CN110783895B - 光纤差动保护中快速判断ct断线的方法 - Google Patents

光纤差动保护中快速判断ct断线的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光纤差动线路保护的快速CT断线的方法，判断光纵通道是否处于正常状态且对侧线路保护装置处于未启动状态；获取本侧线路的电流有效值、零序电流有效值、差动电流有效值、零序差动电流有效值；根据所述差动电流有效值获取差动电流有效值出现的相别；根据所述电流有效值、零序电流有效值、差动电流有效值、零序差动电流有效值对不同相别的CT断线进行判别。在判断CT断线的过程中，结合装置的光纵通道的状态和对侧装置的启动状态综合有效的进行CT断线逻辑判断。本发明可快速准确的判断出线路单相、两相和三相断线，避免了光纤差动线路保护在光纵通道异常和系统故障中误判的问题。

Description

光纤差动保护中快速判断CT断线的方法
技术领域
本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种光纤差动线路保护中快速判别CT断线的方法。
背景技术
光纤差动线路保护由于具有较高的可靠性、快速性和保护范围明确性，因此在线路保护中作为主保护被广泛的使用。光纤差动保护的基础原理是基尔霍夫电流定律，该原理对电流变化反应灵敏。一次电流进CT传变成二次电流，在经二次回路电缆接入装置的小CT转换为装置能够识别的数字信号，这个从一次电流到装置能够识别的数字信号过程中出现异常，都会导致线路保护出现CT断线。
现阶段的光纤差动保护的CT断线主要判别方法为某相的差动电流值大于CT断线定值，经秒级的延时报出CT断线，并闭锁相应断线相的差动保护。在这个秒级的延时过程中，如果断线相差流大于光纤差动保护定值，则可能导致光纤差动保护的误动，这将给电力系统的电网安全运行带了隐患。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种光纤差动线路保护中快速判别CT断线的方法，用于解决光纤差动保护差动电流值在CT断线时大于差动动作电流值导致光纤差动保护误动的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种光纤差动线路保护中快速判别CT断线的方法，所述方法包括如下步骤：
判断光纤通道是否处于正常状态且对侧线路保护装置处于未启动状态；
获取本侧线路的电流有效值、零序电流有效值、差动电流有效值、零序差动电流有效值；
根据所述差动电流有效值获取差动电流有效值出现的相别；
根据所述电流有效值、零序电流有效值、差动电流有效值、零序差动电流有效值对不同相别的CT断线进行判别。
当对侧保护启动或光纤通信异常时，能够保持CT断线的状态，防止CT 断线误判断。
进一步的，所述不同相别的判断方法包括：
单相断线的判别条件包括：
当单相差动电流有效值大于CT断线门槛值、本侧的电流有效值小于无流门槛、本侧的零序电流有效值大于无流门槛且延时时间大于第一延时时间时，闭锁本侧和对侧保护装置断线相的差动保护；
两相断线的判别条件包括：
当其中一相差动电流有效值大于CT断线门槛值、本侧的电流有效值小于无流门槛、本侧的零序电流有效值大于无流门槛且延时时间大于第一延时时间时，闭锁本侧和对侧保护装置断线相的差动保护；
三相断线判别条件包括：
当三相的差动电流有效值全部大于CT断线门槛值、本侧三相的电流有效值全部小于无流门槛、本侧的零序电流有效值全部小于无流门槛、本侧的零序差动电流有效值小于无流门槛且延时时间大于第二延时时间时，闭锁本侧和对侧的差动保护。
利用本侧判断出来的CT断线状态和对侧CT断线状态共同完成差动保护的闭锁。
进一步的，所述第一延时时间为40ms；所述第二延时时间为60ms。
利用本侧的三相电流、零序电流、相差动电流和零序电流的在CT断线下的特点，能够在60ms时间内准确判断出单相、两相和三相断线，断线后闭锁断线相的差动保护。
进一步的，所述电流有效值、零序电流有效值、每相差动电流有效值、零序差动电流有效值通过差流采样点数组转换获取。
进一步的，所述差流采样点数组的获取方法包括：
同步采集本侧和对侧的原始采样点数组；
根据所述原始采样点数据获取差流采样点数组。
进一步的，所述数据转换通过全周傅氏算法实现。
进一步的，所述全周波傅氏算法的计算公式：
Figure RE-GDA0002318765650000031
式中，I代表着有效值，n代表着一个周波的采样点数，i[j]为采样点数组。
通过全周波傅氏算法，计算出线路保护装置的下面的有效量：
