CN109142954A - T区保护ct断线识别方法及差动保护方法 - Google Patents

T区保护ct断线识别方法及差动保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及T区保护CT断线识别方法及差动保护方法，属于T区保护技术领域。(1)判断是否满足CT断线判别的启动条件；(2)若满足启动条件，则判断是否满足以下判别条件：i)CT断线判别启动前三相电流都有流，CT断线判别启动后任一相电流无流且其他相电流不变；ii)CT断线判别启动时其他两侧无零序电流且其他两侧的各相电流都不变；(3)若各判别条件均满足，则判定CT断线。在CT断线后，若T区再次发生故障，则开放T区差动保护。根据CT断线与系统故障的特征来识别CT断线，能可靠识别T区保护任一侧单相或两相CT断线，提升了T区的CT断线检测的可靠性和准确性，并能够根据CT断线进行相应的后续控制。

Description

T区保护CT断线识别方法及差动保护方法
技术领域
本发明涉及T区保护CT断线识别方法及差动保护方法，属于T区保护技术领域。
背景技术
《电业安全工作规程》规定，带电的CT二次回路工作时严禁开路。高压线路保护使用的电流互感器，二次绕组匝数多，开路电压很高。这样高的二次电压不但可能使二次绕组和输电线路的绝缘遭到损坏，甚至威胁人身安全。
为了防止正常运行时CT二次回路开路产生的过电压，目前电流二次回路的电缆和交流输入端子等的绝缘都要满足要求，但如果CT二次回路开路后再发生故障，二次绕组和二次设备的绝缘就会遭到损坏。如图1所示，为一种典型的T区保护主接线示意图，T区差动保护的三侧电流检测回路分别对应CT1、CT2和CT3，正常运行负荷电流大时如果CT1发生断线，差流大于差动保护启动电流定值时就会造成T区差动保护跳闸。
T区差动保护中的三侧CT的断线检测十分重要。申请公布号为CN108134372A的中国发明专利申请文件中公开了一种电流互感器断线识别方法和差动保护方法，先判断是否满足电流互感器断线判别的启动条件，若满足启动条件，判断是否满足相应的判别条件，若判别条件均满足，则判断电流互感器断线，并进行相应的保护动作。虽然该专利申请文件公开了一种电流互感器断线识别方法，但是，该方法并不适用于T区差动保护中的CT断线检测，而且，即便将该方法强行用于T区差动保护中的CT断线检测，也会影响检测结果的可靠性和准确性。
发明内容
本发明的目的是提供一种T区保护CT断线识别方法，用以实现T区保护CT断线识别。本发明还提供一种T区保护CT断线时的差动保护方法，用以实现T区保护CT断线时的差动保护。
为实现上述目的，本发明包括以下技术方案。
一种T区保护CT断线识别方法，对于任意一侧CT，所述方法包括以下步骤：
(1)判断是否满足CT断线判别的启动条件；
(2)若满足CT断线判别的启动条件，则判断是否满足以下的判别条件：
i)CT断线判别启动前三相电流都有流，CT断线判别启动后任一相电流无流且其他相电流不变；
ii)CT断线判别启动时其他两侧无零序电流且其他两侧的各相电流都不变；
(3)若上述各判别条件均满足，则判定CT断线。
本方案提供的CT断线识别方法专用于T区保护，在满足CT断线判别的启动条件的基础上，如果满足：CT断线判别启动前三相电流都有流，CT断线判别启动后任一相电流无流且其他相电流不变，以及CT断线判别启动时其他两侧无零序电流且其他两侧的各相电流都不变，则判定CT断线。该识别方法根据CT断线与系统故障的特征来识别CT断线，能可靠识别T区保护任一侧单相或两相CT断线，提升了T区差动保护中的CT断线检测的可靠性和准确性，并能够根据CT断线进行相应的后续控制。
进一步地，步骤(2)中的判别条件还有：
iii)断线启动时无零序电压且设定时间段内零序电压无突变。
在上述两个判定条件的基础上，再引入电压判据进行辅助判别，当上述两个判定条件均满足时，且当断线启动时无零序电压且设定时间段内零序电压无突变时，判定CT断线，进一步提升检测准确性和可靠性。
进一步地，所述CT断线判别的启动条件为：对应侧有零序电流且其中有一相的相电流降低。
