CN107069658B - 一种鲁棒性增强的输电线路电流差动保护系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种鲁棒性增强的输电线路差动保护系统，包括：采集模块，用于采集电气量，并送入单端量保护模块；单端量保护模块，用于根据采集模块采集到的电气量数据，进行单端量保护运算；差动调整模块，用于根据单端量保护模块的计算结果，调整差动门槛和制动系数；以及差动保护模块，用于根据单端量保护模块的计算结果，闭锁差动继电器，或进行差动保护运算。此种保护系统能够在线路某侧CT断线，发生区外故障时，确保差动保护不误动；另外，在不降低差动保护可靠性的同时，提升差动保护抗过渡电阻能力。本发明还公开一种鲁棒性增强的输电线路差动保护方法。

Description

一种鲁棒性增强的输电线路电流差动保护系统及方法

技术领域

本发明属于电网继电保护技术领域，特别涉及一种输电线路电流差动保护系统及保护方法。

背景技术

输电线路电流差动保护作为输电线路主保护中的一种,其理论基础是基尔霍夫电流定理。当输电线路正常工作或区外故障时,忽略线路分布电容的影响,则流入线路的电流和流出的电流相等,差动电流为零，差动继电器不动作。当输电线路内部故障时,忽略线路分布电容的影响,则差动电流等于流入线路的故障电流,差动继电器动作。电流差动保护原理简单、工作可靠且具有良好的选择性,作为输电线路的主保护在电力系统中广泛应用,长期以来其原理研究及应用受到了继电保护工作者的极大关注。

但电流差动保护作为一种多端量保护，在线路某侧CT断线时，发生区外故障，存在误动风险。对于CT断线，目前的防误方法是：CT断线时，抬高差动电流门槛。但是在CT断线同时发生大故障电流区外故障，差动保护仍会误动。

另外，差动保护受负荷电流影响较大，在重负荷情况下发生区内高阻故障时，差动保护存在拒动风险。目前提高差动保护抗过渡电阻能力的方法是：降低差动电流门槛和制动系数，但这种方法增加了区外故障，差动保护误动的可能，降低了差动保护可靠性。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种鲁棒性增强的输电线路差动保护系统及方法，在线路某侧CT断线，发生区外故障时，确保差动保护不误动；另外，在不降低差动保护可靠性的同时，提升差动保护抗过渡电阻能力。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种鲁棒性增强的输电线路差动保护系统，包括：

采集模块，用于采集电气量，并送入单端量保护模块；

单端量保护模块，用于根据采集模块采集到的电气量数据，进行单端量保护运算；

差动调整模块，用于根据单端量保护模块的计算结果，调整差动门槛和制动系数；以及

差动保护模块，用于根据单端量保护模块的计算结果，闭锁差动继电器，或进行差动保护运算。

一种鲁棒性增强的输电线路差动保护方法，包括如下步骤：

步骤100，采集输电线路各侧的三相电流和三相电压；

步骤200，线路各侧根据采集到的本侧三相电流和三相电压，完成单端量保护计算，判断线路发生正方向故障、反方向故障或无故障；

步骤300：根据单端量保护模块的计算结果，判断是否调整差动继电器；若是，则调整差动门槛，调整制动系数；若否，则不调整；

步骤400：根据单端量保护模块的计算结果，判断是否闭锁差动继电器，若是，则闭锁差动继电器；若否，则计算差动电流和制动电流，并按差动调整模块输出的差动门槛和制动系数，完成差动保护逻辑运算。

上述步骤200中，判断线路发生正方向故障、反方向故障或无故障的方法为：

a)基于正序功率、负序功率、零序功率、测量阻抗，设置四种正方向继电器和四种反方向继电器：正序功率正方向继电器、负序功率正方向继电器、零序功率正方向继电器、测量阻抗正方向继电器、正序功率反方向继电器、负序功率反方向继电器、零序功率反方向继电器、测量阻抗反方向继电器；

b)通过定值整定，使每种反方向继电器都比同原理的正方向继电器更灵敏；

c)根据本侧电流和电压，计算所有方向继电器；当至少一种正方向继电器动作，且所有反方向继电器不动作时，判断线路发生正方向故障；当至少两种反方向继电器动作，且所有正方向继电器不动作时，判断线路发生反方向故障；其它情况，判断线路无故障。

