CN109950862A - 一种自适应电流定值整定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自适应电流定值整定方法，包括如下步骤：判断故障点按照潮流电流方向是否处于变压器之后，以及判断是否是PT断线，判断是否是负荷波动，并通过计算背侧阻抗从而计算整定电流定值，并根据是否三相短路以及启动前空载通过故障前负荷电流获得整定电流定值。该方法能够根据电力系统运行方式变化实时改变电流保护整定值，解决现有继电保护装置在电力系统最小运行方式下发生最不利的故障时，保护装置的性能会严重变坏，继电保护保护装置的灵敏度大大降低，甚至发生拒动的问题。

Description

一种自适应电流定值整定方法

技术领域

本发明涉及电力系统运行保护技术领域，尤其涉及一种自适应电流定值整定方法。

背景技术

现有继电保护装置的整定值在运行中保持不变，按每套保护对应的电力系统最大运行方式来计算设置保护的动作值，并按每套保护对应的电力系统最小运行方式来校验保护的灵敏度。这种按最严重的运行条件确定保护整定值的方法，对电力系统其他运行方式不是最佳的整定值，并且在电力系统最小运行方式下发生最不利的故障时，保护装置的性能会严重变坏，继电保护保护装置的灵敏度大大降低，甚至发生拒动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种自适应电流定值整定方法，该方法能够根据电力系统运行方式变化实时改变保护整定值，解决现有继电保护装置在电力系统最小运行方式下发生最不利的故障时，保护装置的性能会严重变坏，继电保护保护装置的灵敏度大大降低，甚至发生拒动的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种电流定值的整定方法，该方法包括如下步骤：

S1、实时对供电线路进行电压电流采样，获得所述供电线路的电流以及保护装置安装处的电压；

S2、利用傅里叶全波算法计算电流基波值，并按照序分量算法求出正序故障分量、负序故障分量和零序故障分量；

S3、根据所述电流基波值判断所述故障点按照电流潮流方向是否处于变压器之后，如果不是，则执行S4；

S4、根据所述保护装置处的电压判断故障是否为PT断线，若不是，则执行S5；

S5、根据所述负序分量、零序分量以及故障前负荷电流判断故障类型是否为接地故障或者相间故障；

S6、根据所述保护装置处的电压和额定电压判断所述故障是否为负荷波动，若不是，则执行S7；

S7、根据所述正序故障分量、负序故障分量和零序故障分量计算系统电源侧的综合阻抗；

S8、根据所述综合阻抗计算电流定值；

S9、判断所述故障是否是三相短路以及是否启动前空载，而获得相应的电流整定值。

其中，所述步骤S3具体包括：

根据系统电压及不同点的短路阻抗按照欧姆定律计算获得故障点按照潮流方向处于变压器前的变压器前短路电流和故障点按照潮流方向处于变压器后的变压器后短路电流；

判断所述电流基波值是否小于设定倍数的所述变压器前短路电流，如果是，则确定故障点按照潮流电流方向处于变压器之后。

其中，所述步骤S4具体包括：

当三相电压和大于18V，且任意两相电压差大于18V，则判定故障为PT断线。

其中，所述步骤S5具体包括：

若零序故障分量大于第一设定倍数的故障前负荷电流时，则判断为接地故障；

若负序故障分量大于所述第一设定倍数的故障前负荷电流时，则判断为相间故障。

其中，所述步骤S6具体包括：

若安装所述保护装置处的电压大于第二设定倍数的额定电压时，则判断为负荷波动。

其中，所述步骤S7具体包括：

采用下式计算系统电源侧的综合阻抗：

其中，为m点的正序故障分量，为第m点的负序分量， 为第m点的零序分量。

其中，所述步骤S8具体包括：采用下式计算电流定值：

为系统等效相电势；Z_m为系统电源侧的综合阻抗；Z_L为被保护线路的阻抗；K_d为故障类型系数；K_k为可靠系数。

其中，所述步骤S9还包括：

S91、判断所述故障是否是三相短路，如果是，则整定所述电流整定值为第一设定倍数的所述故障前负荷电流值；如果不是，进入步骤S92；

S92、判断是否启动前空载，如果启动，则整定所述电流定值为特定值，如果不启动，则整定所述电流整定值为第二设定倍数的所述故障前负荷电流值。

其中，该方法还包括如下步骤：

当根据所述电流基波值判断所述故障点按照电流潮流方向处于变压器之后，则进入步骤S92；

当根据所述保护装置处的电压判断故障为PT断线，则获取根据所述综合阻抗计算电流定值，并进入步骤S9；

根据所述保护装置处的电压和额定电压判断所述故障为负荷波动，则相应的电流整定值等于所述第一设定倍数的故障前负荷电流值。

本发明实施例的有益效果在于：通过判断故障点按照潮流电流方向是否处于变压器之后，以及判断是否是PT断线，判断是否是负荷波动，并通过计算背侧阻抗从而计算整定定值，并根据是否三相短路以及启动前空载获得整定电流定值。该方法能够根据电力系统运行方式变化实时改变保护整定值，解决现有继电保护装置在电力系统最小运行方式下发生最不利的故障时，保护装置的性能会严重变坏，继电保护保护装置的灵敏度大大降低，甚至发生拒动的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种自适应电流定值整定方法的主流程示意图。