根据该条件能够对CT断线判别的启动进行有效判别。
进一步地，所述判别条件i)的判别表达式为：
其中，IΦ1.min(t)为断线启动时三相电流中的最小相电流幅值，IΦ1.min(t-2T)为断线启动时两个周期前的三相电流中的最小相电流幅值，IΦ1(t)为断线启动时任意一相的相电流幅值，|IΦ1(t-2T)|为断线启动时两个周期前的任意一相的相电流幅值，IN为CT二次额定值；
所述判别条件ii)的判别表达式为：
其中，IΦ2(t)为断线启动时其他一侧的任意一相的相电流幅值，|IΦ2(t-2T)为断线启动时其他一侧两个周期前的任意一相的相电流幅值，IΦ3(t)为断线启动时其他另一侧的任意一相的相电流幅值，|IΦ3(t-2T)|为断线启动时其他另一侧的两个周期前的任意一相的相电流幅值，3I0.Φ2(t)和3I0.Φ3(t)分别为断线启动时其他一侧和其他另一侧的零序电流幅值；
所述判别条件iii)的判别表达式为：
其中，3U0(t)为断线启动时零序电压幅值，3U0(t-2T)为断线启动时两个周期前的零序电压幅值，UN为相应电压检测设备的二次额定值；
所述CT断线判别的启动条件对应的判别表达式为：
其中，3I0.Φ1(t)为断线启动时零序电流幅值。
通过具体的判定表达式，能够提升CT断线识别的精度。
进一步地，步骤(3)中，在判定CT断线时，当T区差动保护启动时，瞬时判定CT断线；当差动保护未启动时，延时设定时间后判定CT断线。
根据T区差动保护是否启动灵活判别CT断线，提升CT断线判别的灵活性。由于T区差动保护是否启动取决于负荷电流的大小，因此可根据负荷电流的大小自动选择瞬时判别或延时判别。
一种T区保护CT断线时的差动保护方法，对于任意一侧CT，所述方法包括以下步骤：
(1)判断是否满足CT断线判别的启动条件；
(2)若满足CT断线判别的启动条件，则判断是否满足以下的判别条件：
i)CT断线判别启动前三相电流都有流，CT断线判别启动后任一相电流无流且其他相电流不变；
ii)CT断线判别启动时其他两侧无零序电流且其他两侧的各相电流都不变；
(3)若上述各判别条件均满足，则判定CT断线；
(4)若判定CT断线后T区再次发生故障，则开放T区差动保护。
本方案提供的差动保护方法专用于T区保护，在满足CT断线判别的启动条件的基础上，如果满足：CT断线判别启动前三相电流都有流，CT断线判别启动后任一相电流无流且其他相电流不变，以及CT断线判别启动时其他两侧无零序电流且其他两侧的各相电流都不变，则判定CT断线，然后进行差动保护判断。该方法根据CT断线与系统故障的特征来识别CT断线以及差动保护，能可靠识别T区保护任一侧单相或两相CT断线，提升了T区差动保护中的CT断线检测的可靠性和准确性，进而提升差动保护的判断可靠性和准确性。
进一步地，步骤(2)中的判别条件还有：
iii)断线启动时无零序电压且设定时间段内零序电压无突变。
在上述两个判定条件的基础上，再引入电压判据进行辅助判别，当上述两个判定条件均满足时，且当断线启动时无零序电压且设定时间段内零序电压无突变时，判定CT断线，进一步提升判断的准确性和可靠性。
进一步地，所述CT断线判别的启动条件为：对应侧有零序电流且其中有一相的相电流降低。
根据该条件能够对CT断线判别的启动进行有效判别。
进一步地，所述判别条件i)的判别表达式为：
其中，IΦ1.min(t)为断线启动时三相电流中的最小相电流幅值，IΦ1.min(t-2T)为断线启动时两个周期前的三相电流中的最小相电流幅值，IΦ1(t)为断线启动时任意一相的相电流幅值，|IΦ1(t-2T)|为断线启动时两个周期前的任意一相的相电流幅值，IN为CT二次额定值；
所述判别条件ii)的判别表达式为：
其中，IΦ2(t)为断线启动时其他一侧的任意一相的相电流幅值，|IΦ2(t-2T)|为断线启动时其他一侧两个周期前的任意一相的相电流幅值，IΦ3(t)为断线启动时其他另一侧的任意一相的相电流幅值，|IΦ3(t-2T)|为断线启动时其他另一侧的两个周期前的任意一相的相电流幅值，3I0.Φ2(t)和3I0.Φ3(t)分别为断线启动时其他一侧和其他另一侧的零序电流幅值；
