CN110581485B - 一种防止由电磁干扰导致误动的微机保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防止由电磁干扰导致误动的微机保护方法，当微机保护装置被电磁干扰或遇到励磁涌流时，该方法可针对相应的保护功能进行闭锁，当干扰结束时及时解除闭锁。与现有技术相比，本发明能够准确、及时的识别出异常波形并对装置保护功能进行闭锁，且可在异常情况结束后及时解除保护功能的闭锁，为保护逻辑的故障判断提供了一个准确可靠的依据，且在生产现场应用，成效明显。

Description

一种防止由电磁干扰导致误动的微机保护方法

技术领域

本发明涉及一种微机保护方法，尤其是涉及一种防止由电磁干扰导致误动的微机保护方法。

背景技术

微机保护技术意在当微机保护装置检测到被保护对象的电流或电压等参数因短路等故障超过或低于整定值时，保护装置执行逻辑判断，使能出口继电器动作，驱动其对应的断路器进行跳闸动作，切除相应故障。

针对线路保护功能，微机保护装置将采集到的模拟量电流信号转换为数字信号即采样值，而后根据该采样值进行计算与判定。

一套完整的过流保护由三段式过流保护共同组成：一段为瞬时电流速断保护(简称电流速断保护或电流Ⅰ段)，二段为限时电流速断保护(电流Ⅱ段)，三段为过电流保护(电流Ⅲ段)。

其中一段的瞬时电流速断保护因其接线简单、动作可靠及切除故障快的特点多用于短路保护，一般整定值较大，多为瞬时动作。

而二段及三段过流保护的电流整定值是按躲过最大负荷电流整定的，而在有些情况下不能满足灵敏度的要求。因此为了提高二段及三段过流保护在发生故障时的灵敏度和改善躲过最大负荷电流的条件，故一般在二段及三段过流保护功能投入的情况下同时投入低电压闭锁功能，即用被保护线路的电压来判定当前的过流状况是故障还是负荷电流较大，以此来避免误动。

微机保护装置常常会受到外界环境的电磁干扰，例如：雷击浪涌、电快速瞬变脉冲群等。这些电磁干扰一般具有干扰时间短、干扰能量高等特点。当微机保护装置在被保护线路电流并未超过整定值的情况下正常运行，此时被这些电磁干扰影响到会出现采样值异常，而线路电流速断保护动作延时通常很短，无法躲过这些干扰的影响时间，导致本不应该启动的线路电流速断保护功能启动，装置的出口继电器动作，导致装置误动作；而当微机保护装置在当前线路负荷电流较大，超过了二段及三段过流保护的电流整定值的情况下运行，且低电压闭锁功能已启动，此时如果被电磁干扰影响出现对应电压采样值异常，使得计算后的电压有效值低于低电压闭锁的整定值，即会造成装置误动作。

在变压器空载合闸时通常会产生励磁涌流，其值高达变压器额定电流的6-8倍。因为变压器是磁元件，磁通不能突变，当空载合闸在电源电压过零一瞬间，一次电流全部成为暂态电流，使变压器铁芯高度饱和，励磁电流剧烈增加，从而形成励磁涌流。励磁涌流持续时间较长，从数十个电源周期直至数十秒不等，故该励磁涌流经常会造成微机保护的过流保护功能误动作。

为防止电磁干扰导致微机保护误动作，一般使用在微机保护的硬件上加装滤波器元件或加装屏蔽材料等方法是现今比较常规的做法，但是其处理成本高，效果不够理想。

为防止励磁涌流导致微机保护误动作，一般在硬件上使用速饱和铁芯的差动继电器，但其缺点是成本高、效果不理想；软件上一般使用二次谐波制动判据，而实时的二次谐波计算会加大微机保护核心处理器的负荷，且效果有时并不理想；除二次谐波制动方法外，个别微机保护厂家还采用固定延时的方案，即当检测到过流时装置执行延时若干个周波后再进行判断，但此方法会导致当真正出现需要进行瞬时电流速断保护时的动作时间过长，不能起到可靠的保护作用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种防止由电磁干扰导致误动的微机保护方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种防止由电磁干扰导致误动的微机保护方法，其特征在于，当微机保护装置被电磁干扰或遇到励磁涌流时，该方法可针对相应的保护功能进行闭锁，当干扰结束时及时解除闭锁。

