CN105914716A - 一种零序电流差动保护选相方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力系统继电保护领域，特别是零序电流差动选相方法。本发明技术方案：如附图，保护启动元件动作后展宽200ms，然后与基于故障前电流基准值的故障分量分相电流差动经与门G2相与，其输出与常规相量电流差动保护经非门G1输出的信号在与门G3进行逻辑“与”，最后与门G3输出的信号与常规相量电流差动保护在或门G4那里进行逻辑“或”，或门G4输出的信号作为零序电流差动保护的选相动作信号。基于故障前电流基准值的故障分量定义为：以启动元件确定短路故障起始时刻，以故障前一个周波的数据为基准量，以故障后的实时值与故障前一周波中的相应基准量之差作为故障分量。与目前零序电流保护以分相电流差动选相技术相比，在不影响原有分相电流差动选相效果前提下，重负荷以及故障电流很小时发生单相高阻接地故障时能正确选相。

Description

一种零序电流差动保护选相方法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，特别是一种零序电流差动选相方法。

背景技术

零序电流差动保护对于接地故障灵敏度很高，不受负荷影响，但是该保护本身不具备选相功能，目前主要利用分相电流差动保护原理实现选相（ARP303G系列超高压线路保护装置技术和使用说明书第25页）。分相电流差动保护的制动量有负荷电流，在重负荷以及故障电流很小时发生单相高阻接地故障时会出现保护据动的情况，从而可能导致选相失败，造成零序电流差动保护经延时三跳。零序电流差动作为稳态量差动及故障分量的后备保护，延时动作时间在80~100ms（RCS931-系列超高压线路成套保护装置技术和使用说明书第10页延时100ms，ARP303G系列超高压线路保护装置技术和使用说明书第25页延时80ms），主要针对缓慢爬升高阻故障。

发明内容

本发明的目的寻找一种在零序电流保护动作出口之前有效选相方法，即既在正常情形下故障时能正确选相，还要在重负荷以及故障电流很小时发生单相高阻接地故障时能正确选相的选相方法。

本发明的技术方案是：

零序电流在电力系统非对称短路故障发生后只要故障不消失就一直存在，所以零序电流差动保护可以作为全电流差动保护的后备保护。零序电流差动保护往往在重负荷以及故障电流很小时发生单相高阻接地故障或者是缓慢爬升高阻故障时发挥优势（其他不对称故障下也能动作，但是分相电流差动也可以动作，并且比零序电流差动早动作出口），动作时间在80~100ms，另外由于现在电网越来越强壮，所以这零序电流差动发挥优势的故障情形下，电网频率变化应该很小，即使是离发电厂近的线路在80~100ms这么短的时间内发生缓慢单相高阻接地故障时电网频率也变化很小。

以启动元件确定短路故障起始时刻，以故障前一个周波的数据为基准量，以故障后的实时值与故障前一周波中的相应基准量之差作为故障分量（为与目前故障分量定义相区分，此处简称基于故障前电流基准值的故障分量），然后以此故障分量作分相电流差动保护，并以该差动保护来选相可以有效地解决重负荷以及故障电流很小时发生单相高阻接地故障时常规相量电流差动保护会出现据动的问题。

本发明最终的技术方案：如图1，保护启动展宽200ms（因为目前保护装置中零序电流差动保护动作时间在80~100ms，考虑一定裕度，所以本发明故障选相方法在故障后投入200ms自动退出），然后与基于故障前电流基准值的故障分量分相电流差动经与门G2相与，其输出与常规相量电流差动保护经非门G1输出的信号在与门G3进行逻辑“与”，最后与门G3输出的信号与常规相量电流差动保护在或门G4那里进行逻辑“或”，或门G4输出的信号作为零序电流差动保护的选相动作信号。

本发明进一步的技术方案，基于故障前电流基准值的故障分量分相电流差动可以采用相量差动形式，也可以采用采样值差动形式实现。

本发明进一步的技术方案，基于故障前电流基准值的故障分量用公式表示如式（1）：

（1）

式中：

：基于故障前电流基准值的故障分量

：当前t时刻电流值

：相对于当前t时刻的n个周波前的电流值，即故障前一周波相对应的值，比如故障发生20ms后则n取1，故障发生40ms后n取2，以此类推。

本发明与现有以分相电流差动选相技术相比具有如下特点：

在不影响原有分相电流差动选相效果前提下，重负荷以及故障电流很小时发生单相高阻接地故障时能正确选相。

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是本发明零序电流差动选相动作逻辑图。

具体实施方式

如图1，保护启动元件动作后展宽200ms（因为目前保护装置中零序电流差动保护动作时间在80~100ms，考虑一定裕度取200ms，在此时间内重负荷以及故障电流很小时发生单相高阻接地故障时电网频率变化很小），然后与基于故障前电流基准值的故障分量分相电流差动经与门G2相与，其输出与常规相量电流差动保护经非门G1输出的信号在与门G3进行逻辑“与”，最后与门G3输出的信号与常规相量电流差动保护在或门G4那里进行逻辑“或”，或门G4输出的信号作为零序电流差动保护的选相动作信号。

基于故障前电流基准值的故障分量分相电流差动具体实施方式一：采用相量差动时判据如式（2）

（2）

式（2中）：

：（基于故障前电流基准值的故障分量）先滤波然后经傅里叶运算，然后以此为基础计算出来的差动电流

：（基于故障前电流基准值的故障分量）先滤波然后经傅里叶运算，然后以此为基础计算出来的制动电流

：差动电流动作定值。

基于故障前电流基准值的故障分量分相电流差动具体实施方式二：采用采样值差动，判据如式（3）和式（4）

(3)

(4)

在式（3）和（4）中：

表示线路m侧t时刻的基于故障前电流基准值的故障分量，表示线路m侧t时刻的基于故障前电流基准值的故障分量，表示线路t时刻的差电流，表示线路t时刻的制动电流，表示设定的差动电流门槛值，表示制动系数。

基于故障前电流基准值的故障分量分相电流表达式如公式（1）。

Claims (2)

1.一种零序电流差动选相方法，其特征是：保护启动元件展宽200ms，然后与基于故障前电流基准值的故障分量分相电流差动经与门相与，其输出与常规相量电流差动保护经非门输出的信号在与门进行逻辑“与”，最后与门输出的信号与常规相量电流差动保护信号进行逻辑“或”，输出的信号作为零序电流差动保护的选相动作信号。

2.根据权利要求1所要求的一种零序电流差动选相方法中的基于故障前电流基准值的故障分量的特征：以启动元件确定短路故障起始时刻，以故障前一个周波的数据为基准量，以故障后的实时值与故障前一周波中的相应基准量之差作为故障分量，然后以此故障分量作分相电流差动保护，并以该差动保护来选相，故障分量用公式表示如下：

（1）

式中：

：基于故障前电流基准值的故障分量

：当前t时刻电流值

：相对于当前t时刻的n个周波前的电流值，即故障前一周波相对应的值，比如故障发生20ms后则n取1，故障发生40ms后n取2，以此类推。