一种防止非故障相饱和差动保护误动的方法及装置
技术领域
本发明属于电力系统继电保护技术领域,特别涉及一种防止非故障相饱和差动保护误动的方法及装置。
背景技术
差动保护作为电力系统中被保护设备的主保护,它对电力系统的安全运行起着非常重要的作用,但保护的不正确动作(包括拒动和误动)给电力系统造成的危害也是巨大的。
随着电力电子装置的广泛应用,电网中的大功率谐波源对变压器励磁电流和电流互感器励磁电流产生较大影响,并且由于二次回路设计缺陷等原因导致二次回路阻抗偏大,这就造成非故障相差动回路中存在不平衡电流,即出现类似饱和的差动电流引起差动保护误动作,在现场实际运行中也多次出现非故障相饱和造成差动保护误动的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止非故障相饱和差动保护误动的方法及装置,用于解决现有技术中由于二次回路的影响导致非故障相误动作的问题。
为实现上述目的,本发明提供了一种防止非故障相饱和差动保护误动的方法,包括以下步骤:
1)检测三相中每一相的差动电流和制动电流;根据检测相的制动电流判断本相是否满足差动保护启动判别条件;
2)如果满足差动保护启动判别条件,则判断本相的差动保护继电器是否满足动作条件,如果满足动作条件,则初步判断是区内故障还是区外故障;
3)如果初步判断是区内故障,则判断本相的差动电流与最大相制动电流是否满足制动关系;
4)如果不满足制动关系或者初步判断为区外故障,则判断本相是否满足CT饱和判据;如果不满足CT饱和判据,则判断为真实的区外故障,闭锁本相差动保护。
本发明的有益效果是:
本发明在某一相满足差动保护启动判别条件且差动保护继电器满足动作的条件下,初步判断某一相发生区内故障,在发生区内故障的前提下,接着判断发生故障的该相的差动电流与最大相差动电流是否满足制动关系,若不满足制动关系或者初步判断为发生区外故障,继续判断本相是否满足制动电流CT饱和判据;若不满足CT饱和判别,则可以确定属于区外故障,此时闭锁本相差动保护,有效避免了由于二次回路原因导致非故障相出现饱和特征差动保护误动,以提高保护装置的可靠性。
为了确定是否启动差动保护,如果满足制动关系或者满足CT饱和判据,则开放本相差动保护。
为了提高差动保护动作的可靠性,判断本相是否满足差动保护启动判别条件的过程为,差动保护启动采用基于制动电流的采样值突变量进行判别,若设定数量的制定电流的采样值满足判别公式,则判断为差动保护启动,所述判别公式表示为:
|Ir[k]-Ir[k-2T]|>k*|Ir[k-2T]-Ir[k-4T]|+0.2In
其中,Ir[k]为制动电流当前时刻的采样值;Ir[k-2T]为两个周期前制动电流当前时刻的采样值;Ir[k-4T]为四个周期前制动电流当前时刻的采样值;In为电流互感器的二次额定值,k为突变量启动系数,其值为1.25。
为了防止差动保护误动及提高差动保护动作的可靠性,若本相差动保护启动,则判断本相差动保护继电器是否满足动作条件,差动保护继电器是否满足动作条件的判别公式为:
其中,Iop为差动保护差动电流的幅值,Iop.0为差动保护启动电流定值,Ires为差动保护制动电流的幅值,k1为制动系数,根据保护类型及运行方式确定k1的取值。
为了判断故障是区内故障还是区外故障,步骤2)中,初步判断是否为区内故障的判别公式表示为:
其中,iop(t)为差动保护差动电流的采样值,if(t)为差动保护制动电流的采样值,In为电流互感器的二次额定值。
为了防止在非故障相饱和时差动保护误动作,若初步判断为本相区内故障,利用半周积分算法计算本相差动保护差动电流和三相制动电流对应的幅值,并根据三相制动电流幅值获取最大相制动电流,判断本相差动电流与最大相制动电流的制动关系,所述制动关系的表达式为:
Iop>0.3Ir.max
