CN106300284B - 双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的方法、装置 - Google Patents

双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的方法、装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的方法、装置，所述方法或装置包括：若有母联/分段电流异常，获取该异常母联/分段对应的区域差动保护范围的步骤或单元；判别该区域差动保护范围内的电流特征是否满足区域差动保护判据，若满足，则开放对应母联/分段断路器的动作出口；否则闭锁对应母联/分段断路器动作出口的步骤或单元。本发明解决了母线保护在双母单分接线方式下，当出现母联/分段电流异常时，母线区外故障误跳异常母联/分段断路器的技术问题。

Description

双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的方法、装置
技术领域
本发明涉及一种双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的方法、装置，属于电力系统故障判断技术领域。
背景技术
母线保护在并列运行情况下，若母联/分段电流异常(如母联/分段CT断线、母联/分段SV检修不一致等)，与母联/分段相连接的两段母线都有小差电流，却没有大差电流，此时母线保护不启动，母线差动保护不动作。但是，当母线上发生故障时，由于保护装置无法确定母联/分段CT电流的方向，母线保护可能拒动，也可能误动，此时母线保护的动作行为会失去选择性。因此在母联/分段电流异常时，我们一般对母线差动保护按如下方案处理：
1、当母联/分段CT断线后该断线相同时发生母线区内故障(如母联/分段A相CT断线，同时A相母线发生区内故障)，母线保护瞬时跳开断线相母联/分段，延时100ms后再跳故障母线；
2、当母联/分段电流异常(包括母联/分段SV通讯中断、SV检修不一致、报文配置异常或SV品质位异常等)后发生母线区内故障，先跳开母联/分段，延时100ms后选择故障母线。
按照上述两种方案执行，当母联/分段电流异常(包括母联/分段CT断线、母联/分段SV通讯中断或母联/分段SV检修不一致等)时，若发生母线区内故障，母线保护瞬时跳开电流异常的母联/分段断路器，延时100ms后再跳故障母线，既能够快速切除故障，体现了保护的可靠性，又达到了选择性的要求，有利于电力系统的安全运行。
3、当母联/分段电流异常(包括母联/分段CT断线、母联/分段SV通讯中断或母联/分段SV检修不一致等)，但与母联/分段相邻的母线发生区外故障，此时不会跳开母联/分段断路器。然而，对于双母单分段接线，如图1所示，Ⅰ母和Ⅱ母通过母联1连接，Ⅱ母和Ⅲ母通过母联2连接，Ⅰ母和Ⅲ母通过一个分段连接。若母联1电流出现异常，此时与母联1不相邻的Ⅲ母发生区内故障，此故障对于母联1而言属于区外故障，因此母联1断路器无需跳开。但是由于Ⅲ母区内故障会产生大差差动电流，且切除Ⅲ母相关的母联2和分段断路器可能导致Ⅰ母和Ⅱ母的小差差动电流和制动电流满足制动特性，同时Ⅲ母故障可能导致系统电压波动，满足差动复压开放条件，最终导致母联1断路器瞬时跳闸。
因此，对于双母单分段接线方式，在母联/分段电流异常且与该母联/分段相邻的两段母线未发生区内故障的前提下，按照常规母线差动保护会多切一个母联或分段，最终导致系统接线方式发生改变，由此造成更多不可预料的后果，这是多数用户不能接受的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的方法、装置，用于解决母线保护在双母单分段接线方式下，当母联/分段电流异常时，区外故障误跳母联/分段断路器的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提出了双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的方法，包括以下步骤：
步骤1，若有母联/分段电流异常，获取所述异常母联/分段对应的区域差动保护范围，所述区域差动保护范围包括与所述异常母联/分段相邻的两段母线上除该异常母联/分段支路外的所有运行支路和其他母联/分段支路；
