CN111987687B - 一种防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法 - Google Patents

一种防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。首先，对差流突变量启动判据和区内外故障判据进行判断，并进一步对于全周差分差流和半周差分差流是否满足速断类差动定值进行判断，若故障发生30ms内满足速断类差动保护定值，同时又满足短窗算法和三点算法，则认为发生严重性故障，保证速断类差动保护在18ms到30ms内出口，满足速动性要求；若故障发生30ms后满足速断类差动保护定值，则认为发生了一般性故障，可以保证速断类差动保护在50ms内出口。本发明提供的一种防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法，既满足了速断类差动保护的速断性，又有效避免了浪涌干扰导致速断类差动保护误动。

Description

一种防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护技术领域，尤其涉及通过速断类差动保护时域和频域算法相结合的方式综合判别的一种防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法。
背景技术
电力系统内浪涌扰动主要来源于雷击、开关操作或短路故障等引起的暂态骚扰。当浪涌暂停扰动进入继电保护装置采样回路后，会导致一部分回路采样值出现较大的暂态畸变，差流回路出现较大的不平衡差流；另外，由于浪涌产生的能量无法预知，因此无法通过提高差动定值来避免浪涌干扰，特别是对于速断类差动保护，更无法通过长时间延时来躲避浪涌，因此不采取合适的方法，将会导致速断类差动保护出现误动。
另外，考虑到保护装置对故障电流采样的精准要求，模拟量采样部分的硬件回路中不适合设置过多的浪涌保护设备。因此，为避免浪涌扰动导致速断类差动保护误动作，同时对于严重性故障，速断类差动保护又要可靠的快速动作，必须借助软件算法来加以抑制。
发明内容
在这个背景形势下，本发明设计出了一种通过速断类差动保护时域和频域算法相结合的方式进行综合判别的防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法。本发明提出的防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法，通过差流突变量识别出故障，若故障发生30ms内满足速断类差动保护定值，同时又满足短窗算法和三点算法，则认为发生严重性故障，保证速断类差动保护在18ms到30ms内出口，满足速动性要求；若故障发生30ms后满足速断类差动保护定值，则认为发生了一般性故障，可以保证速断类差动保护在50ms内出口，很好地满足了速动性要求。解决了现有技术中浪涌扰动可能导致速断类差动保护误动作的问题，同时对于严重性故障，又能够提高满足速动性要求的可靠的快速动作。
为达到上述目的，本发明提供了一种防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法，包括步骤：
(1)计算速断类差动保护A、B、C三相差流突变量启动判据和区内外故障判据；
(2)判别所述A、B、C三相中任一相差流突变量启动时间T0≤30ms且该相差动为区内故障两项条件均满足；若T0≤30ms且该相差动为区内故障时，执行步骤(3)，若不满足，即T0＞30ms且该相差动为区外故障时，执行步骤(4)；
(3)判别是否Icd_hc＞Iop且T1＞T_set1两项条件均满足，其中，Icd_hc为半周差分差流、Iop为速断类差动定值、T1为故障时间、T_set1故障时间定值，若满足条件，执行步骤(6)；
(4)判别是否Icd_fc＞Iop且Icd_fc＞0.8*Ires_fc两项条件均满足，若满足条件，则执行步骤(5)，其中，其中，Icd_fc为全周差流、Ires_fc为全周制动电流；
(5)判别全周逻辑延时是否满足全周逻辑延时＞T_set2，若满足条件，则执行步骤(6)，若不满足条件，则执行步骤(9)，其中，T_set2为全周逻辑满足时间定值。
(6)判别短窗算法N取n是否满足预设定值Set1，若短窗算法N取n满足预设定值Set1，则执行步骤(7)，若短窗算法N取n不满足预设定值Set1，则执行步骤(9)，其中N为速断类差动保护半个采样周期差流采样点总点数，n为短窗算法判别满足预设定值Set1的点数，Set1为速断类保护定值；
