CN111509678A - 一种抗同步误差的自适应配网差动保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗同步误差的自适应配网差动保护方法，包括以下步骤：S1：实时对线路两侧路采样并保存；S2：根据S1的采样值，判断故障前系统的运行工况；S3：选择比例制动差动保护判据，隔离故障。本发明相对于传统比例制动差动保护一刀切的原则，即牺牲了差动保护的灵敏性又牺牲了保护的抗干扰性，本发明中的判据，综合考虑了系统在不同负载水平下，发生故障时对判据的影响，以及发生同步误差时，对判据的影响，使得系统在兼顾保护灵敏性的同时，提升对同步误差的抗性。
Description
技术领域
本发明涉及配网技术领域，更具体地，涉及一种抗同步误差的自适应配网差动保护方法。
背景技术
由于保护原理简单、而且灵敏性高，传统的差动保护被广泛地应用在110kV及其以上的主网系统中，却鲜少应用在配网系统中。主要原因是传统差动保护对数据的同步性要求较高，对通信通道优劣、数据同步质量过分依赖。但现如今城市配网大量分布式能源接入，传统的三段式保护表现出不适应性，差动保护在配网中的应用越发受关注。差动保护的灵敏性和制动性是一组相互制约的性能，传统的这类保护保障灵敏性就必然牺牲抗同步误差等干扰的优良性能。为保证差动保护动作的正确性，目前的解决方式主要依赖于通信通道的建设，光纤以及近些年兴起的5G技术。但大规模地铺设通信通道，建设周期长，投资大，而5G技术目前也尚在探索阶段，适用性仍有待考证。目前很少有从差动保护判据本身出发，降低保护对数据同步性要求的研究。
发明内容
本发明提供一种抗同步误差的自适应配网差动保护方法，保留了差动保护的整定简单的优势，同时又使得系统在兼顾保护灵敏性的同时，提升对同步误差的抗性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种抗同步误差的自适应配网差动保护方法，包括以下步骤：
S1：实时对线路两侧路采样并保存；
S2：根据S1的采样值，判断故障前系统的运行工况；
S3：选择比例制动差动保护判据，隔离故障。
优选地，步骤S1中的对线路两侧路采样并保存，包括保存前一周波前线路两侧路的电流采样值。
优选地，步骤S2中的根据S1的采样值，具体为根据S1保存的故障发生前一周波的线路两侧路的电流采样值。
优选地，步骤S2中判断故障前系统的运行工况，具体为：
故障发生前一周波的线路两侧路的电流采样值为
定义
在幅相平面的运行轨迹表征系统的工况；
当系统区内无故障且无同步误差时，有：
上式表示线路两侧路电流幅值相同，相角相差180度，在幅相平面中在(-1,0)上；
当系统区内无故障但有同步误差时，有：
上式表示同步误差在幅相平面中体现为相移的偏差，幅值不变；
当系统区内故障时，有：
上式表示线路两侧电流幅值相同，相角相同，在幅相平面中在(1，0)这个坐标点上。
优选地，当系统区内故障时，
的坐标轨迹还随线路两侧电势差以及系统负荷水平变化，具体为：
随线路两侧电势差增大，
的坐标轨迹越往幅相平面的左下角移动；
随着系统负荷水平越大，即接地故障时接地电阻越大，
的坐标轨迹从福相平面的右半平面往左半平面移动。
优选地，步骤S3采用相量和差保护进行差动保护判据。
优选地，步骤S3中选择比例制动差动保护判据，具体为：
上式中，
为故障后线路两侧采样值，δ0为故障发生前一周波两侧电流的电势差角，
K1、K2、K3为比例制动系数，且满足K1>K2>K3。
优选地，
优选地，
优选地，
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
相对于传统比例制动差动保护一刀切的原则，即牺牲了差动保护的灵敏性又牺牲了保护的抗干扰性，本发明中的判据，综合考虑了系统在不同负载水平下，发生故障时对判据的影响，以及发生同步误差时，对判据的影响，使得系统在兼顾保护灵敏性的同时，提升对同步误差的抗性。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图。
图2为实施例中线路两侧路系统示意图。
图3为幅相平面示意图。
图4为
的坐标轨迹与系统负荷水平、两侧电势差的关系示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本实施例提供一种抗同步误差的自适应配网差动保护方法，如图1，包括以下步骤：
S1：实时对线路两侧路采样并保存；
S2：根据S1的采样值，判断故障前系统的运行工况；
S3：选择比例制动差动保护判据，隔离故障。
在具体实施过程中，假设当前线路两侧采样值
前一周波采样值
图2所示的线路两侧路系统；
假设故障发生前一周波，有
假设存在
那么系统的工况可以等效为
的运行轨迹；
当区内无故障且无同步误差时，则有
两侧电流幅值相同，相角相差180度，那么在幅相平面中应在(-1，0)这个坐标点上。
特别地，当两侧存在同步误差时，
那么则有
同步误差在幅相平面中体现为相移的偏差，幅值未改变。当
发生改变时，系统的系统工况可以等效为
的运行轨迹，如图3所示的点。
当发生区内故障时，理论上
两侧电流幅值相同，相角相同，在幅相平面中应在(1，0)这个坐标点上。但当系统不在不同的负载水平时，发生接地故障时接地电阻的不同，
的坐标轨迹不可能完全落在(1，0)上。
经过大量地试验和统计发现，当系统处于不同负荷水平时，发生区内故障时，
的坐标轨迹呈现一定规律。如图4所示，其中
和
各曲线的变化为系统负荷水平递增的状态，变化因素为两侧电势差逐渐增加。五条曲线中，两侧电势差越大的在越下面，同一条曲线中，接地电阻越大的越往左半平面趋近。