步骤2，判别所述区域差动保护范围内的电流特征是否满足区域差动保护判据，若满足，则开放对应母联/分段断路器的动作出口；否则闭锁对应母联/分段断路器动作出口。
进一步地，步骤2中的所述区域差动保护判据包括以下步骤：
(1)采集与所述母联/分段相邻的两段母线上除中间连接的所述异常母联/分段支路外的所有运行支路的电流，计算当前采样点的差动电流和制动电流；
(2)判断下面的条件：
a.按相判别所述当前采样点的差动电流是否大于动作门槛值；
b.按相判别所述当前采样点的差动电流和制动电流是否满足比率制动特性；
c.确定在一个采样周期内的抽样点数和动作点数，判别抽样点数中满足所述比率制动特性的点数是否大于动作点数；
(3)若步骤(2)中的条件全部满足，则判定为满足所述区域差动保护判据。
进一步地，步骤(1)中所述差动电流为当前采样时刻所述所有运行支路的电流的向量和，所述制动电流为当前采样时刻所述所有运行支路的电流的标量和。
进一步地，步骤(2)中条件a的判别式为：
|Icd(i)|＞Imk
其中，Icd(i)为当前采样点的差动电流值，Imk为动作门槛值。
步骤(2)中条件b的判别式为：
|Icd(i)|＞k·|Ir(i)|
其中，Ir(i)为当前采样点的制动电流值，k为制动系数。
本发明还提出了一种双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的装置，包括：
用于若有母联/分段电流异常，获取所述异常母联/分段对应的区域差动保护范围，所述区域差动保护范围包括与所述异常母联/分段相邻的两段母线上除该异常母联/分段外的所有运行支路和其他母联/分段支路的单元；
用于判别所述区域差动保护范围是否满足区域差动保护判据，若满足，则开放对应母联/分段断路器的动作出口；否则闭锁对应母联/分段断路器动作出口的单元。
进一步地，所述用于判别所述区域差动保护范围内的电流特征是否满足区域差动保护判据的单元包括：
用于采集与所述母联/分段相邻的两段母线上除中间连接的所述异常母联/分段外的所有运行支路的电流，计算当前采样点的差动电流和制动电流的单元；
用于判断下面的条件：
a.按相判别所述当前采样点的差动电流是否大于动作门槛值；
b.按相判别所述当前采样点的差动电流和制动电流是否满足比率制动特性；
c.确定在一个采样周期内的抽样点数和动作点数，判别抽样点数中满足所述比率制动特性的点数是否大于动作点数；
若上述的条件全部满足，则判定为满足所述区域差动保护判据的单元。
进一步地，所述差动电流为当前采样时刻所述所有运行支路的电流的向量和，所述制动电流为当前采样时刻所述所有运行支路的电流的标量和。
进一步地，条件a的判别式为：
|Icd(i)|＞Imk
其中，Icd(i)为当前采样点的差动电流值，Imk为动作门槛值。
条件b的判别式为：
|Icd(i)|＞k·|Ir(i)|
其中，Ir(i)为当前采样点的制动电流值，k为制动系数。
本发明和现有技术相比的有益效果是：
对于双母单分段接线方式下的母线保护，若某个母联/分段电流异常(包括母联/分段CT断线、母联/分段SV通讯中断或母联/分段SV检修不一致等)，设置三个区域差动保护范围，每个区域差动保护范围包括相邻两段母线上除了两段母线中间的母联/分段的所有运行支路和其他母联/分段支路，无论哪段母线发生区内故障，只要区域差动的电流特征不满足动作判别条件，则认为该故障为发生电流异常母联/分段的区外故障，闭锁对应母联/分段断路器动作出口；只有当该区域差动的电流特征满足动作判别条件时，才开放对应母联/分段断路器的动作出口，因此避免了故障母线差动动作时误跳不相关异常母联/分段断路器的问题。
附图说明
图1是双母单分接线故障示意图；
图2是母联/分段的区域差动保护范围示意图；
图3是双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的方法的原理流程图。
具体实施方式
下面结合附图对上述步骤进行详细的介绍。
本发明提出了一种双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的方法，该方法通过获取异常母联/分段的区域差动保护范围，判别该区域差动保护范围内的电流特征是否满足差动保护判据，最终确定在与该异常母联/分段不相邻的其他母线发生区内故障的情况下是否需要断开该异常母联或分段。