A、A相电流有效值Ia，B相电流有效值Ib，C相电流有效值Ic，零序电流有效值I0。
B、A相差动电流有效值Ida，B相差动电流有效值Idb，C相差动电流有效值Idc，零序差动电流有效值Id0。
进一步的，具体的CT断线进行判别方法如下：
A、单相或两相断线的判别条件
条件1：某相差动电流有效值大于CT断线门槛值(0.1倍额定电流) Idφ＞Iset；
条件2：本侧对应相别的电流有效值小于无流门槛Iwl(0.04倍额定电流) Iφ＜Iwl；
条件3：本侧的零序电流有效值大于无流门槛I0＞Iwl；
条件5：光纤通道正常；
条件6：对侧线路保护测控装置无启动；
其具体逻辑如下：
(Idφ＞Iset)&(Iφ＜Iwl)&(I0＞Iwl)&光纵通道正常&对侧保护无启动当上面条件都满足时，第一延时时间T1(T1一般取40ms)都满足时判别出断线相别，闭锁本侧相应相别的差动保护，并往对侧装置发送CT断线相的相别。
A、三相断线判别条件
条件1：三相(A、B、C)差动电流有效值大于CT断线门槛值Idφ＞Iset；
条件2：本侧三相(A、B、C)的电流有效值都小于无流门槛Iwl Iφ＜Iwl；
条件3：本侧的零序电流有效值小于无流门槛I0＜Iwl；
条件4：本侧的零序差动电流有效值小于无流门槛Id0＜Iwl；
条件5：光纤通道正常；
条件6：对侧线路保护测控装置无启动
其具体逻辑如下：
(Ida＞Iset)&(Idb＞Iset)&(Idc＞Iset)
&(Ia＜Iwl)&(Ib＜Iwl)&(Ic＜Iwl)
&(I0＜Iwl)&(Id0＜Iwl)
&光纵通道正常&对侧保护无启动
当上面条件都满足时，第二延时时间T2(T2一般取60ms)内都满足则判别为三相CT断线，闭锁本侧三相的差动保护，并往对侧装置发送A、B、 C相的CT断线。
A、CT断线返回条件
条件1：某相CT断线；
条件2：断线相的差动电流小于CT断线门槛值Idφ＜Iset；
条件3：光纤通道正常；
条件4：对侧线路保护测控装置无启动
其具体公式如下：
(某相(φ)断线)&(Idφ＜Iset)
&光纵通道正常&对侧保护无启动
当上面条件在第三延时时间T3(T3一般取40ms)都满足时，断线相的 CT断线标志返回，发往对侧装置的对应相别的CT断线状态返回。
进一步的，所述差流采样点数据包括零序电流、差动电流和零序差动电流。
进一步的，所述零序电流的计算方法包括：
i0＝ia+ib+ic，
式中，i0表示零序电流，ia表示a相电流，ib表示b相电流，ic表示c相电流。
进一步的，所述差动电流的计算方法包括：
Figure RE-GDA0002318765650000051
式中，id为采样点的差动电流，
Figure RE-GDA0002318765650000052
为相别，n代表线路有几侧。
进一步的，多侧线路的线路保护装置都接GPS对时系统，线路保护装置通过对时系统保证了时间的统一，线路保护装置的采样都在相同的时刻同时进行，这就保证了装置采样的同步性。
进一步的，线路保护装置接收对侧以恒定频率采集的电流采样点、对侧装置的启动状态和CT断线状态，采样点存到对应的原始采样点数组中；线路保护装置以相同的频率采集本侧电流的采样点，采样点存到对应的原始采样点数组中；计算采样点的零序电流、差动电流和零序差动电流，并把计算到的采样点存到对应的差流采样点数组中。
5)通过全周傅氏算法把采样点数据转换为本侧每相电流有效值、零序电流有效值、每相差动电流有效值、零序差动电流的有效值。
上述内容利用本侧判断出来的CT断线状态和对侧CT断线状态共同完成差动保护的闭锁，这两个状态取或门，即只要有一个CT状态满足，就闭锁相应的差动保护。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1)在判断光纤差动的CT断线时，增加了光纵通道的状态的判断，此能够在光纵通道异常情况下保持CT断线的状态，防止了CT断线误判断；
2)在判断光纤差动的CT断线时，增加了对侧装置启动状态的判别，这能够有效的系统是在正常态还是在故障态，提高了CT断线判别的准确性；
3)在判断光纤差动的CT断线时，增加了零序电流、相电流的和零序差动电流的判别，其能够准确判断出CT断线相别，还能够准确判断出三相CT 断线，其CT断线判别时间从秒级缩短到百毫秒级以下，缩短了CT断线判别的时间，这些都提高了光纤差动保护的可靠性。
附图说明
图1为本发明的光纤差动保护快速CT断线的方法的流程图；
图2为本发明的一种应用连接示意图(两端线路的光纤差动保护)。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施对本发明工作原理和技术方案作进一步详细的描述。