优选地，所述的闭锁判断过程具体如下：

记某次采样的采样点编号为N，当微机保护装置计算出该时刻的电压或电流有效值超出或低于对应的整定值时，首先进行以下两个条件的判断，若两个条件均满足，则判定此时为电磁干扰或励磁涌流状态，需要对相应通道的保护功能进行闭锁：

|A_N|＞K₁ (1)；

|B_N|＞K₂ (2)；

其中记每个周波采样点数为2f，当前采样点编号为n，获得当前采样点S_n，计算出当前的有效值记为M_n，半个周波前的采样点记为S_n-f，K₁为参数|A_N|的门槛值，K₂为参数|B_N|的门槛值；

记参数：

则下一个采样点，即n+1号采样点对应的参数：

记编号为n+1的采样点对应的参数：

B_n+1＝A_n+1-A_n，

则下一个采样点，即n+2号采样点对应的参数：

B_n+2＝A_n+2-A_n+1，

记编号为n+f的采样点对应的参数：

C_n+f＝A_n+A_n+1+A_n+2+…+A_n+f，即

则下一个采样点，即n+1+f号采样点对应的参数：C_n+1+f＝A_n+1+A_n+2+A_n+3+…+A_n+1+f，即

优选地，所述的解除闭锁具体为：

当某一通道进入保护功能的闭锁状态后，之后的采样点所计算出的参数若满足以下条件，则解除该通道的保护闭锁状态，即判断电磁干扰或励磁涌流已经结束：

|C_N|＜K₃ (3)

其中K₃为参数|C_N|的门槛值。

优选地，若将(1)、(2)、(3)式中A_N、B_N、C_N用采样点S_N和有效值M_N来表示即为：

优选地，所述的K₁、K₂、K₃均为正实数。

优选地，该方法经雷击浪涌干扰实验、电快速瞬变脉冲群干扰实验、典型励磁涌流波形发生器实验验证，能够准确、及时的识别出异常波形并对装置保护功能进行闭锁，且可在异常情况结束后及时解除保护功能的闭锁，为保护逻辑的故障判断提供了一个准确可靠的依据，且在生产现场应用，成效明显。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.无需额外基础数据，使用的基础数据：采样点值、有效值均为微机保护中的必要数据。

2.对微机保护核心处理器负荷小，判据计算均为普通四则运算，且数据窗较小，即不会拖慢处理器的速度，也不会占用过多内存。

3.成本无需增加，无需在硬件上加装额外的滤波器等元件。

4.方法功能全面，可同时防止电磁干扰或励磁涌流等异常情况导致的误动。

5.判定的实时性强，使用条件判定而非延时等待，不影响正常保护功能的动作时间。

6.不对原有采样点值进行额外处理，针对于具有实时录波功能的微机保护装置，可更真实的记录下现场的波形状态。

7.双向闭锁，可对“保护返回”、“保护动作”同时进行闭锁，不仅可防止正常运行下的“误动作”，也可以防止在故障中的“误返回”。

附图说明

图1为本发明的工作流程图；

图2为本发明实施例雷击浪涌波形图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明是在不增加额外成本的基础上，提供一种当微机保护装置被电磁干扰或遇到励磁涌流时，可针对相应的保护功能进行闭锁，当干扰结束时及时解除闭锁的方法。可为保护逻辑的故障判断提供可靠的依据，实现即可防止保护误动，也可保证在真正需要进行保护动作时能够可靠动作。

本发明具体过程如下：

记每个周波采样点数为2f，当前采样点编号为n，获得当前采样点S_n，计算出当前的有效值记为M_n，半个周波前的采样点记为S_n-f。记参数：

则下一个采样点，即n+1号采样点对应的参数：

以此类推。

记编号为n+1的采样点对应的参数：

B_n+1＝A_n+1-A_n，

则下一个采样点，即n+2号采样点对应的参数：

B_n+2＝A_n+2-A_n+1，

以此类推。

记编号为n+f的采样点对应的参数：

C_n+f＝A_n+A_n+1+A_n+2+…+A_n+f，即

则下一个采样点，即n+1+f号采样点对应的参数：

C_n+1+f＝A_n+1+A_n+2+A_n+3+…+A_n+1+f，即

以此类推。

记某次采样的采样点编号为N，当微机保护装置计算出该时刻的电压或电流有效值超出或低于对应的整定值时，首先进行以下两个条件的判断，若两个条件均满足，则判定此时为电磁干扰或励磁涌流，需要对相应通道的保护功能进行闭锁：