其中，对于双母单分段接线方式下任一母联/分段的区域差动保护范围如图2所示，即母联1的区域差动保护范围为区域1，包括Ⅰ母和Ⅱ母上除母联1支路外的所有运行支路，包括母联2支路和分段支路；母联2的区域差动保护范围为区域2，包括Ⅱ母和Ⅲ母上除母联2支路外的所有运行支路，包括母联1支路和分段支路；分段的区域差动保护范围为区域3，包括Ⅰ母和Ⅲ母上除分段支路外的所有运行支路，包括母联1支路和母联2支路。
以图1中母联1CT异常后，Ⅲ母发生区内故障为例，双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的方法的判别流程如图3所示，具体步骤如下：
步骤1，获取母联1的区域差动保护范围，该区域差动保护范围包括与母联1相邻的两段母线上除母联1支路外的所有运行支路，包括母联2和分段支路，如图2中区域1所示；
步骤2，判别母联1的区域差动保护范围内的电流特征是否满足区域差动保护判据，若满足，则开放母联1断路器的动作出口；否则闭锁母联1断路器的动作出口。
其中，步骤2中的差动保护判据包括以下步骤：
(1)采集母联1的区域差动保护范围内所有运行支路的电流，计算当前采样时刻的三相差动电流和制动电流，其中，差动电流为各支路采样电流的向量和，制动电流为各支路采样电流的标量和，计算公式为：
其中，ij表示母联1的区域差动保护范围内第j条支路的电流，n表示母联1的区域差动保护范围内的所有支路数目，id表示母联1的区域差动保护范围内的差动电流，|ij|表示电流ij的模长，ir表示母联1的区域差动保护范围内的制动电流。
(2)判断下面的条件：
a.按相判别当前采样点的差动电流是否大于动作门槛值；
b.按相判别当前采样点的差动电流和制动电流是否满足比率制动特性；
c.确定在一个采样周期内的抽样点数和动作点数，判别抽样点数中满足比率制动特性的点数是否大于动作点数。
具体地，条件a的具体判别方法为：将当前每个采样点的三相差动电流均与差动动作门槛值进行比较，判别是否满足表达式：
|Icd(i)|＞Imk
其中，Icd(i)为当前采样点的差动电流值，Imk为动作门槛值。
条件b的具体判别方法为：将当前采样点的差动电流和制动电流按相进行比较，判别是否满足表达式：
|Icd(i)|＞k·|Ir(i)|
其中，k为制动系数，考虑到区域差动是作为母联/分段电流异常后区外故障的防误措施，因此制动系数选择与当前母线运行方式下的大差制动系数保持一致。
条件c是基于保护周波的24点采样的判别条件，通过选择合适的动作点数M和抽样点数N，在一个抽样周期内判定抽样点数N中满足判据的点数是否大于动作点数M。本实施例中判断的采样值区域差动与采样值差动保护相配合，因此条件中c动作点数M和抽样点数N均参照采样值差动保护进行选择。
(3)若上述(2)中的条件全部满足，则判定为满足母联1的区域差动保护判据。
通过对母联1的差动保护判据进行判别，可得不满足母联1的区域差动保护判据，闭锁母联1断路器的动作出口，即母联1CT异常后，Ⅲ母发生区内故障，母联1断路器不跳开。
其中，步骤2为本实施例所选择的一种差动保护判据，由于本发明的主要贡献在于母联/分段的区域差动保护范围的划定，因此作为其他实施方式，还可以采用各种现有的差动保护判据。
本发明还提出了一种双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的装置，包括：
用于若有母联/分段电流异常，获取所述异常母联/分段对应的区域差动保护范围，所述区域差动保护范围包括与所述异常母联/分段相邻的两段母线上除该异常母联/分段外的所有运行支路和其他母联/分段支路的单元；
用于判别所述区域差动保护范围内的电流特征是否满足区域差动保护判据，若满足，则开放对应母联/分段断路器的动作出口；否则闭锁对应母联/分段断路器动作出口的单元。
该装置实际上基于上述方法流程的一种计算机解决方案，即一种软件构架，该软件可以运行于保护设备中。由于对上述方法的介绍已经足够清楚完整，故不再详细进行描述。

Claims (8)