(7)判别速断类差动保护差流采样值三点算法是否满足预设定值Set2，若三点算法满足预设定值Set2，则执行步骤(8)，若三点算法不满足预设定值Set2，则执行步骤(9)；其中，Set2为0.8倍速断类保护定值；
(8)识别为故障开放差动保护，开放速断类差动保护；
(9)识别为浪涌干扰，闭锁速断类差动保护。
进一步的，所述区内外故障采用采样电流时差法，差流突变量启动条件方程为：
|Id-Id2T|>0.2Ie (1)
上式中，Id和Id2T分别为速断保护当前时刻和2T前时刻的A、B、C任一相差流采样点值，Ie为速断类差动保护的额定电流。
进一步的，所述步骤(1)中的速断类差动保护为变压器速断类差动保护时，Ie为变压器基准侧额定电流；所述速断类差动保护为母线或输电线路速断类差动保护时，Ie为母线或输电线路基准侧CT二次额定值。
进一步的，所述步骤(1)中的差流突变量启动条件为一个采样周期中连续3个差流采样点中有任意2个差流采样点值满足满足公式(1)。
进一步的，所述步骤(3)中故障时间T1的计时起点为差流突变量启动条件满足的第一个差流采样时刻，T_set1的取值范围为9ms<T_set1<20ms；所述步骤(4)中的T_set2取值范围为1.15倍采样周期<T_set2<2倍采样周期。
进一步的，所述步骤(6)中短窗算法判别采样点n与采样周期总点数N满足关系为
Figure BDA0002584130870000031
进一步的，所述步骤(7)中三点算法判别为实时判别，判别结果不经延时处理。
本发明技术方案的主要特点是：提供一种防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法，通过差流突变量识别出故障，若故障发生30ms内满足速断类差动保护定值，同时又满足短窗算法和三点算法，则认为发生严重性故障，保证速断类差动保护在18ms到30ms内出口，满足速动性要求；若故障发生30ms后满足速断类差动保护定值，则认为发生了一般性故障，可以保证速断类差动保护在50ms内出口，很好地满足了速动性要求。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：通过速断类差动保护时域和频域算法相结合的方式综合判别的防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法，一方面可以避免速断类差动保护在遭遇浪涌干扰时出现误动作，另一方面可以保证速断类差动保护在发生严重性金属性故障时快速可靠动作。
附图说明
图1是220kV变压器差动保护CT分布图；
图2是防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明提供的一种防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法主要应用于常规和SV采样的高压速断类差动保护装置中，通过对保护装置差流采样值进行时域和频域算法配合处理，达到防止浪涌干扰误动的目的。以220kV变压器差流速断保护为例，变压器差流速断保护电流采样取值，如图1中CT1-CT3所示。本发明提供的所述防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法作为一个独立的功能模块，集成在高压变压器差流速断保护装置中，该功能模块始终投入。
下面对本发明的技术方案进行详细说明，本发明提供的一种防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法，该方法的具体流程图如图2所示。
本发明提供一种防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法，具体实施步骤如下，其中以变压器速断保护采样率为1200Hz，系统频率50Hz为例进行说明。
步骤(1)，计算速断类差动保护A、B、C三相差流突变量启动判据和区内外故障判据。装置分别采集变压器高中低三侧CT1-CT3的电流，数据计算模块中，按采样时刻合成变压器差流速断保护所用的A、B、C三相差流采样值，利用公式(1)和时差法，计算A、B、C三相差流突变量和区内、外故障，差流突变量启动判别条件为：
|Id-Id2T|>0.2Ie (1)
所述公式(1)式中，Id和Id2T分别为速断保护当前时刻和2T前时刻的A、B、C任一相差流采样点值，Ie为变压器高压侧的额定电流。
