel{\·}{I}}_m^{\′}+{\stackrel{\·}{I}}_n^{\′}|>0.4|\frac{\left|{\stackrel{\·}{I}}_{\min }^{\′}\right|}{\left|{\stackrel{\·}{I}}_{\max }^{\′}\right|}{\stackrel{\·}{I}}_{\max }^{\′}-{\stackrel{\·}{I}}_{\min }^{\′}|\\ |{\stackrel{\·}{I}}_m^{\′\′}+{\stackrel{\·}{I}}_n^{\′\′}|>0.4|\frac{\left|{\stackrel{\·}{I}}_{\min }^{\′\′}\right|}{\left|{\stackrel{\·}{I}}_{\max }^{\′\′}\right|}{\stackrel{\·}{I}}_{\max }^{\′\′}-{\stackrel{\·}{I}}_{\min }^{\′\′}|\end{array}\right.---\left(3\right)$

式中，和

分别为和

中幅值较大方的和幅值较小方的绝对值，

和

分别为

和中幅值较大方的和幅值较小方的绝对值。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：判断判据(i)、(ii)是否同时成立；若同时成立，则差动保护动作，否则，差动保护不动作。

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