所述判别条件iii)的判别表达式为：
其中，3U0(t)为断线启动时零序电压幅值，3U0(t-2T)为断线启动时两个周期前的零序电压幅值，UN为相应电压检测设备的二次额定值；
所述CT断线判别的启动条件对应的判别表达式为：
其中，3I0.Φ1(t)为断线启动时零序电流幅值。
通过具体的判定表达式，能够提升CT断线识别的精度以及差动保护动作的精度。
进一步地，步骤(3)中，在判定CT断线时，当T区差动保护启动时，瞬时判定CT断线；当差动保护未启动时，延时设定时间后判定CT断线。
根据T区差动保护是否启动灵活判别CT断线，提升CT断线判别的灵活性。由于T区差动保护是否启动取决于负荷电流的大小，因此可根据负荷电流的大小自动选择瞬时判别或延时判别。
附图说明
图1是电网T区保护装置的典型结构示意图；
图2是本发明提供的T区保护CT断线时的差动保护方法的一种具体的流程图。
具体实施方式
T区保护CT断线识别方法实施例
本实施例提供一种T区保护CT断线识别方法，该T区保护CT断线识别方法主要应用于智能电网的T区保护装置中，根据CT断线与系统故障的特征来识别CT断线，T区保护主接线示意图如图1所示，T区差动保护的三侧电流检测回路分别对应CT1、CT2和CT3，正常运行负荷电流大时如果CT1发生断线，差流大于差动保护启动电流定值时就会造成T区差动保护跳闸。电压检测回路为PT。该识别方法作为一个独立的功能模块，放置在T区保护装置中，该功能模块可以一直投入。该识别方法适用于T区保护正常运行时任一侧的CT断线判别，不适用两侧CT或多侧CT同时发生断线的情况。本实施例中，该识别方法针对的一侧称为第一侧，该侧对应的CT为第一侧CT，对应图1中的CT1，其他两侧中，其他一侧称为第二侧，该侧对应的CT为第二侧CT，对应图1中的CT2，其他另一侧称为第三侧，该侧对应的CT为第三侧CT，对应图1中的CT3。
该T区保护CT断线识别方法包括以下步骤：
(1)进行CT断线启动判别，即判断是否满足CT断线判别的启动条件。本实施例给出该启动条件的一个具体的实施方式，为：第一侧有零序电流且其中有一相的相电流降低，进一步地，以下给出该启动条件的一种具体的判别表达式：
其中，3I0.Φ1(t)为断线启动时第一侧的零序电流幅值，IΦ1(t)为断线启动时第一侧任意一相(A、B或C)的相电流幅值，|IΦ1(t-2T)|为断线启动时第一侧两个周期(指采样周期)前的任意一相的相电流幅值，IΦ1(t)具体所指的相与|IΦ1(t-2T)|具体所指的相要相同，IN为CT二次额定值(1A或5A)。其中，满足第一个不等式表示第一侧有零序电流，满足第二个不等式表示断线启动时第一侧两个周期前的任意一相的相电流幅值大于断线启动时第一侧对应相的相电流幅值，即该相电流降低。
(2)若满足CT断线判别的启动条件，则判断是否满足以下的判别条件：
i)第一侧CT断线判别启动前三相电流都有流，CT断线判别启动后任一相电流无流且其他相电流不变；
ii)CT断线判别启动时其他两侧无零序电流且其他两侧的各相电流都不变；
iii)断线启动时PT无零序电压且设定时间段内零序电压无突变。
进一步地，以下给出上述三个判别条件的一种具体的判别表达式。
其中，判别条件i)的判别表达式为：
其中，IΦ1.min(t)为断线启动时第一侧三相电流中的最小相电流幅值，IΦ1.min(t-2T)为断线启动时第一侧两个周期前的三相电流中的最小相电流幅值。
判别条件ii)的判别表达式为：
其中，IΦ2(t)为断线启动时第二侧的任意一相的相电流幅值，|IΦ2(t-2T)|为断线启动时第二侧两个周期前的任意一相的相电流幅值，IΦ2(t)具体所指的相与|IΦ2(t-2T)|具体所指的相要相同，IΦ3(t)为断线启动时第三侧的任意一相的相电流幅值，|IΦ3(t-2T)|为断线启动时第三侧的两个周期前的任意一相的相电流幅值，IΦ3(t)具体所指的相与|IΦ3(t-2T)|具体所指的相要相同，3I0.Φ2(t)和3I0.Φ3(t)分别为断线启动时第二侧和第三侧的零序电流幅值。
判别条件iii)的判别表达式为：
