CN109713647B - 一种母线保护装置冗余设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种母线保护装置冗余设计方法，在所述保护CPU中增加数据出错判据，令保护CPU中的数据出错判据反相再与保护CPU中的启动判据和保护判据相与；当保护CPU中的数据出错判据动作时，闭锁保护CPU中的保护判据和启动判据，且同时启动CPU的数据出错判据不动作，则保护CPU的输出动作状态置为1。本发明的母线保护装置冗余设计方法，当保护CPU因数据出错误动作时，此时再发生区外故障，启动CPU通过新增的保护判据判断出故障为区外或发生区外故障引起电流互感器饱和而不动作，保护装置不会误发跳闸；当任一CPU数据出错闭锁时本CPU判据时，此时发生区内故障，另一正常CPU可单独动作跳闸，切除故障。

Description

一种母线保护装置冗余设计方法
技术领域
本发明涉及一种母线保护装置冗余设计方法，属于电力电网保护装置技术领域。
背景技术
如图1所示，现有母线保护方案使用两块CPU实现保护冗余跳闸，分别是保护CPU和启动CPU。保护CPU内部采用启动判据和保护判据相“与”的结果判断保护是否动作，1为动作，0为不动作。启动CPU内部只采用启动判据判断是否允许跳闸，1为允许，0为不允许。逻辑上只有当两个CPU输出都为1时，才会驱动装置继电器跳闸。两个CPU的启动判据作用相同，都是判断电力系统是否发生故障扰动，但是无法区分故障发生于区内还是区外。保护判据的作用是判断故障发生于区内时才动作，并且定位故障发生在哪一条母线上。
现有母线保护冗余架构的缺点是：1)如果数据出错引起保护CPU动作，此时母线外部(如线路上)发生故障或外部故障引起电流互感器饱和，可能导致启动CPU满足启动判据并动作允许跳闸，母线保护将发出跳闸命令误跳开母线上的所有开关；2)如果母线发生区内故障，数据出错可能导致任一CPU不动作，造成母线保护无法跳闸切除故障。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术方案的缺陷，提供一种母线保护装置冗余设计方法，能够防止由于CPU数据出错引起区外故障时保护装置误动作，以及防止由于CPU数据出错引起区内故障时保护装置拒动作。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种母线保护装置冗余设计方法，跳闸逻辑由保护CPU和启动CPU共同完成，当且仅当所述保护CPU和启动CPU输出都为1时，驱动装置继电器跳闸以切除故障，其特征在于：在所述保护CPU中增加数据出错判据，在所述启动CPU中增加数据出错判据和保护判据；令保护CPU中的数据出错判据反相再与保护CPU中的启动判据和保护判据相与得到输出a；令保护CPU中的数据出错判据与启动CPU中的数据出错判据的反相相与得到输出b；令输出a和输出b在保护CPU中进行或门运算，所得或门运算结果作为保护CPU输出结果；当保护CPU中的数据出错判据动作时，闭锁保护CPU中的保护判据和启动判据，且同时启动CPU的数据出错判据不动作，则保护CPU的输出动作状态置为1。
上述的一种母线保护装置冗余设计方法，令启动CPU中的数据出错判据反相再与启动CPU中的启动判据和保护判据相与得到输出c；令所述启动CPU中的数据出错判据与保护CPU中的数据出错判据的反相相与得到输出d；令输出c和输出d在启动CPU中进行或门运算，所得或门运算结果作为启动CPU输出结果；当启动CPU中的数据出错判据动作时，闭锁启动CPU中的保护判据和启动判据，且同时保护CPU的数据出错判据不动作，则启动CPU的输出动作状态置为1。
上述的一种母线保护装置冗余设计方法，所述保护CPU和启动CPU中的保护判据是相同的，所述保护判据为电流差动保护判据和电流互感器饱和判据。
上述的一种母线保护装置冗余设计方法，所述电流差动保护判据基本公式为：
Figure BDA0001976007420000021
Figure BDA0001976007420000031
其中，K为比率制动系数；Ij为第j个母线连接元件的电流；Icdzd为差动电流启动定值；当上述两个公式同时满足时，判断为区内故障。
上述的一种母线保护装置冗余设计方法，所述电流互感器饱和判据基本原理为时差法和谐波制动原理：利用故障发生时变化量差动电流和变化量制动电流产生的时序关系，并检测差动电流的谐波特征，实时检测电流互感器是否发生饱和；如果变化量差动电流出现时刻早于变化量制动电流出现时刻的时间大于设定值或者差动电流谐波含量超过设定值，则判定为饱和，否则判为未饱和；当电流差动保护判据满足且电流互感器饱和判据不满足，则判断为发生了母线区内故障，保护判据动作。
上述的一种母线保护装置冗余设计方法，所述数据出错判据为在程序在初始化过程中，使用CRC算法计算数据的校验码并记录下来，程序初始化完成后，在程序运行过程中实时计算对应数据的校验码，和之前记录的校验码比较，如果不同则判为数据出错。
本发明所达到的有益效果：
1)当保护CPU因数据出错误动作时，此时再发生区外故障，启动CPU通过新增的保护判据判断出故障为区外或发生区外故障引起电流互感器饱和而不动作，保护装置不会误发跳闸；
2)当任一CPU数据出错闭锁时本CPU判据时，此时发生区内故障，另一正常CPU可单独动作跳闸，切除故障。
附图说明
图1为现有技术中母线保护的逻辑图；
图2为本发明母线保护的逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图2所示，本发明的母线保护装置冗余设计方法，是在保护CPU中增加数据出错判据，当数据出错判据动作时，闭锁本CPU的保护判据和启动判据，若同时启动CPU的数据出错判据不动作，则本CPU输出动作状态置为1。
