CN106099872A - 一种进阶式多端差动保护算法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种进阶式多端差动保护算法，可在采样数据通讯通道故障以及或堵塞而导致部分端点电流采样数据出现较大延时甚至丢失时，确保差动保护装置正确动作。无需接收到多端输电线路全部端点的电流采样值，就可以根据计算的进阶式多端差动电流值得变化趋势判断故障区间，并确保差动保护正确动作和不动作。所以，进阶式多端差动保护算法不会因某端点电流采样值延时较大或丢失而动作缓慢甚至拒绝动作，保证多端输电线路差动保护装置动作的快速性和可靠性。

Description

一种进阶式多端差动保护算法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，尤其是一种进阶式多端差动保护算法。

背景技术

随着光纤通信技术的日益成熟，基于光纤通讯通道的电流差动保护在电力系统得到非常广泛的使用。在光纤通讯通道存在延时、阻塞、数据丢包时，光纤差动保护将因接收到的数据差错导致计算误差而出现较大的差动电流，可能引起保护装置误动作，或者由于数据通道延时过长、无法接收全部数据而导致保护装置动作时间过长、不满足速动性要求、甚至拒绝动作。对于端点越多的多端差动保护，出现这种情况的可能性越高。

发明内容

本发明提出一种进阶式多端差动保护算法，该算法运用各端点电流故障分量，计算进阶式多端故障分量差动电流值，并根据差动电流值的变化趋势是递减还是递增来判断故障是在区外还是区内，以确定多端差动保护是否动作。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种进阶式多端差动保护算法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：选择本侧为主端侧，其他端点侧为从端侧；

步骤二：将来自从端侧的电流采样值与主端侧电流采样值实现同步，并计算各侧电流采样值的故障分量；

步骤三：将在主端侧差动保护装置中已经接收到的来自从端侧的电流采样值的故障分量，与主端侧电流采样值的故障分量进行差动计算，构造成故障分量不完全差动电流保护，若已经接收到n侧端点的电流采样值，则进行进阶式多端差动电流计算，进阶式多端差动电流计算的计算公式为：其中I_dj是差动电流，是各端点侧电流采样值故障分量；

步骤四：根据差动电流值的变化趋势判断故障是发生在多端输电线路的区外还是区内：在计算差动电流的端点数逐步增加时，其差动电流值呈现进阶式递减变化趋势时，判断故障为区外故障，差动保护可靠不动作；其差动电流值呈现进阶式递增变化趋势时，判断故障为区内故障，差动保护可靠动作，进而启动切除故障。

优选的，所述从端侧电流采样值故障分量运用主端侧和已接受的从端侧电流采样值故障分量进行差动电流计算，若从端侧电流采样值故障分量幅值小于0.1倍的额定电流，则该从端侧不参与差动电流计算。

优选的，所述进阶式多端差动电流计算一直进行到这一个采样时间的所有其它端点侧的电流采样值都全部接收到，若某从端侧电流采样值因延时过长而超出预设时间限制，则放弃计算该端侧数据。

优选的，所述进阶式多端差动电流计算可以在没有接收全部端点侧电流采样值数据时进行差动电流计算和区内外故障判断，可提高多端差动保护动作速动性和可靠性。

优选的，所述进阶式多端差动电流计算为重复步骤二，对多个从端侧的电流采样值的故障分量，与主端侧电流采样值的故障分量进行差动计算。

本发明提供一种进阶式多端差动保护算法，可在采样数据通讯通道故障或阻塞而导致部分端点电流采样数据出现较大延时甚至丢失时，确保差动保护装置正确动作。

无需接收到多端输电线路全部端点的电流采样值，就可以根据计算的进阶式多端差动电流值得变化趋势判断故障区间，并确保差动保护正确动作和不动作。所以，进阶式多端差动保护算法不会因某端点电流采样值延时较大或丢失而动作缓慢甚至拒绝动作，保证多端输电线路差动保护装置动作的快速性和可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明多端输电线路示意图；；