在该具体实施例中，在装置逻辑判别模块中实时对三相差流采样值进行判别，当任一相差流采样值中连续3个采样时刻中有2个采样点值满足所述公式(1)时，从第一个满足该公式(1)的采样时刻开始计时，触发计时器T0，同时利用时差法判别出该相差流突变量的区内外状态。其中，在该步骤中，速断类差动保护为变压器速断类差动保护时，Ie为变压器基准侧额定电流；所述速断类差动保护为母线或输电线路速断类差动保护时，Ie为母线或输电线路基准侧CT二次额定值。
步骤(2)，判别所述A、B、C三相中任一相差流突变量启动时间T0≤30ms且该相差动为区内故障两项条件均满足；若T0≤30ms且该相差动为区内故障时，则执行步骤(3)，若不满足，即T0＞30ms且该相差动为区外故障时，则执行步骤(4)。
步骤(3)，若T0≤30ms且该相差动为区内故障时，判别是否Icd_hc＞Iop且T1＞T_set1两项条件均满足，具体来说，若该相差流突变量满足计时器T0≤30ms时，装置逻辑判别模块触发故障计时器T1计时，同时该相差动为区内故障时，进一步判别半周逻辑是否满足Icd_hc＞Iop且T1＞9ms，其中，Icd_hc为半周差分差流、Iop为变压器差流速断保护定值、T1为故障时间。若满足所述判别条件，则执行步骤(6)。在该实施例中，故障时间T1的计时起点为差流突变量启动条件满足的第一个差流采样时刻，T_set1的取值范围为T_set1大于9ms，并且T_set1小于20ms。
步骤(4)，T0＞30ms且该相差动为区外故障时，判别是否Icd_fc＞Iop且Icd_fc＞0.8*Ires_fc两项条件均满足，若满足条件，则执行步骤(5)，其中，其中，Icd_fc为全周差流、Ires_fc为全周制动电流。具体来说，若该相差流突变量满足计时器T0＞30ms且该相差动为区外故障时，装置逻辑判别模块，进一步判别是否Icd_fc＞Iop且Icd_fc＞0.8*Ires_fc；若全周逻辑Icd_fc＞Iop且Icd_fc＞0.8*Ires_fc条件满足时，触发计时器T2，若T2≤23ms时，装置识别为浪涌干扰，闭锁变压器差流速断保护；其中，Icd_fc为全周差流、Ires_fc为全周制动电流。
步骤(5)，判别全周逻辑延时是否满足全周逻辑延时＞T_set2，若满足条件，则执行步骤(6)，若不满足条件，则执行步骤(9)，其中，T_set2为全周逻辑满足时间定值。在该实施例中，所述T_set2取值范围为T_set大于1.15倍采样周期，并且T_set2小于2倍采样周期。
步骤(6)，在以上所述步骤(3)和步骤(5)任意一项条件满足时，判别短窗算法N取n是否满足预设定值Set1，若短窗算法N取n满足预设定值Set1，则执行步骤(7)，若短窗算法N取n不满足预设定值Set1，则执行步骤(9)，其中N为速断类差动保护半个采样周期差流采样点总点数，n为短窗算法判别满足预设定值Set1的点数，Set1为速断类保护定值。
具体来说，在所述步骤(3)和步骤(5)任意一项条件满足时，装置逻辑判别模块再进一步判别短窗算法N取n是否满足连续12个采样点中任意3个采样点值是否均大于Iop。若短窗算法12个采样点中任意3个采样点值不满足定值Iop，则执行步骤(9)，即被识别为浪涌干扰，闭锁变压器差流速断保护；若短窗算法12取3均满足定值Iop，则进行下一步判别，即执行下一步步骤(7)。在该实施例中，所述短窗算法判别采样点n与采样周期总点数N满足关系为
Figure BDA0002584130870000061
步骤(7)，判别速断类差动保护差流采样值三点算法是否满足预设定值Set2，若三点算法满足预设定值Set2，则执行步骤(8)，若三点算法不满足预设定值Set2，则执行步骤(9)；其中，Set2为0.8倍速断类保护定值。具体来说，在数据计算模块中，采用三点算法实时计算变压器差流速断A、B、C三相差流有效值，若对应相差流三点算法有效值大于0.8Iop，则执行步骤(8)，即被识别为故障，直接开放变压器差流速断保护；否则执行步骤(9)，即被识别为浪涌干扰，直接闭锁变压器差流速断保护。进一步的，所述三点算法判别为实时判别，判别结果不经延时处理。
步骤(8)，当所述步骤(7)的判别条件满足时，则识别为故障开放差动保护，开放速断类差动保护。
步骤(9)，当所述步骤(5)、步骤(6)、步骤(7)中任意一个步骤的判别条件不满足时，即识别为浪涌干扰，闭锁速断类差动保护。