1.双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1，若有母联/分段电流异常，获取所述异常母联/分段对应的区域差动保护范围，所述区域差动保护范围包括与所述异常母联/分段相邻的两段母线上除所述异常母联/分段支路外的所有运行支路和其他母联/分段支路；
步骤2，判别所述区域差动保护范围内的电流特征是否满足区域差动保护判据，若满足，则开放对应母联/分段断路器的动作出口；否则闭锁对应母联/分段断路器动作出口。
所述区域差动保护判据包括以下步骤：
(1)采集与所述母联/分段相邻的两段母线上除中间连接的所述异常母联/分段外的所有运行支路的电流，计算当前采样点的差动电流和制动电流；
(2)判断下面的条件：
a.按相判别所述当前采样点的差动电流是否大于动作门槛值；
b.按相判别所述当前采样点的差动电流和制动电流是否满足比率制动特性；
c.确定在一个采样周期内的抽样点数和动作点数，判别抽样点数中满足所述比率制动特性的点数是否大于动作点数；
(3)若步骤(2)中的条件全部满足，则判定为满足所述区域差动保护判据。
2.根据权利要求1所述的双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的方法，其特征在于，步骤(1)中所述差动电流为当前采样时刻所述所有运行支路的电流的向量和，所述制动电流为当前采样时刻所述所有运行支路的电流的标量和。
3.根据权利要求1所述的双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的方法，其特征在于，步骤(2)中条件a的判别式为：
|Icd(i)|＞Imk
其中，Icd(i)为当前采样点的差动电流值，Imk为动作门槛值。
4.根据权利要求1所述的双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的方法，其特征在于，步骤(2)中条件b的判别式为：
|Icd(i)|＞k·|Ir(i)|
其中，Ir(i)为当前采样点的制动电流值，k为制动系数。
5.双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的装置，其特征在于，包括：
用于若有母联/分段电流异常，获取所述异常母联/分段对应的区域差动保护范围，所述区域差动保护范围包括与所述异常母联/分段相邻的两段母线上除该异常母联/分段支路外的所有运行支路和其他母联/分段支路的单元；
用于判别所述区域差动保护范围内的电流特征是否满足区域差动保护判据，若满足，则开放对应母联/分段断路器的动作出口；否则闭锁对应母联/分段断路器动作出口的单元。
所述用于判别所述区域差动保护范围内的电流特征是否满足区域差动保护判据的单元包括：
用于采集与所述母联/分段相邻的两段母线上除中间联接的所述异常母联/分段外的所有运行支路的电流，计算当前采样点的差动电流和制动电流的单元；
用于判断下面的条件：
a.按相判别所述当前采样点的差动电流是否大于动作门槛值；
b.按相判别所述当前采样点的差动电流和制动电流是否满足比率制动特性；
c.确定在一个采样周期内的抽样点数和动作点数，判别抽样点数中满足所述比率制动特性的点数是否大于动作点数；
若上述的条件全部满足，则判定为满足所述区域差动保护判据的单元。
6.根据权利要求5所述的双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的装置，其特征在于，所述差动电流为当前采样时刻所述所有运行支路的电流的向量和，所述制动电流为当前采样时刻所述所有运行支路的电流的标量和。
7.根据权利要求5所述的双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的装置，其特征在于，条件a的判别式为：
|Icd(i)|＞Imk
其中，Icd(i)为当前采样点的差动电流值，Imk为动作门槛值。
8.根据权利要求5所述的双母单分防止区外故障误跳异常母联/分段的装置，其特征在于，条件b的判别式为：
|Icd(i)|＞k·|Ir(i)|
其中，Ir(i)为当前采样点的制动电流值，k为制动系数。
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