图2给出了常用的线路两端光纤差动的一次示意图，一端为M侧，另外一端为N侧，现在以M侧的线路光纤差动保护装置来示例并结合图1的流程图来说明，其步骤如下：
1)线路M和N侧的线路保护装置都接GPS对时系统，装置通过对时系统保证了时间的统一，装置的采样都在相同的时刻同时进行，这就保证M侧和N侧装置采样的同步性。
2)N侧装置以恒定频率采集电流的采样点，然后通过光纵通道把采样点发送到M侧装置，由于两侧装置的采样是同步的，故N侧发送的数据也是同步数据，N侧在发送数据的同时，也把N侧装置的启动状态和CT断线状态发送给对侧(M侧)。
3)M侧线路保护装置判断光纤差动的光纵通道状态，通过光纵通道的状态来判别是否进行CT断线的判断：
(a)光纤差动的光纵通道正常，M侧装置进行CT断线的判别；
(b)光纤差动的光纵通道异常，M侧装置保持光纵通道异常前CT状态和N侧传输过流的CT断线状态。
4)M侧线路保护装置判断N侧装置的启动状态，通过N侧传输过来的启动状态来判别是否进行CT断线的判断：
(a)N侧装置未启动，M侧装置进行CT断线的判别；
(b)N侧装置启动，M侧装置保持N侧装置启动前CT状态和N侧传输过流的CT断线状态。
5)M侧线路保护装置接收对侧以恒定频率采集的电流采样点，记录到对应的原始采样点数组中iφ2[n]，φ为A、B、C三相，n为一个周波的采样点数。在接收数据采样的同时，接收N侧装置的启动状态和CT断线状态。
6)M侧线路保护装置以相同的频率采集本侧电流的采样点，采样点存到对应的原始采样点数组中iφ1[n]，φ为A、B、C三相，n为一个周波的采样点数。
7)M侧线路保护装置计算采样点的零序电流、差动电流和零序差动电流，并存到相对应的差流采样点数组中，其记录如下：
计算M侧的采样点的零序电流：i01[n]＝ia1[n]+ib1[n]+ic1[n]
计算N侧的采样点的零序电流：i02[n]＝ia2[n]+ib2[n]+ic2[n]
计算采样点的差动电流：
Figure RE-GDA0002318765650000072
φ为A、B、C和零序电流。
8)通过全周傅氏算法把采样点数据转换为本侧每相的电流有效值、零序电流有效值、每相差动电流有效值、零序差动电流的有效值。
全周波傅氏算法的计算公式：
Figure RE-GDA0002318765650000071
上式中I代表着有效值，n代表着一个周波的采样点数，i[j]为采样点数组。
通过全周波傅氏算法，计算出M侧线路保护装置的下面的有效量：
(a)A相电流有效值Ia，B相电流有效值Ib，C相电流有效值Ic，零序电流有效值I0。
(b)A相差动电流有效值Ida，B相差动电流有效值Idb，C相差动电流有效值Idc，零序差动电流有效值Id0。
9)根据线路保护计算的差动电流有效值与CT断线门槛值进行比较、判断差流有效值出现的相别、然后与本侧装置的相电流有效值、零序电流有效值和零序差动电流有效值进行快速CT断线判别逻辑，实现线路保护装置的 CT断线判别，其判断条件如下：
(a)单相或两相断线的判别条件
条件1：某相差动电流有效值大于CT断线门槛值(0.1倍额定电流) Idφ＞Iset；
条件2：本侧对应相别的电流有效值小于无流门槛Iwl(0.04倍额定电流) Iφ＜Iwl；
条件3：本侧的零序电流有效值大于无流门槛I0＞Iwl；
条件5：光纵通道正常；
条件6：对侧线路保护测控装置无启动；
其具体逻辑如下：
(Idφ＞Iset)&(Iφ＜Iwl)&(I0＞Iwl)&光纵通道正常&对侧保护无启动
以A相断线为例，其A相断线的逻辑如下：
(Ida＞Iset)&(Ia＜Iwl)&(I0＞Iwl)&光纵通道正常&N侧保护无启动
当A相逻辑满足且在延时时间T1(T1一般取40ms)都满足，则判别出 A相CT断线，闭锁本侧A相的差动保护，并往对侧装置发送M侧装置的A 相断线。
(b)三相断线判别条件
条件1：三相(A、B、C)差动电流有效值大于CT断线门槛值Idφ＞Iset；
条件2：本侧三相(A、B、C)的电流有效值都小于无流门槛Iwl Iφ＜Iwl；
条件3：本侧的零序电流有效值小于无流门槛I0＜Iwl；
条件4：本侧的零序差动电流有效值小于无流门槛Id0＜Iwl；
条件5：光纵通道正常；
条件6：对侧线路保护测控装置无启动
其具体逻辑如下：
(Ida＞Iset)&(Idb＞Iset)&(Idc＞Iset)
&(Ia＜Iwl)&(Ib＜Iwl)&(Ic＜Iwl)
&(I0＜Iwl)&(Id0＜Iwl)
&光纵通道正常&N侧保护无启动
当上面条件都满足时，延时时间T2(T2一般取60ms)内都满足则判别为三相CT断线，闭锁本侧三相的差动保护，并往对侧装置发送A、B、C相的CT断线。
