CN105896483A - 基于电流变化率自产二次电流的r取s差动保护方法 - Google Patents

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曾铁军
蒋黎明
盛义发
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Nanhua University
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Abstract

本发明涉及电力系统继电保护领域，特别是一种基于电流变化率自产虚拟二次电流的差动保护方法。将t时刻的采样值先求变化率，然后将变化率先除以基波角频率w，再乘以当前采样值作为自产虚拟二次电流值，经小相位延迟的短数据窗低通滤波后进行R取S差动保护，即连续R次判断有S次符合动作判据则判为差动动作，其典型动作时间在2.5-4ms，其动作速度明显快于基于基波的采样值差动。该差动保护方法的采样率要求不高，目前的微机保护完全可以处理过来。

Description

基于电流变化率自产二次电流的 R 取 S 差动保护方法
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护领域，特别是一种基于电流变化率自产虚拟二次电流的R取S差动保护方法。
背景技术
现有的保护装置大多配置层次化差动保护方案，一般包括稳态相量差动、故障分量差动保护、零序差动判据等。各种差动保护判据综合起来实现主保护功能，即在保护元件范围内发生较严重故障时能在20ms内动作，典型动作时间在均在5ms开外。理论研究的还有行波差动保护，但是该保护需要高采样率，目前的微机保护处理不过来。
发明内容
本发明的目的在于动作速度快（典型动作时间在5ms以内）且对采样速率要求不高的差动保护。
本发明的技术方案是：
短路故障后全电流的变大有一个过程，往往在故障后四分之一周期时出现最大值。采样值差动至少四分之一个周期的数据满足瞬时值差动才能动作，所以目前的采样值差动的典型动作时间往往在故障5ms后，典型动作时间在8-10ms。根据 ，将t时刻的采样值先求变化率，然后将变化率先除以基波角频率w，再乘以当前采样值作为自产虚拟二次电流值。再将该自产虚拟二次电流值进行小相位延迟的短数据窗的低通滤波，然后再进行R取S差动保护，即连续R次判断有S次符合动作判据则判为差动动作。
本发明进一步的技术方案：提出的电流变化率判据如下：
(1)
im(t)、im(t-T/fs)表示线路m侧t、t-T/fs时刻的电流采样值（T为基波电流周期，为20ms，fs为一个工频周期内的采样点数）。im2d(t)表示线路m侧t时刻的电流采样值变化率，in(t)、in(t-T/fs)表示线路n侧t、t-T/fs时刻的电流采样值（T为基波电流周期，为20ms，fs为一个工频周期内的采样点数），in2d(t)表示线路n侧t时刻的电流采样值变化率。
本发明进一步的技术方案是：因为此虚拟二次电流是100HZ，周期为10ms，S可以取为四分之一周期的采样点数，R在S的基础上加2，所以一个工频周期内的采样点数应为4的倍数，最好24点及以上。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
在目前微处理器可以处理的采样速率情况下的采样后，以此基于电流变化率自产虚拟二次电流的R取S差动保护方法动作速度快（典型动作时间在2.5-4ms）。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是一个中等长度线路的典型电网系统接线图；
图2是本发明基于电流变化率自产虚拟二次电流的R取S差动保护方法与采样值差动保护的动作特性比较图。
具体实施方式
以线路差动保护为例：本发明基于电流变化率自产虚拟二次电流的R取S差动保护方法的电流变化率判据如公式（1）。
然后对基于电流变化率自产虚拟二次电流值进行最小相位的低通滤波，低通滤波器的截止频率设置为300HZ。低通滤波器先按fir切比雪夫滤波器进行设置。假定低通滤波后的虚拟二次电流分别用和表示。基于电流变化率自产虚拟二次电流的R取S差动保护判据如公式（2）
(2)
(3)
id(t)表示线路t时刻的虚拟二次电流差电流，idset表示设定的差动电流门槛值。k表示制动系数。ires(t)表示线路t时刻的虚拟二次电流制动电流。当48点采样时，N取8，S取6时效果较好。
下面是一个中等长度线路的典型电网单相接地故障时本发明基于电流变化率自产虚拟二次电流的R取S差动保护方法与传统的基于采样值差动保护动作特性的比较。如图1，线路两端相角差为30度，故障F1位于线路中点处，接地电阻为30欧姆。48点采样，采用了12点的fir切比雪夫低通滤波，制动电流取两端电流绝对值的最大值，单相接地故障发生时刻是0.6s，结束时刻是0.8s，本发明基于电流变化率自产虚拟二次电流的R取S差动保护方法的R取8、S取6。采样值差动的R取S差动保护方法的R取14、S取12。
如图2，采样值差动保护起始动作时刻是0.6057s，而基于虚拟二次电流R取S差动的起始动作时刻是0.6015s。即采样值差动保护在故障后5.7ms动作，而本发明基于电流变化率自产虚拟二次电流的R取S差动保护方法在故障后1.5ms动作。

Claims (2)

1.一种基于电流变化率自产虚拟二次电流的R取S差动保护方法，其特征是：将t时刻的电流采样值先求变化率，然后将变化率先除以基波角频率w，再乘以当前采样值作为自产虚拟二次电流值，经小相位延迟的短数据窗低通滤波，再以此电流为基础进行R取S差动保护，即连续R次判断有S次符合动作判据则判为差动动作。
2.据权利一所要求的电流变化率判据如下 ： (1)
im(t)、im(t-T/fs)表示线路m侧t、t-T/fs时刻的电流采样值（T为基波电流周期，为20ms，fs为一个工频周期内的采样点数），im2d(t)表示线路m侧t时刻的电流采样值变化率，in(t)、in(t-T/fs)表示线路n侧t、t-T/fs时刻的电流采样值（T为基波电流周期，为20ms，fs为一个工频周期内的采样点数），in2d(t)表示线路n侧t时刻的电流采样值变化率。
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