启动CPU中增加保护判据，令保护判据和启动判据相与。另外，启动CPU也增加数据出错判据，原理和保护CPU相同。具体如下：
跳闸逻辑由保护CPU和启动CPU共同完成，当且仅当保护CPU和启动CPU输出都为1时，驱动装置继电器跳闸以切除故障，本发明的母线保护装置冗余设计方法在保护CPU中增加数据出错判据，在启动CPU中增加数据出错判据和保护判据；令保护CPU中的数据出错判据反相再与保护CPU中的启动判据和保护判据相与得到输出a；令保护CPU中的数据出错判据与启动CPU中的数据出错判据的反相相与得到输出b；令输出a和输出b在保护CPU中进行或门运算，所得或门运算结果作为保护CPU输出结果；当保护CPU中的数据出错判据动作时，闭锁保护CPU中的保护判据和启动判据，且同时启动CPU的数据出错判据不动作，则保护CPU的输出动作状态置为1。
令启动CPU中的数据出错判据反相再与启动CPU中的启动判据和保护判据相与得到输出c；令启动CPU中的数据出错判据与保护CPU中的数据出错判据的反相相与得到输出d；令输出c和输出d在启动CPU中进行或门运算，所得或门运算结果作为启动CPU输出结果；当启动CPU中的数据出错判据动作时，闭锁启动CPU中的保护判据和启动判据，且同时保护CPU的数据出错判据不动作，则启动CPU的输出动作状态置为1。
上述保护判据具体为电流差动保护判据和电流互感器饱和判据，均为现有技术方案。
电流差动保护判据基本公式为：
Figure BDA0001976007420000051
Figure BDA0001976007420000052
其中：K为比率制动系数；Ij为第j个母线连接元件的电流；Icdzd为差动电流启动定值。当以上两个公式同时满足时，判断为区内故障。
电流互感器饱和判据基本原理为时差法和谐波制动原理：利用故障发生时变化量差动电流和变化量制动电流产生的时序关系，并检测差动电流的谐波特征，实时检测电流互感器是否发生饱和。如果变化量差动电流出现时刻早于变化量制动电流出现时刻的时间大于设定值或者差动电流谐波含量超过设定值，则判定为饱和，否则判为未饱和。当电流差动保护判据满足且电流互感器饱和判据不满足，则判断为发生了母线区内故障，保护判据动作。
上述数据出错判据为现有技术方案，具体是在程序在初始化过程中，使用CRC算法计算数据的校验码并记录下来，程序初始化完成后，在程序运行过程中实时计算对应数据的校验码，和之前记录的校验码比较，如果不同则判为数据出错。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种母线保护装置冗余设计方法，跳闸逻辑由保护CPU和启动CPU共同完成，当且仅当所述保护CPU和启动CPU输出都为1时，驱动装置继电器跳闸以切除故障，其特征在于：在所述保护CPU中增加数据出错判据，在所述启动CPU中增加数据出错判据和保护判据；令保护CPU中的数据出错判据反相再与保护CPU中的启动判据和保护判据相与得到输出a；令保护CPU中的数据出错判据与启动CPU中的数据出错判据的反相相与得到输出b；令输出a和输出b在保护CPU中进行或门运算，所得或门运算结果作为保护CPU输出结果；当保护CPU中的数据出错判据动作时，闭锁保护CPU中的保护判据和启动判据，且同时启动CPU的数据出错判据不动作，则保护CPU的输出动作状态置为1；
令启动CPU中的数据出错判据反相再与启动CPU中的启动判据和保护判据相与得到输出c；令所述启动CPU中的数据出错判据与保护CPU中的数据出错判据的反相相与得到输出d；令输出c和输出d在启动CPU中进行或门运算，所得或门运算结果作为启动CPU输出结果；当启动CPU中的数据出错判据动作时，闭锁启动CPU中的保护判据和启动判据，且同时保护CPU的数据出错判据不动作，则启动CPU的输出动作状态置为1。
2.根据权利要求1所述的一种母线保护装置冗余设计方法，其特征在于：所述保护CPU和启动CPU中的保护判据是相同的，所述保护判据为电流差动保护判据和电流互感器饱和判据。
3.根据权利要求2所述的一种母线保护装置冗余设计方法，其特征在于：所述电流差动保护判据基本公式为：
Figure FDA0002249201020000011
Figure FDA0002249201020000021
其中，K为比率制动系数；Ij为母线连接的第j个元件的电流；Icdzd为差动电流启动定值；m为元件个数；当上述两个公式同时满足时，判断为区内故障。
4.根据权利要求2所述的一种母线保护装置冗余设计方法，其特征在于：所述电流互感器饱和判据基本原理为时差法和谐波制动原理：利用故障发生时变化量差动电流和变化量制动电流产生的时序关系，并检测差动电流的谐波特征，实时检测电流互感器是否发生饱和；如果变化量差动电流出现时刻早于变化量制动电流出现时刻的时间大于设定值或者差动电流谐波含量超过设定值，则判定为饱和，否则判为未饱和；当电流差动保护判据满足且电流互感器饱和判据不满足，则判断为发生了母线区内故障，保护判据动作。
5.根据权利要求1所述的一种母线保护装置冗余设计方法，其特征在于：所述数据出错判据为在程序在初始化过程中，使用CRC算法计算数据的校验码并记录下来，程序初始化完成后，在程序运行过程中实时计算对应数据的校验码，和之前记录的校验码比较，如果不同则判为数据出错。
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