上述步骤300中，判断是否调整差动继电器的方法为：若线路各侧单端量保护模块均判断线路发生正方向故障，则调整差动继电器；否则，不调整差动继电器。

上述步骤300中，调整差动门槛的方法为：通过差动继电器门槛调整因子λ₁降低差动继电器门槛，I_{cdφ_mk_l}＝λ₁*I_{cdφ_mk}；其中，I_{cdφ_mk}为调整前的差动继电器门槛；I_{cdφ_mk_l}为调整后的差动继电器门槛；λ₁在0到1之间取值。

上述步骤300中，调整制动系数的方法为：通过差动继电器制动系数调整因子λ₂降低制动系数，K_{cdφ_l}＝λ₂*K_cdφ；其中，K_cdφ为调整前的差动继电器制动系数；K_{cdφ_l}为调整后的差动继电器制动系数；λ₂在0到1之间取值。

上述步骤400中，判断是否闭锁差动继电器的方法为：若线路至少一侧单端量保护模块判断线路发生反方向故障，则闭锁差动继电器；否则，不闭锁差动继电器。

采用上述方案后，本发明具有以下特点：

(1)在线路某侧CT断线时，发生区外故障，本发明利用CT健全侧单端量保护能够判断线路发生区外故障，闭锁差动保护，差动保护不会误动；

(2)针对发生区内高阻故障时差动保护存在拒动风险的情况，本发明通过设置自动调整的差动门槛和制动系数，在不降低差动保护可靠性的同时，提升了差动保护抗过渡电阻能力。

附图说明

图1是本发明保护系统的架构图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。

如图1所示，本发明提供一种鲁棒性增强的输电线路差动保护系统，包括以下功能模块：

采集模块，用于采集电气量，主要包括输电线路各侧的三相电流和三相电压，并送入单端量保护模块；

单端量保护模块，用于根据采集模块采集到的电气量数据，进行单端量保护运算，判断线路是否发生故障，若发生故障，判断是正方向故障或反方向故障；

差动调整模块，用于根据单端量保护模块的计算结果，调整差动门槛和制动系数；

差动保护模块，用于根据单端量保护模块的计算结果，闭锁差动继电器，或进行差动保护运算，计算差动电流和制动电流，并按差动调整模块输出的差动门槛和制动系数，完成差动保护逻辑运算。

本发明还提供一种鲁棒性增强的输电线路差动保护方法，包括如下步骤：

步骤100，采集输电线路各侧的三相电流和三相电压；

步骤200，线路各侧根据采集到的本侧三相电流和三相电压，完成单端量保护计算，判断线路发生正方向故障、反方向故障或无故障；

判断线路发生正方向故障、反方向故障或无故障的方法为：基于正序功率、负序功率、零序功率、测量阻抗，设置四种正方向继电器和四种反方向继电器：正序功率正方向继电器、负序功率正方向继电器、零序功率正方向继电器、测量阻抗正方向继电器、正序功率反方向继电器、负序功率反方向继电器、零序功率反方向继电器、测量阻抗反方向继电器；通过定值整定，使每种反方向继电器都比同原理的正方向继电器更灵敏；根据本侧电流和电压，计算所有方向继电器；当至少一种正方向继电器动作，且所有反方向继电器不动作时，判断线路发生正方向故障；当至少两种反方向继电器动作，且所有正方向继电器不动作时，判断线路发生反方向故障；其它情况，判断线路无故障。