(1)|A_N|＞K₁；

(2)|B_N|＞K₂；

当某一通道进入保护功能的闭锁状态后，之后的采样点所计算出的参数若满足以下条件，则解除该通道的保护闭锁状态，即判断电磁干扰或励磁涌流已经结束：

(3)|C_N|＜K₃；

若将(1)、(2)、(3)式中A_N、B_N、C_N用采样点S_N和有效值M_N来表示即为：

其中K₁、K₂、K₃均为正实数。

本发明的微机保护中防止电磁干扰导致误动的方法，是通过对保护装置在电磁干扰下或励磁涌流情况下的采样波形进行分析，通过数学模型描绘其波形的特点，并针对该特点所提出的闭锁判据，并将其应用于微机保护装置中；首先根据第(1)、(2)式的判据来判断是否对装置的保护功能进行闭锁，再根据(3)式的判据进行判断是否接触闭锁，如图1流程图所示。

防止雷击浪涌导致误动的实施例：

由图2的波形结果可知，在时间轴S时刻，出现了一个因雷击浪涌引起的采样值异常尖峰。微机保护核心处理器计算出时间轴S的有效值M_S超过了整定值，保护逻辑判定应当进行保护出口动作。此时微机保护装置并未进入保护闭锁状态，故进行保护闭锁条件的判定：|A_S|＞K₁结果为“真”，并且|B_S|＞K₂结果为“真”。所以此时微机保护装置进入保护闭锁状态，即检测到了因干扰而导致的非正常采样值。之后的采样点均使计算后的有效值超过整定值，但|C_n|＜K₃的结果却一直不为“真”(S＜n＜E,n∈N)，故保护装置一直处于保护闭锁状态。直到时间轴E时刻，|C_E|＜K₃的结果为“真”，保护装置解除闭锁状态，然而此刻的采样值与有效值均恢复正常。以上即是本发明方法在一次雷击浪涌的干扰下如何避免误动的具体实施方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种防止由电磁干扰导致误动的微机保护方法，其特征在于，当微机保护装置被电磁干扰或遇到励磁涌流时，该方法可针对相应的保护功能进行闭锁，当干扰结束时及时解除闭锁；

所述的闭锁判断过程具体如下：

记某次采样的采样点编号为N，当微机保护装置计算出该采样点对应的电压或电流有效值超出或低于对应的整定值时，首先进行以下两个条件的判断，若两个条件均满足，则判定此时为电磁干扰或励磁涌流状态，需要对相应通道的保护功能进行闭锁：

|A_N|＞K₁ (1)；

|B_N|＞K₂ (2)；

其中记每个周波采样点数为2f，当前采样点编号为n，获得当前采样点S_n，计算出当前的有效值记为M_n，半个周波前的采样点记为S_n-f，K₁为参数|A_N|的门槛值，K₂为参数|B_N|的门槛值；

记参数：

则下一个采样点，即n+1号采样点对应的参数：

记编号为n+1的采样点对应的参数：

B_n+1＝A_n+1-A_n，

则下一个采样点，即n+2号采样点对应的参数：

B_n+2＝A_n+2-A_n+1，

记编号为n+f的采样点对应的参数：

C_n+f＝A_n+A_n+1+A_n+2+…+A_n+f，即

则下一个采样点，即n+1+f号采样点对应的参数：C_n+1+f＝A_n+1+A_n+2+A_n+3+…+A_n+1+f，即

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的解除闭锁具体为：

当某一通道进入保护功能的闭锁状态后，之后的采样点所计算出的参数若满足以下条件，则解除该通道的保护闭锁状态，即判断电磁干扰或励磁涌流已经结束：

|C_N|＜K₃ (3)

其中K₃为参数|C_N|的门槛值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若将(1)、(2)、(3)式中A_N、B_N、C_N用采样点S_N和有效值M_N来表示即为：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的K₁、K₂、K₃均为正实数。

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