其中,Iop为差动保护差动电流的幅值,Ir.max为最大相制动电流。
本发明还提供了一种防止非故障相饱和差动保护误动的装置,包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行时的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤:
1)检测三相中每一相的差动电流和制动电流;根据检测相的制动电流判断本相是否满足差动保护启动判别条件;
2)如果满足差动保护启动判别条件,则判断本相的差动保护继电器是否满足动作条件,如果满足动作条件,则初步判断是区内故障还是区外故障;
3)如果初步判断是区内故障,则判断本相的差动电流与最大相制动电流是否满足制动关系;
4)如果不满足制动关系或者初步判断为区外故障,则判断本相是否满足CT饱和判据;如果不满足CT饱和判据,则判断为真实的区外故障,闭锁本相差动保护。
本发明在某一相满足差动保护启动判别条件且差动保护继电器满足动作的条件下,初步判断某一相发生区内故障,在发生区内故障的前提下,接着判断发生故障的该相的差动电流与最大相差动电流是否满足制动关系,若不满足制动关系或者初步判断为发生区外故障,继续判断本相是否满足制动电流CT饱和判据;若不满足CT饱和判别,则可以确定属于区外故障,此时闭锁本相差动保护,有效避免了由于二次回路原因导致非故障相出现饱和特征差动保护误动,以提高保护装置的可靠性。
为了确定是否启动差动保护,如果满足制动关系或者满足CT饱和判据,则开放本相差动保护。
为了提高差动保护动作的可靠性,判断本相是否满足差动保护启动判别条件的过程为,差动保护启动采用基于制动电流的采样值突变量进行判别,若设定数量的制定电流的采样值满足判别公式,则判断为差动保护启动,所述判别公式表示为:
|Ir[k]-Ir[k-2T]|>k*|Ir[k-2T]-Ir[k-4T]|+0.2In
其中,Ir[k]为制动电流当前时刻的采样值;Ir[k-2T]为两个周期前制动电流当前时刻的采样值;Ir[k-4T]为四个周期前制动电流当前时刻的采样值;In为电流互感器的二次额定值,k为突变量启动系数,其值为1.25。
为了防止差动保护误动及提高差动保护动作的可靠性,若本相差动保护启动,则判断本相差动保护继电器是否满足动作条件,差动保护继电器是否满足动作条件的判别公式为:
其中,Iop为差动保护差动电流的幅值,Iop.0为差动保护启动电流定值,Ires为差动保护制动电流的幅值,k1为制动系数,根据保护类型及运行方式确定k1的取值。
附图说明
图1为本发明的防止非故障相饱和差动保护误动的方法的流程图;
图2为本发明的差动保护动作的逻辑示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明:
方法实施例:
本发明提供了一种防止非故障相饱和差动保护误动的方法,首先采用采样值制动电流突变量进行差动启动判别,然后再判断差动继电器是否满足动作条件,并进行初始区内外故障识别,接着根据差动电流和最大相制动电流的制动关系确定真实的区内外故障,最后根据制动电流CT饱和判据识别区内故障或区外转区内故障。
具体而言,如图1所示,本发明的防止非故障相饱和差动保护误动的方法,包括以下步骤:
1)检测三相中每一相的差动电流和制动电流;根据检测相的制动电流判断本相是否满足差动保护启动判别条件,差动保护启动采用基于制动电流的采样值突变量进行判别,若设定数量的制定电流的采样值满足判别公式,则判断为差动保护启动,判别公式表示为:
|Ir[k]-Ir[k-2T]|>k*|Ir[k-2T]-Ir[k-4T]|+0.2In
其中,Ir[k]为制动电流当前时刻的采样值;Ir[k-2T]为两个周期前制动电流当前时刻的采样值;Ir[k-4T]为四个周期前制动电流当前时刻的采样值;In为电流互感器的二次额定值,k为突变量启动系数,其值为1.25。
