CN104134977A

CN104134977A - 一种输电线路全波形电流差动保护判定方法及装置

Info

Publication number: CN104134977A
Application number: CN201410421590.5A
Authority: CN
Inventors: 张国庆; 于文斌; 郭志忠; 宋平; 黄华炜; 李传生; 申岩; 王贵忠
Original assignee: Harbin Institute of Technology; State Grid Corp of China SGCC; State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd; Smart Grid Research Institute of SGCC
Current assignee: Harbin Institute of Technology; State Grid Corp of China SGCC; State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd; Smart Grid Research Institute of SGCC
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2014-11-05

Abstract

一种输电线路全波形电流差动保护判定方法及装置，属于电力系统继电保护技术领域。为了解决对输电线路采样值差动保护速度慢的问题。本发明利用光学电流互感器对输电线路两侧的各相电流以设定的采样率进行同步采样，分别获得各相本侧电流采样瞬时值和对侧的电流采样瞬时值，并进行计算各相的差动保护的动作量和差动保护的制动量；再利用获得的各相差动保护的动作量和差动保护的制动量分相构成电流差动保护判据，并根据所述电流差动保护判据进行判定输电线路本侧的断路器是否动作。本发明用于判断输电线路是否故障。

Description

一种输电线路全波形电流差动保护判定方法及装置

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

继电保护用信息量的变化勾画出继电保护原理的发展脉络：电流保护采用电流幅值信息；距离保护采用电流、电压幅值和相位信息；纵联保护采用双端电流幅值和相位信息，可见，从电流保护发展到纵联保护，继电保护每一次取得原理上的突破都伴随着保护用信息量的增加。但是，上述各种保护都是基于工频量的保护，到目前为止继电保护原理仍然主要是基于工频量的，也就是仅用到电流、电压中的工频分量。目前，实用的保护基本上都是从故障波形中提取工频分量作为特征量构成保护判据，如此一来，由于数字带通滤波器的数据窗口的需求，使得继电保护的动作时间不少于一个周期，继电保护的速动性和可靠性受到限制，不利于将故障的范围缩到最小和损失降到最低。电力系统发生故障时的情况复杂，故障信号除了工频信号之外，还包含丰富的非周期分量和大量的谐波，研究表明，非周期分量和谐波是电力系统发生故障时的必然产物，包含了基波、各次谐波和非周期分量的全波形可以更加全面地反映系统故障。全波形是天然良好的保护信息量，利用全波形构成新的差动保护原理是是继电保护发展的必然趋势。

近年来，采样值差动保护成为研究热点，其逻辑分析仍然都是建立在纯正弦波形的基础之上的，一般假设故障时采样的电流仅由基波分量构成，即已滤去谐波分量、非周期分量等非工频成分。如果存在衰减非周期分量，而电磁式电流互感器又不能准确传变衰减非周期分量，直接利用采样瞬时值进行判断，极有可能造成保护的误判。但是如果对采样数据进行滤除衰减非周期分量的处理，则必然影响采样值电流差动保护动作速度，而且也不符合采样值电流差动保护直接利用电流采样瞬时值判断的初衷。采样值电流差动保护实际上是利用电流采样的瞬时值来实现基于相量的常规电流差动保护动作判据。

光学电流互感器技术已趋于成熟，相应的产品在智能变电站中也得到了越来越多的应用。光学电流互感器无磁饱和、无频带限制，在原理上能准确、迅捷地传变一次电流的全波形信息。光学电流互感器优良的测量性能在继电保护领域逐步得到应用，将会促进全波形保护新原理和新技术的研究和发展。

发明内容

本发明的目的是为了解决对输电线路采样值差动保护速度慢的问题，本发明提供一种输电线路全波形电流差动保护判定方法及装置。

本发明的一种输电线路全波形电流差动保护判定方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：利用光学电流互感器对输电线路两侧的各相电流以设定的采样率进行同步采样，分别获得各相本侧电流采样瞬时值和对侧的电流采样瞬时值；

步骤二：分别对步骤一中的本侧同相电流采样瞬时值和对侧同相电流采样瞬时值进行处理，计算各相的差动保护的动作量E_d和差动保护的制动量E_z；

步骤三：利用步骤二获得的各相差动保护的动作量E_d和差动保护的制动量E_z分相构成电流差动保护判据，并根据所述电流差动保护判据进行判定输电线路本侧的断路器是否动作：

所述电流差动保护判据为

\{\begin{matrix} E_{d} > K_{set} E_{z} \\ E_{d} > I_{dset} \end{matrix},

其中：K_set为制动系数定值，I_set为最小动作电流门槛定值；

如果满足电流差动保护判据，则判定为本相输电线路区内故障，输电线路本侧的断路器动作，否则为本相输电线路区外故障，输电线路本侧的断路器不动作。

一种输电线路全波形电流差动保护判定装置，它包括本侧电流采集装置、对侧电流采集装置和分相电流差动保护装置；

本侧电流采集装置，用于根据设定的采样率、且与对侧电流采集装置同步采样采集本侧各相电流瞬时值的装置；

对侧电流采集装置，用于根据设定的采样率、且与本侧电流采集装置同步采样采集对侧各相电流瞬时值的装置；

所述分相电流差动保护装置包括如下装置：

用于分别对接收的本侧同相电流采样瞬时值和对侧同相电流采样瞬时值进行处理，获得各相差动保护的动作量E_d和差动保护的制动量E_z的装置；

其中：i_m、i_n为线路两侧同相电流采样瞬时值，t₁为计算初始时刻，Δt为积分时间窗口；

用于对各相差动保护的动作量E_d和差动保护的制动量E_z分相构成电流差动保护判据的装置；

所述电流差动保护判据为

\{\begin{matrix} E_{d} > K_{set} E_{z} \\ E_{d} > I_{dset} \end{matrix},

其中：K_set为制动系数定值，I_set为最小动作电流门槛定值；

用于如果满足电流差动保护判据，则控制输电线路本侧的断路器动作，若不满足，则控制输电线路本侧的断路器不动作的装置。

所述差动保护的动作量

E_{d} = \sqrt{\frac{1}{Δt} {&Integral;}_{t_{1}}^{t_{1} + Δt} {(i_{m} + i_{n})}^{2} dt},