图2为本发明区外故障时进阶式多端差动保护差动电流变化趋势示意图；

图3为本发明区内故障时进阶式多端差动保护差动电流变化趋势示意图；

具体实施方式

进阶式多端差动保护适用于多个端点的输电线路，每个端点侧的电流采样值会实时地通过光纤通讯通道传送安装在主端侧的差动保护装置，差动保护装置将实时进行电流采样值故障分量及多端差动电流计算；在光纤通讯通道存在较大延时、阻塞、数据丢包时，光纤差动保护将因接收到的数据差错导致计算误差而出现较大的差动电流，可能引起保护装置误动作，或者由于数据通道阻延时过长、无法接收全部数据而导致保护装置动作时间过长、不满足速动性要求、甚至拒绝动作。本发明的提出一种进阶式多端差动保护算法，在通讯通道存在较大延时、阻塞、数据丢包时，可根据差动电流的变化趋势判断故障、正确动作，弥补多端差动保护动作特性的这种不足，提高多端差动保护动作的可靠性。

首先，选择本侧保护安装处作为主端侧，其它端点侧为从端侧；如图1所示为进阶式多端差动保护的输电线路示意图，选取M1为主端侧，其他M2、M3侧直至Mp为从端侧。M1侧在t₁时刻采集的电流为M2、M3直至Mp侧在t₁时刻采集的电流为至从端侧通过光纤通道与主端侧M1建立通讯链接，以便向从端侧传送采样数据，并与主端侧M1实现数据采样的对时和同步，主端侧M1在接收到其它侧采样数据后，根据各侧电流采样值的突变量计算出故障发生时间，并根据故障前后的采样数据计算出各侧电流采样值的故障分量。

各侧电流采样值在通过光纤通道传送至主端侧M1时，可能会因通道阻塞等原因，而存在较大延时甚至数据丢包，在t₁时刻，主端侧M1采集的电流为而M2侧在t₁时刻采集的电流会延时Δt₂传送至主端侧M1，M3侧在t₁时刻采集的电流会延时Δt₃传送至主端侧M1，以此类推，直到Mp侧在t₁时刻采集的电流会延时Δt_p传送至主端侧M1。由于存在因通道阻塞等原因导致各侧电流采样值较大延时甚至丢包，多端差动保护若等待接受到全部数据后在计算差动电流，会导致保护装置的故障判断及动作时间太长，甚至会无法完成差动电流的计算和故障判断，而致使保护装置的动作可靠性下降。为了避免这种情况发生，本发明的进阶式多端差动保护可以运用本侧和已经接收到的部分端点侧的电流采样值故障分量，先行进行差动电流计算，具体方法是：

1.采集本主端侧(M1侧)的电流采样值，计算其突变量及故障发生时间，并根据故障前后的采样数据计算主端侧电流采样值故障分量；

2.若接收到某从端侧(如M2侧)的电流采样值，计算其突变量及故障发生时间，并根据故障前后的采样数据计算主端侧电流采样值故障分量；

3.运用本M1侧和已经接收到的M2侧电流采样值故障分量，进行差动电流计算，如果M2侧电流采样值故障分量幅值小于0.1倍的额定电流，不参与差动电流计算；

4.若继续接收到其它从端侧(如M3侧)的电流采样值，重复步骤2、3的计算过程，这就是进阶式多端差动电流计算；这种情况下，本发明的进阶式多端差动保护是一种不完全差动保护；

5.进阶式多端差动电流计算一直进行到这一个采样时间的所有其它端点侧的电流采样值都全部接收到，若某从端侧电流采样值因延时过长而超出预设时间限制，则放弃计算该端侧数据；

6.本发明的进阶式多端差动保护在进行这种进阶式多端差动电流计算过程中，同时进行本次(第n次)计算的差动电流值与上次(第n-1次)计算的差动电流值的大小比较；若本次(第n次)计算的差动电流值与上次(第n-1次)相比呈现进阶式递减变化趋势时，则判断故障为区外故障，差动保护可靠不动作，若相比呈现进阶式递增变化趋势时，则判断故障为区内故障，差动保护可靠动作，进而切除故障。