本实施例中,本实施例的设定数量的制动电流的采样值指的是若连续3个采样点满足上述的判别公式,也就是说连续分别采集的三个差动电流值和制动电流值满足上述的判别公式,即可判断差动保护启动,当然为了提高差动保护启动的可靠性,可以采集更多的点。
若不满足差动保护启动判别公式,说明差动保护未启动,则不再对差动继电器、区内外故障、最大相制动关系和制动电流CT饱和进行判别,即不进行下述的步骤,直接闭锁差动保护。
2)如果某一相满足差动保护启动判别条件,则判断本相差动保护继电器是否满足动作条件,差动保护继电器是否满足动作条件的判别公式为:
其中,Iop为差动保护差动电流的幅值,Iop.0为差动保护启动电流定值,Ires为差动保护制动电流的幅值,k1为制动系数,根据保护类型及运行方式确定k1的取值。
若差动保护继电器不满足动作条件,则不再对差动继电器、区内外故障、最大相制动关系和制动电流CT饱和进行判别,即不进行下述的步骤,直接闭锁差动保护。
3)如果差动保护继电器满足动作条件,则初步判断是区内故障还是区外故障;初步进行区内故障判断时,从故障起始点开始按采样值进行判别,连续M个点中有N个点动作方程满足则判断为区内故障,判别方程为:
其中,iop(t)为差动保护差动电流的采样值,if(t)为差动保护制动电流的采样值,取各支路电流采样值的绝对值的和,In为电流互感器的二次额定值,每周波采样24点,M取3,N取2。为了提高判断的可靠性,每周波采样点及M、N的取值可以适应性的增加。
若满足上述判别方程,则初步判断为本相发生区内故障,否则初步判断为发生区外故障。
4)如果初步判断是区内故障,则判断本相的差动电流与最大相制动电流是否满足制动关系;若满足制动关系,则判断为发生真实的区内故障,此时,开放本相差动保护,具体的判断过程为,若A、B、C三相任一相判断为区内故障,利用半周积分算法计算本相的差动电流和三相制动电流对应的幅值,并根据三相制动电流幅值计算结果找到最大相制动电流;判断本相差动电流与最大相制动电流的制动关系,若满足制动关系,则判断为区内故障,开放本相差动保护,差动保护动作的逻辑如图2所示,从图中看出,当区内故障、最大相直到能够关系、差动继电器动作及饱和开放四个条件同时满足时,差动保护才会动作。
差动电流与最大相制动电流的制动关系判别公式为:
Iop>0.3Ir.max
其中,Iop为差动保护差动电流的幅值,Ir.max为最大相制动电流。
5)如果不满足制动关系或者初步判断为区外故障,则判断本相是否满足CT饱和判据;则接着判断是否满足CT饱和判据,若不满足,则判断为发生真实的区外故障,此时,闭锁本相差动保护。若判断满足CT饱和判据,则开放本相差动保护。
装置实施例:
本发明还提供了一种防止非故障相饱和差动保护误动的装置,包括处理器和存储器,该处理器用于处理存储在存储器中的指令,以实现防止非故障相饱和差动保护误动的方法,该防止非故障相饱和差动保护误动的方法作为一个独立的功能模块,主要应用于智能电网的继电保护装置中,该功能模块始终投入。该装置是与上述方法相对应的进程或程序,由于方法的具体实施方式已经在上述过程中进行了具体的描述,因此,装置的实施方式不再阐述。
本发明的防止非故障相饱和差动保护误动的方法及装置通过最大相制动关系和制动电流CT饱和判据来识别非故障相饱和及区内故障,防止非故障相饱和时差动保护误动,区外转区内故障时差动保护也能快速动作,以提高保护装置的可靠性,实现方式简单,适用于各类电力设备的电流差动保护。
以上给出了具体的实施方式,但本发明不局限于以上所描述的实施方式。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、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。