(c)CT断线返回条件
条件1：某相CT断线；
条件2：断线相的差动电流小于CT断线门槛值Idφ＜Iset；
条件3：光纵通道正常；
条件4：对侧线路保护测控装置无启动
其具体公式如下：
(某相(φ)断线)&(Idφ＜Iset)&光纵通道正常&对侧保护无启动
以A相断线返回为例：
(A相CT断线标志为真)&(Ida＜Iset)&光纵通道正常&N侧保护无启动
当A相断线后返回逻辑在延时时间T3(T3一般取40ms)都满足，则A 相CT断线标志返回，M侧发给N侧的A相断线标志返回。
7)利用本侧判断出来的CT断线状态和对侧CT断线状态共同完成差动保护的闭锁，这两个状态取或门，即只要有一个CT状态满足，就闭锁相应的差动保护，如M侧A相没有断线，但是N侧发送过来的A相断线，则M侧的A相差动保护被闭锁。
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型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种光纤差动线路保护中快速判别CT断线的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
判断光纵通道是否处于正常状态且对侧线路保护装置处于未启动状态；
获取本侧线路的电流有效值、零序电流有效值、差动电流有效值、零序差动电流有效值；
根据所述差动电流有效值获取差动电流有效值出现的相别；
根据所述电流有效值、零序电流有效值、差动电流有效值、零序差动电流有效值对不同相别的CT断线进行判别；
所述不同相别的判断方法包括：
单相断线的判别条件包括：
当单相差动电流有效值大于CT断线门槛值、本侧的电流有效值小于无流门槛、本侧的零序电流有效值大于无流门槛且延时时间大于第一延时时间时，闭锁本侧和对侧保护装置断线相的差动保护；
两相断线的判别条件包括：
当其中一相差动电流有效值大于CT断线门槛值、本侧的电流有效值小于无流门槛、本侧的零序电流有效值大于无流门槛且延时时间大于第一延时时间时，闭锁本侧和对侧保护装置断线相的差动保护；
三相断线判别条件包括：
当三相的差动电流有效值全部大于CT断线门槛值、本侧三相的电流有效值全部小于无流门槛、本侧的零序电流有效值全部小于无流门槛、本侧的零序差动电流有效值小于无流门槛且延时时间大于第二延时时间时，闭锁本侧和对侧的差动保护。
2.根据权利要求1所述的一种光纤差动线路保护中快速判别CT断线的方法，其特征在于，所述第一延时设定值为40 ms；所述第二延时设定值为60ms。
3.根据权利要求1所述的一种光纤差动线路保护中快速判别CT断线的方法，其特征在于，所述电流有效值、零序电流有效值、每相差动电流有效值、零序差动电流有效值通过差流采样点数组转换获取。
4.根据权利要求3所述的一种光纤差动线路保护中快速判别CT断线的方法，其特征在于，所述差流采样点数组的获取方法包括：
同步采集本侧和对侧的原始采样点数组；
根据所述原始采样点数据获取差流采样点数组。
5.根据权利要求3所述的一种光纤差动线路保护中快速判别CT断线的方法，其特征在于，所述数组转换通过全周傅氏算法实现。
6.根据权利要求5所述的一种光纤差动线路保护中快速判别CT断线的方法，其特征在于，所述全周傅氏算法的计算公式：
Figure 352917DEST_PATH_IMAGE002
式中，I代表着有效值，n代表着一个周波的采样点数，
Figure 738899DEST_PATH_IMAGE004
为差流采样点数组。
7.根据权利要求3所述的一种光纤差动线路保护中快速判别CT断线的方法，其特征在于，所述差流采样点数组包括零序电流、差动电流和零序差动电流。
8.根据权利要求7所述的一种光纤差动线路保护中快速判别CT断线的方法，其特征在于，所述零序电流的计算方法包括：
Figure 112111DEST_PATH_IMAGE006
，
式中，i 0 表示零序电流，ia表示A相电流，ib表示B相电流，ic表示C相电流。
9.根据权利要求7所述的一种光纤差动线路保护中快速判别CT断线的方法，其特征在于，所述差动电流的计算方法包括：
Figure 241741DEST_PATH_IMAGE008
，
式中，
Figure 898857DEST_PATH_IMAGE010
为采样点的差动电流，
Figure 190161DEST_PATH_IMAGE012
为相别，n代表线路有几侧。
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