步骤300：根据单端量保护模块的计算结果，判断是否调整差动继电器；若是，则调整差动门槛，调整制动系数；若否，则不调整；

其中，判断是否调整差动继电器的方法为：若线路各侧单端量保护模块均判断线路发生正方向故障，则调整差动继电器；否则，不调整差动继电器。

调整差动门槛，调整制动系数的方法为：通过差动继电器门槛调整因子λ₁降低差动继电器门槛，I_{cdφ_mk_l}＝λ₁*I_{cdφ_mk}；通过差动继电器制动系数调整因子λ₂降低制动系数，K_{cdφ_l}＝λ₂*K_cdφ。

其中，I_{cdφ_mk}为调整前的差动继电器门槛；I_{cdφ_mk_l}为调整后的差动继电器门槛；K_cdφ为调整前的差动继电器制动系数；K_{cdφ_l}为调整后的差动继电器制动系数；λ₁在0到1之间取值；λ₂在0到1之间取值。

步骤400：根据单端量保护模块的计算结果，判断是否闭锁差动继电器，若是，则闭锁差动继电器；若否，则计算差动电流和制动电流，并按差动调整模块输出的差动门槛和制动系数，完成差动保护逻辑运算。

其中，判断是否闭锁差动继电器的方法为：若线路至少一侧单端量保护模块判断线路发生反方向故障，则闭锁差动继电器；否则，不闭锁差动继电器。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (2)

1.一种鲁棒性增强的输电线路差动保护方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤100，采集输电线路各侧的三相电流和三相电压；

步骤200，线路各侧根据采集到的本侧三相电流和三相电压，完成单端量保护计算，判断线路发生正方向故障、反方向故障或无故障；

步骤300：根据单端量保护模块的计算结果，判断是否调整差动继电器；若是，则调整差动门槛，调整制动系数；若否，则不调整；

所述步骤300中，判断是否调整差动继电器的方法为：若线路各侧单端量保护模块均判断线路发生正方向故障，则调整差动继电器；否则，不调整差动继电器；

所述步骤300中，调整差动门槛的方法为：通过差动继电器门槛调整因子λ₁降低差动继电器门槛，I_{cdφ_mk_l}＝λ₁*I_{cdφ_mk}；其中，I_{cdφ_mk}为调整前的差动继电器门槛；I_{cdφ_mk_l}为调整后的差动继电器门槛；λ₁在0到1之间取值；

所述步骤300中，调整制动系数的方法为：通过差动继电器制动系数调整因子λ₂降低制动系数，K_{cdφ_l}＝λ₂*K_cdφ；其中，K_cdφ为调整前的差动继电器制动系数；K_{cdφ_l}为调整后的差动继电器制动系数；λ₂在0到1之间取值；

步骤400：根据单端量保护模块的计算结果，判断是否闭锁差动继电器，若是，则闭锁差动继电器；若否，则计算差动电流和制动电流，并按差动调整模块输出的差动门槛和制动系数，完成差动保护逻辑运算；

所述步骤400中，判断是否闭锁差动继电器的方法为：若线路至少一侧单端量保护模块判断线路发生反方向故障，则闭锁差动继电器；否则，不闭锁差动继电器。

2.如权利要求1所述的一种鲁棒性增强的输电线路差动保护方法，其特征在于：所述步骤200中，判断线路发生正方向故障、反方向故障或无故障的方法为：

a)基于正序功率、负序功率、零序功率、测量阻抗，设置四种正方向继电器和四种反方向继电器：正序功率正方向继电器、负序功率正方向继电器、零序功率正方向继电器、测量阻抗正方向继电器、正序功率反方向继电器、负序功率反方向继电器、零序功率反方向继电器、测量阻抗反方向继电器；

b)通过定值整定，使每种反方向继电器都比同原理的正方向继电器更灵敏；

c)根据本侧电流和电压，计算所有方向继电器；当至少一种正方向继电器动作，且所有反方向继电器不动作时，判断线路发生正方向故障；当至少两种反方向继电器动作，且所有正方向继电器不动作时，判断线路发生反方向故障；其它情况，判断线路无故障。