其中，3U0(t)为断线启动时PT的零序电压幅值，3U0(t-2T)为断线启动时PT两个周期前的零序电压幅值，UN为PT二次额定值(比如57.7V)。
(3)若上述各判别条件均满足，则判定CT断线。上述三个判别条件的实施没有先后顺序，可以按照一定的顺序依次判定，也可以同时判定。其中，在判定CT断线时，当T区差动保护启动时，瞬时判别CT断线；当差动保护未启动时，延时设定时间后判别CT断线。本实施例中，当T区差动保护启动时，经5ms瞬时判为CT断线，5ms很短，可以理解为瞬时；当差动保护未启动时，延时12s判为CT断线。
通常情况下，根据负荷电流的大小来判断差动保护是否启动，因此，这里，根据负荷电流的大小自动选择瞬时或延时判别CT断线，以下给出差动保护的一种具体的启动判别表达式：
Iop＞0.8Iop.0
其中，Iop为T区差动保护差动电流的幅值，Iop.0为T区差动保护启动电流定值。
另外，若步骤(1)中的启动条件或者步骤(2)中的各判别条件中的任意一个条件不满足时，就退出CT断线判别，直接开放三相差动保护，如图2所示。
上述中，CT断线的判别条件中另外引入判别条件iii)，利用PT电压进行辅助判别，这是一种优化的实施方式，作为其他的实施方式，该电压判别条件还可以不设置。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
T区保护CT断线时的差动保护方法实施例
本实施例提供一种T区保护CT断线时的差动保护方法，该方法与T区保护CT断线识别方法的区别点在于：该方法在步骤(3)之后多了一个步骤，即步骤(4)，为：若判定CT断线后T区再次发生故障，则开放T区差动保护。因此，该T区保护CT断线时的差动保护方法包括T区保护CT断线识别方法，在根据T区保护CT断线识别方法识别判定出CT断线后，若T区再次发生故障，则开放T区差动保护。由于上述T区保护CT断线识别方法实施例中已对CT断线识别方法的具体步骤进行了说明，本实施例就不再赘述。
当判定CT断线后，T区再次发生故障的故障识别判据为：
Iop＞Iop.H
其中，Iop.H为T区差动保护高定值门槛，按躲CT最大负荷电流整定。
因此，当判定CT断线后闭锁T区差动保护，同时还可以发CT断线告警信号。在判定CT断线后，若T区再次发生故障，则开放T区差动保护，即T区断线相差动保护，如图2所示。
另外，为了防止CT断线后来不及闭锁T区差动保护，那么，保护启动后PT三相电压无变化时断线相差动保护延时一定时间(比如20ms)动作，判别表达式为：
|UΦ(t)-UΦ(t-2T)|＜0.1UN
其中，UΦ(t)为断线启动时PT的任意一相(A、B、C)相电压幅值，|UΦ(t-2T)|为断线启动时PT两个周期前对应相的相电压幅值。
图2是T区保护CT断线时的差动保护方法的一种具体的流程图。
因此，当CT二次回路断线且差流不大时，保护设备发出报警信号，通知调度人员通过倒负荷将输电线路停电进行检修处理，这样做可以避免因CT二次回路断线引起的保护跳闸。如果差流增大至差动保护高定值门槛，则开放T区差动保护。这样，T区差动保护装置能够动作跳闸，切除故障电流，避免事故扩大，可以兼顾闭锁差动和不闭锁差动两种方案的优点与不足。

Claims (10)

1.一种T区保护CT断线识别方法，其特征在于，对于任意一侧CT，所述方法包括以下步骤：
(1)判断是否满足CT断线判别的启动条件；
(2)若满足CT断线判别的启动条件，则判断是否满足以下的判别条件：
i)CT断线判别启动前三相电流都有流，CT断线判别启动后任一相电流无流且其他相电流不变；
ii)CT断线判别启动时其他两侧无零序电流且其他两侧的各相电流都不变；
(3)若上述各判别条件均满足，则判定CT断线。
2.根据权利要求1所述的T区保护CT断线识别方法，其特征在于，步骤(2)中的判别条件还有：
iii)断线启动时无零序电压且设定时间段内零序电压无突变。
3.根据权利要求2所述的T区保护CT断线识别方法，其特征在于，所述CT断线判别的启动条件为：对应侧有零序电流且其中有一相的相电流降低。