7.因多端输电线路可能有较多的端点侧，且因通道阻塞等原因多端差动保护装置可能需要较长延时才能接收全部数据，甚至会出现某端点侧数据丢包现象；本发明的进阶式多端差动保护，可以在没有接收全部端点侧电流采样值数据时进行差动电流计算和区内外故障判断，可以提高多端差动保护动作速动性和可靠性。

8.计算方法：进阶式多端差动保护装置接收来自M1侧、M2侧、M3侧到Mp侧电流采样值，计算故障分量：将已接收到的n侧电流采样值按照公式计算差动电流：

$I_{dj}=\left|{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^n\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_j\right|$

I_dj：差动电流，各端点侧电流采样值故障分量，其中，故障分量幅值小于0.1倍的额定电流的端点侧电流不参与计算；

在t₂＝t₁+Δt₂时刻，差动电流I_d2为故障分量与的差动电流幅值，同理，在t₃＝t₁+Δt₃时刻，差动电流I_d3为三个故障分量和的差动电流幅值，依此类推，最终，在t_p＝t₁+Δt_p时刻，I_dp为全部端点电流故障分量的差动电流幅值，在此计算过程中，差动电流幅值呈现进阶式递减变化趋势，直至最后趋近于0。

即，t₁时刻，

t₂时刻，

t₃时刻，

依此类推，在t_p时刻，

如图2所示，在区外故障时，自I_d1、I_d2直至I_dp呈现递减趋势，则保护可靠不动作。

如图3所示，在区内故障时，自I_d1、I_d2直至I_dp呈现递增趋势，则保护可靠动作。

Claims (5)

1.一种进阶式多端差动保护算法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：选择本侧为主端侧，其他端点侧为从端侧；

步骤二：将来自从端侧的电流采样值与主端侧电流采样值实现同步，并计算各侧电流采样值的故障分量；

步骤三：将在主端侧差动保护装置中已经接收到的来自从端侧的电流采样值的故障分量，与主端侧电流采样值的故障分量进行差动计算，构造成故障分量不完全差动电流保护，若已经接收到n侧端点的电流采样值，则进行进阶式多端差动电流计算，进阶式多端差动电流计算的计算公式为：其中I_dj是差动电流，是各端点侧电流采样值故障分量；

步骤四：根据差动电流值的变化趋势判断故障是发生在多端输电线路的区外还是区内：在计算差动电流的端点数逐步增加时，其差动电流值呈现进阶式递减变化趋势时，判断故障为区外故障，差动保护可靠不动作；其差动电流值呈现进阶式递增变化趋势时，判断故障为区内故障，差动保护可靠动作，进而启动切除故障。

2.根据权利要求1所述一种进阶式多端差动保护算法，其特征在于，所述从端侧电流采样值故障分量运用主端侧和已接受的从端侧电流采样值故障分量进行差动电流计算，若从端侧电流采样值故障分量幅值小于0.1倍的额定电流，则该从端侧不参与差动电流计算。

3.根据权利要求1所述一种进阶式多端差动保护算法，其特征在于，所述进阶式多端差动电流计算一直进行到这一个采样时间的所有其它端点侧的电流采样值都全部接收到，若某从端侧电流采样值因延时过长而超出预设时间限制，则放弃计算该端侧数据。

4.根据权利要求1所述一种进阶式多端差动保护算法，其特征在于，所述进阶式多端差动电流计算可以在没有接收全部端点侧电流采样值数据时进行差动电流计算和区内外故障判断，可提高多端差动保护动作速动性和可靠性。

5.根据权利要求1所述一种进阶式多端差动保护算法，其特征在于，所述进阶式多端差动电流计算为重复步骤二，对多个从端侧的电流采样值的故障分量，与主端侧电流采样值的故障分量进行差动计算。