图2是本发明的一种自适应电流定值整定方法的整体流程示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

以下参照图1和图2进行说明，本发明实施例一提供一种自适应电流定值整定方法，包括如下步骤：

S1、实时对供电线路进行电压电流采样，获得所述供电线路的电流和保护装置安装处的电压。

具体地，针对供电线路中电流的每一个周期进行循环采样中的单次采样，利用线路互感器传遍供电线路的当前电流值，具体地，在每一次采样过程中，使得采样窗处于供电线路中电流的一个周期内。同时实时测量自适应瞬时电流保护装置安装处的电压值。

S2、利用傅里叶全波算法计算电流基波值，并按照序分量算法求出正序故障分量、负序故障分量和零序故障分量。

全波傅里叶算法的原理是将周期函数分解为正弦和余弦分量，用于微机保护中计算基波分量和谐波分量。

其中，正序故障分量的获得办法是将原有三相向量图先作下面的处理：A相不动，B相逆时针转120度，C相顺时针转120度，因此得到新的向量图。按上述方法把此向量图三相相加及取三分之一，这就得到正序的A相，按与A相向量的幅值按相差120度的方法分别画出B、C两相，从而得出正序分量；负序分量是将原有三相向量图先作下面的处理：A相不动，B相顺时针转120度，C相逆时针转120度，因此得到新的向量图，按上述方法把此向量图三相相加及取三分之一，这就得到负序的A相，按与A相向量的幅值按相差120度的方法分别画出B、C两相，从而得出负序分量；零序分量是A相，B相和C相的向量和的三分之一。

S3、根据所述电流基波值判断所述故障点按照电流潮流方向是否处于变压器之后，如果不是，则执行S4。

根据系统电压及不同点的短路阻抗按照欧姆定律计算获得故障点按照潮流方向处于变压器前的变压器前短路电流和故障点按照潮流方向处于变压器后的变压器后短路电流；

判断所述电流基波值是否小于设定倍数的所述变压器前短路电流，如果是，则确定故障点按照潮流电流方向处于变压器之后。

举例说明，当电流基波值小于0.9倍变压器前短路电流时，可认为是变压器后短路，否则认为是变压器前短路。

S4、根据所述保护装置的电压判断故障是否为PT断线，若不是，则执行S5。

具体地，当三相电压之和大于18V，并且任意两相电压之差大于18V，则判定故障为PT断线。由于在瞬时电流保护过程中，在求取背侧阻抗时要用到电压量，因此一旦发生PT断线就不能求出背侧阻抗，因而需要判断故障是否是PT断线。

S5、根据所述正序故障分量、负序故障分量以及零序故障分量判断故障类型是否为接地故障或者相间故障。

其中，所述步骤S5具体包括：若零序故障分量大于第一设定倍数的故障前负荷电流时，则判断为接地故障；若负序故障分量大于所述第一设定倍数的故障前负荷电流时，则判断为相间故障。

具体地，当零序故障分量大于0.3倍的故障前负荷电流时，判断为接地故障，若负序故障分量大于0.3倍故障前负荷电流时，判断为相间故障，零序故障分量小于0.3倍故障前负荷电流而且负序故障分量小于0.3倍故障前负荷电流时判断为三相故障。

S6、根据所述保护装置的电压和额定电压判断是否为负荷波动，若不是，则执行S7。

其中，所述步骤S6具体包括：若安装所述保护装置处的电压大于第二设定倍数的额定电压时，则判断为负荷波动。

例如，若实时测量的保护装置处的电压下降到0.5倍的额定电压以下时，判断为故障，若实时测量获得的保护装置处的电压高于0.8倍额定电压时，判断为负荷波动。

S7、根据所述正序故障分量、负序故障分量和零序故障分量计算系统电源侧的综合阻抗。

具体地，采用下式计算系统电源侧的综合阻抗：

采用下式计算系统电源侧的综合阻抗：

其中，为m点的正序故障分量，为第m点的负序分量， 为第m点的零序故障分量。

S8、根据所述系统侧的综合阻抗计算电流定值。

具体地，采用下式计算电流定值：

为系统等效相电势，该等效相电势可按照常规方法预先设定，也可精确地在线计算；Z_m为系统电源侧的综合阻抗；Z_L为被保护线路的阻抗；K_d为故障类型系数；K_k为可靠系数。