4.根据权利要求3所述的T区保护CT断线识别方法，其特征在于，所述判别条件i)的判别表达式为：
其中，IΦ1.min(t)为断线启动时三相电流中的最小相电流幅值，IΦ1.min(t-2T)为断线启动时两个周期前的三相电流中的最小相电流幅值，IΦ1(t)为断线启动时任意一相的相电流幅值，|IΦ1(t-2T)|为断线启动时两个周期前的任意一相的相电流幅值，IN为CT二次额定值；
所述判别条件ii)的判别表达式为：
其中，IΦ2(t)为断线启动时其他一侧的任意一相的相电流幅值，|IΦ2(t-2T)|为断线启动时其他一侧两个周期前的任意一相的相电流幅值，IΦ3(t)为断线启动时其他另一侧的任意一相的相电流幅值，|IΦ3(t-2T)|为断线启动时其他另一侧的两个周期前的任意一相的相电流幅值，3I0.Φ2(t)和3I0.Φ3(t)分别为断线启动时其他一侧和其他另一侧的零序电流幅值；
所述判别条件iii)的判别表达式为：
其中，3U0(t)为断线启动时零序电压幅值，3U0(t-2T)为断线启动时两个周期前的零序电压幅值，UN为相应电压检测设备的二次额定值；
所述CT断线判别的启动条件对应的判别表达式为：
其中，3I0.Φ1(t)为断线启动时零序电流幅值。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的T区保护CT断线识别方法，其特征在于，步骤(3)中，在判定CT断线时，当T区差动保护启动时，瞬时判定CT断线；当差动保护未启动时，延时设定时间后判定CT断线。
6.一种T区保护CT断线时的差动保护方法，其特征在于，对于任意一侧CT，所述方法包括以下步骤：
(1)判断是否满足CT断线判别的启动条件；
(2)若满足CT断线判别的启动条件，则判断是否满足以下的判别条件：
i)CT断线判别启动前三相电流都有流，CT断线判别启动后任一相电流无流且其他相电流不变；
ii)CT断线判别启动时其他两侧无零序电流且其他两侧的各相电流都不变；
(3)若上述各判别条件均满足，则判定CT断线；
(4)若判定CT断线后T区再次发生故障，则开放T区差动保护。
7.根据权利要求6所述的T区保护CT断线时的差动保护方法，其特征在于，步骤(2)中的判别条件还有：
iii)断线启动时无零序电压且设定时间段内零序电压无突变。
8.根据权利要求7所述的T区保护CT断线时的差动保护方法，其特征在于，所述CT断线判别的启动条件为：对应侧有零序电流且其中有一相的相电流降低。
9.根据权利要求8所述的T区保护CT断线时的差动保护方法，其特征在于，所述判别条件i)的判别表达式为：
其中，IΦ1.min(t)为断线启动时三相电流中的最小相电流幅值，IΦ1.min(t-2T)为断线启动时两个周期前的三相电流中的最小相电流幅值，IΦ1(t)为断线启动时任意一相的相电流幅值，|IΦ1(t-2T)|为断线启动时两个周期前的任意一相的相电流幅值，IN为CT二次额定值；
所述判别条件ii)的判别表达式为：
其中，IΦ2(t)为断线启动时其他一侧的任意一相的相电流幅值，|IΦ2(t-2T)|为断线启动时其他一侧两个周期前的任意一相的相电流幅值，IΦ3(t)为断线启动时其他另一侧的任意一相的相电流幅值，|IΦ3(t-2T)|为断线启动时其他另一侧的两个周期前的任意一相的相电流幅值，3I0.Φ2(t)和3I0.Φ3(t)分别为断线启动时其他一侧和其他另一侧的零序电流幅值；
所述判别条件iii)的判别表达式为：
其中，3U0(t)为断线启动时零序电压幅值，3U0(t-2T)为断线启动时两个周期前的零序电压幅值，UN为相应电压检测设备的二次额定值；
所述CT断线判别的启动条件对应的判别表达式为：
其中，3I0.Φ1(t)为断线启动时零序电流幅值。
10.根据权利要求6或7或8或9所述的T区保护CT断线时的差动保护方法，其特征在于，步骤(3)中，在判定CT断线时，当T区差动保护启动时，瞬时判定CT断线；当差动保护未启动时，延时设定时间后判定CT断线。
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