一般的相量和差保护，有
同样用
去进行替换，不难得到判据在幅相平面上的制动作边界是一个圆，圆心为
半径为
通过解不等式可知，,此圆型区域与幅相平面中单位圆的相交区域为制动区，用阴影区域表示。相交区域以外的部分为动作区。如图4所示
曲判据边界相交的点能反映故障时的最大过渡电阻，能识别的过渡电阻越大即体现为判据的灵敏性越高。
构建自适应比例制动差动保护判据，其中δ0为故障发生前一周波两侧电流的电势差角，
为故障后线路两侧采样值。
根据步骤S2的分析，结合幅相平面分析，差动保护判据的制动区域尽可能地包含同步误差引起的运行等效点。
其中，在δ0<30°系统处于轻载或空载发生区内故障时，其运行工况等效在幅相平面的轨迹如图4中
和
所示，过渡电阻对故障判断的影响较小，那么可以通过提高比例制动系数来提升判据对同步误差的抗性，即
在30°≤δ0<60°系统处于正常运行状态下发生区内故障时，其运行工况等效在幅相平面的轨迹如图4中
和
所示，保证其能够有一定的灵敏性和同步误差抗性，则
在60°≤δ0<90°系统处于重载乃至接近失稳时发生区内故障时，过渡电阻对系统影响较大，此时判据的灵敏性大大降低，此时可以通过降低比例制动系数来提升判据灵敏性，
各判据的在幅相平面中的动作边界大体趋势如图4中K1,K2和K3所示，当然K值的取值不同，其动作边界有所变化。
特别地，其中δ0范围的划定可以根据实际运行的情况进行变动，如果在运行中系统的同步误差较大时，那么可将第一段范围扩大，同时增加K值；如果在运行中同步误差的影响较小，而对故障反应较为灵敏，那么可将第三段范围扩大，同时降低K值；总之，根据实际运行要求进行相应整定。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种抗同步误差的自适应配网差动保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：实时对线路两侧路采样并保存；
S2：根据S1的采样值，判断故障前系统的运行工况；
S3：选择比例制动差动保护判据，隔离故障。
2.根据权利要求1所述的抗同步误差的自适应配网差动保护方法，其特征在于，步骤S1中的对线路两侧路采样并保存，包括保存前一周波前线路两侧路的电流采样值。
3.根据权利要求2所述的抗同步误差的自适应配网差动保护方法，其特征在于，步骤S2中的根据S1的采样值，具体为根据S1保存的故障发生前一周波的线路两侧路的电流采样值。
4.根据权利要求3所述的抗同步误差的自适应配网差动保护方法，其特征在于，步骤S2中判断故障前系统的运行工况，具体为：
故障发生前一周波的线路两侧路的电流采样值为
定义
在幅相平面的运行轨迹表征系统的工况；
当系统区内无故障且无同步误差时，有：
上式表示线路两侧路电流幅值相同，相角相差180度，在幅相平面中在(-1,0)上；
当系统区内无故障但有同步误差时，有：
上式表示同步误差在幅相平面中体现为相移的偏差，幅值不变；
当系统区内故障时，有：
上式表示线路两侧电流幅值相同，相角相同，在幅相平面中在(1，0)这个坐标点上。
5.根据权利要求4所述的抗同步误差的自适应配网差动保护方法，其特征在于，当系统区内故障时，
的坐标轨迹还随线路两侧电势差以及系统负荷水平变化，具体为：
随线路两侧电势差增大，
的坐标轨迹越往幅相平面的左下角移动；
随着系统负荷水平越大，即接地故障时接地电阻越大，
的坐标轨迹从福相平面的右半平面往左半平面移动。
6.根据权利要求5所述的抗同步误差的自适应配网差动保护方法，其特征在于，步骤S3采用相量和差保护进行差动保护判据。
7.根据权利要求6所述的抗同步误差的自适应配网差动保护方法，其特征在于，步骤S3中选择比例制动差动保护判据，具体为：
上式中，
为故障后线路两侧采样值，δ0为故障发生前一周波两侧电流的电势差角，
K1、K2、K3为比例制动系数，且满足K1>K2>K3。
8.根据权利要求7所述的抗同步误差的自适应配网差动保护方法，其特征在于，
9.根据权利要求7所述的抗同步误差的自适应配网差动保护方法，其特征在于，
10.根据权利要求7所述的抗同步误差的自适应配网差动保护方法，其特征在于，
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| CN202010269617.9A CN111509678A (zh) | 2020-04-08 | 2020-04-08 | 一种抗同步误差的自适应配网差动保护方法 |
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| CN112510659A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-16 | 国网浙江省电力有限公司经济技术研究院 | 一种基于功率差动保护的城市配电网保护方法及相关装置 |
| CN112531657A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-03-19 | 东莞理工学院 | 一种基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法 |
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2020
- 2020-04-08 CN CN202010269617.9A patent/CN111509678A/zh active Pending
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