所述差动保护的制动量

E_{z} = \sqrt{\frac{1}{Δt} {&Integral;}_{t_{1}}^{t_{1} + Δt} {(i_{m} - i_{n})}^{2} dt},

其中：i_m、i_n为线路两侧同相电流采样瞬时值，t₁为计算初始时刻，Δt为积分时间窗口。

本发明的有益效果在于，本发明利用光学电流互感器准确传变的一次电流全波形信息，利用两端电流瞬时值之和与电流瞬时值之差的方均根值作为动作量和制动量构成全波形电流差动保护的保护判据，具有明显的优势。首先，全波形携带了更全面的故障信息，真实地反映了故障情况；其次，与工频量必须依靠带通滤波器对信息进行提取不同，全波形无需任何滤波环节，因为从光学电流互感器测量获得的信息即为全波形信息，基于全波形的差动保护技术直接利用该信息，实现实时动作，从而使从故障发生到保护动作的时间大大缩短。以全波形故障信息为基础的全波形电流差动保护方法，在保证了输电线路区外故障有较好的制动性和区内故障有较高的灵敏性外，大大提高了保护的动作速度，尤其在采用光学电流互感器的智能电网中具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明的一种输电线路全波形电流差动保护装置的原理示意图，1为第一电源，2为第一光学电流互感器，3为第一断路器，4为被保护的输电线路，5为第二断路器，6为第二光学电流互感器，7为第二电源。

图2表示本发明的保护逻辑判断图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的一种输电线路全波形电流差动保护判定方法，所述方法包括如下步骤：

所述电流差动保护判据为

\{\begin{matrix} E_{d} > K_{set} E_{z} \\ E_{d} > I_{dset} \end{matrix},

其中：K_set为制动系数定值，I_set为最小动作电流门槛定值；

图2为本实施方式输电线路的全波形电流差动保护逻辑判断图，图中虚线框内为全波形电流的差动保护判据，当该判据满足时，相应的本相电流差动保护装置动作跳闸。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种输电线路全波形电流差动保护判定方法的进一步限定，所述差动保护的动作量所述差动保护的制动量其中：i_m、i_n为线路两侧同相电流采样瞬时值，t₁为计算初始时刻，Δt为积分时间窗口。

具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的是一种输电线路全波形电流差动保护判定装置，它包括本侧电流采集装置、对侧电流采集装置和分相电流差动保护装置；

所述分相电流差动保护装置包括如下装置：

所述电流差动保护判据为

\{\begin{matrix} E_{d} > K_{set} E_{z} \\ E_{d} > I_{dset} \end{matrix},

其中：K_set为制动系数定值，I_set为最小动作电流门槛定值；

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的一种输电线路全波形电流差动保护判定装置的进一步限定，

所述差动保护的动作量

E_{d} = \sqrt{\frac{1}{Δt} {&Integral;}_{t_{1}}^{t_{1} + Δt} {(i_{m} + i_{n})}^{2} dt},

所述差动保护的制动量

E_{z} = \sqrt{\frac{1}{Δt} {&Integral;}_{t_{1}}^{t_{1} + Δt} {(i_{m} - i_{n})}^{2} dt},

本发明基于光学电流互感器准确传变的一次电流全波形信息，利用两端电流瞬时值之和与电流瞬时值之差的方均根值作为动作量和制动量构成全波形电流差动保护的保护判据，该保护方法在保证了输电线路区外故障有较好的制动性和区内故障有较高的灵敏性外，大大提高了保护的动作速度，在采用光学电流互感器的智能电网中具有良好的应用前景。

Claims

1.一种输电线路全波形电流差动保护判定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

所述电流差动保护判据为

\{\begin{matrix} E_{d} > K_{set} E_{z} \\ E_{d} > I_{dset} \end{matrix},

其中：K_set为制动系数定值，I_set为最小动作电流门槛定值；

2.根据权利要求1所述的一种输电线路全波形电流差动保护判定方法，其特征在于，所述差动保护的动作量所述差动保护的制动量其中：i_m、i_n为线路两侧同相电流采样瞬时值，t₁为计算初始时刻，Δt为积分时间窗口。

3.一种输电线路全波形电流差动保护判定装置，其特征在于，它包括本侧电流采集装置、对侧电流采集装置和分相电流差动保护装置；

所述分相电流差动保护装置包括如下装置：

所述电流差动保护判据为

\{\begin{matrix} E_{d} > K_{set} E_{z} \\ E_{d} > I_{dset} \end{matrix},

其中：K_set为制动系数定值，I_set为最小动作电流门槛定值；

4.根据权利要求3所述的一种输电线路全波形电流差动保护装置，其特征在于，

所述差动保护的动作量

E_{d} = \sqrt{\frac{1}{Δt} {&Integral;}_{t_{1}}^{t_{1} + Δt} {(i_{m} + i_{n})}^{2} dt},

所述差动保护的制动量

E_{z} = \sqrt{\frac{1}{Δt} {&Integral;}_{t_{1}}^{t_{1} + Δt} {(i_{m} - i_{n})}^{2} dt},