S9、判断所述故障是否是三相短路以及是否启动前空载，从而获得相应的电流整定值。

S91、判断所述故障是否是三相短路，如果是，则整定所述电流定值为第一设定倍数的所述故障前负荷电流值，其中该第一设定倍数可以是2倍；如果不是，进入步骤S92；

S92、判断是否启动前空载，如果启动，则整定所述电流定值为特定值，该特定值为3A，如果不启动，则整定所述电流定值为第二设定倍数的所述故障前负荷电流值，该第二设定倍数为1.5倍。

其中该方法还包括：当根据所述电流基波值判断所述故障点按照电流潮流方向处于变压器之后，则进入步骤S92；

当根据所述保护装置处的电压判断故障为PT断线，则获取根据所述综合阻抗计算电流定值，并进入步骤S9；

根据所述保护装置处的电压和额定电压判断所述故障为负荷故障，则相应的电流整定值等于所述第一设定倍数的故障前负荷电流值。

当获得了相应的电流整定值后，判断电流采样值是否大于电流整定值，如果大于，则发送跳闸指令，否则，整组复归。

本发明还提供一种继电保护装置，该装置包括A/D接口，用于将外部输入的模拟量转换为数字量，输入I/O接口，用于输入开关量，输出I/O接口，用于输出开关量，中央处理CPU，用于实现前述的自适应定值整定方法。

具体地，该继电保护装置还包括SPI接口，用于与人机接口连接。

具体地，该继电保护装置还包括UART接口，用于进行通信或与打印接口连接。

本发明的自适应定值整定方法，通过判断故障点按照潮流电流方向是否处于变压器之后，以及判断是否是PT断线，判断是否是负荷波动，并通过计算背侧阻抗从而计算整定电流定值，并根据是否三相短路以及启动前空载获得整定电流定值。该方法能够根据电力系统运行方式变化实时改变保护整定值，解决现有继电保护装置在电力系统最小运行方式下发生最不利的故障时，保护装置的性能会严重变坏，继电保护保护装置的灵敏度大大降低，甚至发生拒动的问题。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种自适应电流定值整定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、实时对供电线路进行电压电流采样，获得所述供电线路的电流和保护装置安装处的电压；

S2、利用傅里叶全波算法计算电流基波值，并按照序分量算法求出正序故障分量、负序故障分量和零序故障分量；

S3、根据所述电流基波值判断所述故障点按照电流潮流方向是否处于变压器之后，如果不是，则执行S4；

S4、根据所述保护装置处的电压判断故障是否为PT断线，若不是，则执行S5；

S5、根据所述负序分量、零序分量以及故障前负荷电流判断故障类型是否为接地故障或者相间故障；

S6、根据所述保护装置处的电压和额定电压判断所述故障是否为负荷波动，若不是，则执行S7；

S7、根据所述正序故障分量、负序故障分量和零序故障分量计算系统电源侧的综合阻抗；

S8、根据所述综合阻抗计算电流定值；

S9、判断所述故障是否是三相短路以及是否启动前空载，而获得相应的电流整定值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

根据系统电压及不同点的短路阻抗按照欧姆定律计算获得故障点按照潮流方向处于变压器前的变压器前短路电流和故障点按照潮流方向处于变压器后的变压器后短路电流；

判断所述电流基波值是否小于设定倍数的所述变压器前短路电流，如果是，则确定故障点按照潮流电流方向处于变压器之后。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

当三相电压和大于18V，且任意两相电压差大于18V，则判定故障为PT断线。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：

若零序故障分量大于第一设定倍数的故障前负荷电流时，则判断为接地故障；

若负序故障分量大于所述第一设定倍数的故障前负荷电流时，则判断为相间故障。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括：

若安装所述保护装置处的电压大于第二设定倍数的额定电压时，则判断为负荷波动。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S7具体包括：

采用下式计算系统电源侧的综合阻抗：

其中，为m点的正序故障分量，为第m点的负序分量， 为第m点的零序分量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S8具体包括：采用下式计算电流定值：

为系统等效相电势；Z_m为系统电源侧的综合阻抗；Z_L为被保护线路的阻抗；K_d为故障类型系数；K_k为可靠系数。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S9还包括：

S91、判断所述故障是否是三相短路，如果是，则所述电流整定值为第一设定倍数的所述故障前负荷电流值；如果不是，进入步骤S92；

S92、判断是否启动前空载，如果启动，则整定所述电流定值为特定值，如果不启动，则所述电流整定值为第二设定倍数的所述故障前负荷电流值。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括如下步骤：

当根据所述电流基波值判断所述故障点按照电流潮流方向处于变压器之后，则进入步骤S92；

当根据所述保护装置处的电压判断故障为PT断线，则获取根据所述综合阻抗计算电流定值，并进入步骤S9；

根据所述保护装置处的电压和额定电压判断所述故障为负荷波动，则相应的电流整定值等于所述第一设定倍数的故障前负荷电流值。