综上所述，本发明涉及一种防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法，通过对于差流突变量启动判据和区内外故障判据进行判断，并进一步对于全周差分差流和半周差分差流是否满足速断类差动定值进行判断，若故障发生30ms内满足速断类差动保护定值，同时又满足短窗算法和三点算法，则认为发生严重性故障，保证速断类差动保护在18ms到30ms内出口，满足速动性要求；若故障发生30ms后满足速断类差动保护定值，则认为发生了一般性故障，可以保证速断类差动保护在50ms内出口，很好地满足了速动性要求。
本发明通过速断类差动保护时域和频域算法相结合的方式，实现了综合判别的防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法，一方面可以避免速断类差动保护在遭遇浪涌干扰时出现误动作，另一方面可以保证速断类差动保护在发生严重性金属性故障时快速可靠动作。解决了现有技术中浪涌扰动可能导致速断类差动保护误动作的问题，同时对于严重性故障，又能够提高满足速动性要求的可靠的快速动作。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (6)

1.一种防止浪涌干扰误动的速断类差动保护方法，其特征在于，包括步骤：
(1)计算速断类差动保护A、B、C三相差流突变量启动判据和区内外故障判据；所述区内外故障采用采样电流时差法，差流突变量启动条件方程为：
|Id-Id2T|>0.2Ie (1)
上式中Id和Id2T分别为速断保护当前时刻和2T前时刻的A、B、C任一相差流采样点值，Ie为速断类差动保护的额定电流；
(2)判别所述A、B、C三相中任一相差流突变量启动时间T0≤30ms且该相差动为区内故障两项条件均满足；若T0≤30ms且该相差动为区内故障时，执行步骤(3)，若不满足，即T0＞30ms且该相差动为区外故障时，执行步骤(4)；
(3)判别是否Icd_hc＞Iop且T1＞T_set1两项条件均满足，其中，Icd_hc为半周差分差流、Iop为速断类差动定值、T1为故障时间、T_set1故障时间定值，若满足条件，执行步骤(6)；
(4)判别是否Icd_fc＞Iop且Icd_fc＞0.8*Ires_fc两项条件均满足，若满足条件，则执行步骤(5)，其中，Icd_fc为全周差流、Ires_fc为全周制动电流；
(5)判别全周逻辑延时是否满足全周逻辑延时＞T_set2，若满足条件，则执行步骤(6)，若不满足条件，则执行步骤(9)，其中，T_set2为全周逻辑满足时间定值；
(6)判别短窗算法N取n是否满足预设定值Set1，若短窗算法N取n满足预设定值Set1，则执行步骤(7)，若短窗算法N取n不满足预设定值Set1，则执行步骤(9)，其中N为速断类差动保护半个采样周期差流采样点总点数，n为短窗算法判别满足预设定值Set1的点数，Set1为速断类保护定值；
(7)判别速断类差动保护差流采样值三点算法是否满足预设定值Set2，若三点算法满足预设定值Set2，则执行步骤(8)，若三点算法不满足预设定值Set2，则执行步骤(9)；其中，Set2为0.8倍速断类保护定值；
(8)识别为故障开放差动保护，开放速断类差动保护；
(9)识别为浪涌干扰，闭锁速断类差动保护。
2.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，所述步骤(1)中的速断类差动保护为变压器速断类差动保护时，Ie为变压器基准侧额定电流；所述速断类差动保护为母线或输电线路速断类差动保护时，Ie为母线或输电线路基准侧CT二次额定值。
3.根据权利要求2所述的保护方法，其特征在于，所述步骤(1)中的差流突变量启动条件为一个采样周期中连续3个差流采样点中有任意2个差流采样点值满足公式(1)。
4.根据权利要求3所述的保护方法，其特征在于，所述步骤(3)中故障时间T1的计时起点为差流突变量启动条件满足的第一个差流采样时刻，T_set1的取值范围为9ms<T_set1<20ms；所述步骤(5)中的T_set2取值范围为1.15倍采样周期<T_set2<2倍采样周期。
5.根据权利要求4所述的保护方法，其特征在于，所述步骤(6)中短窗算法判别采样点n与采样周期总点数N满足关系为
Figure FDA0003707671180000021
6.根据权利要求5所述的保护方法，其特征在于，所述步骤(7)中三点算法判别为实时判别，判别结果不经延时处理。
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