CN112332381B - 基于电流变化率及增量的接触网对架空地线短路保护方法 - Google Patents
基于电流变化率及增量的接触网对架空地线短路保护方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112332381B CN112332381B CN202010998428.5A CN202010998428A CN112332381B CN 112332381 B CN112332381 B CN 112332381B CN 202010998428 A CN202010998428 A CN 202010998428A CN 112332381 B CN112332381 B CN 112332381B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- time
- value
- current
- protection
- starting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
- H02H7/268—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for dc systems
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
本发明提供了基于电流变化率及增量的接触网对架空地线短路保护方法，其特征在于：包括以下步骤：a.持续监测馈线电流和di/dt，电流和di/dt仅正方向有效；b.若di/dt≥di/dt(qd)且持续时间超过t1，t1为启动值生效延时判断时间，保护启动；启动同时将此时的馈线电流值作为基准值IO，同时开始计时tq；c.若在tq时间后di/dt趋于零时，生效延时判断时间t2，开启T的延时计时；d.在T延时时间内持续监测馈线电流I，同时持续判断I‑IO≥ΔI(dz)；在T时间内若出现I‑IO＜ΔI(dz)且超过生效延时判断时间t3，则复归；若T时间到未复归则保护动作出口。本发明完善直流供电系统保护，使得接触网对架空地线短路时能快速准确地跳闸切除故障点。
Description
技术领域
本发明属于城市轨道交通领域，特别涉及一种基于电流变化率及增量的接触网对架空地线短路保护方法。
背景技术
地铁/轻轨城市轨道交通供电系统发生短路故障需通过继电保护装置动作切除并隔离故障点，以保证非故障区间的正常运行。地铁/轻轨直流牵引供电系统大都采用直流1500V/750V接触网/接触轨供电方式，设置了大电流脱扣保护、电流速断保护、过电流保护、di/dt&ΔI保护、接触网热过负荷保护、双边联跳保护、低电压保护等，在发生接触网/接触轨对钢轨短路时，无论故障发生在近端、正常双边供电线路末端还是越区大双边供电末端，各种保护相互配合都能快速准确地切除故障，保证运营。但若发生接触网对架空地线短路，由于架空地线电阻大，使得短路电流峰值较小，一般在1500A-6000A左右范围，且衰减时间很短，约十几毫秒左右，不利于保护动作，现有的大部分直流馈线保护都不能做到充分地保护对架空地线的短路故障。
大电流脱扣保护和电流速断保护主要是作为近端大短路电流情况下的故障保护，一般在8000-10000A左右；过电流保护要躲正常机车最大负荷电流，一般整定为定时限：4000A，30-60S，已超出架空地线电流～时间耐受范围，1根JT120在4000A耐受时间约为20S。接触网热过负荷保护主要是作为接触网过负荷过热的保护，因要与接触网材料及负荷特性配合，时间较长，也已超出架空地线耐受范围。若拟合架空地线的短路耐受电流和时间关系曲线，采用多段式过电流保护，需加粗架空地线或采用双根，仅可以解决短路电流在4000～大电流脱扣保护定值之间的近/中端架空地线短路的情况，而对于短路电流在4000A以下的故障情况，因与负荷电流无法区分，还是无法兼顾；双边联跳保护仅作为可提高保护动作灵敏度、可靠性以及加速跳闸的辅助保护；低电压保护一般与机车最低工作电压配合整定在900V左右，但对架空地线短路时母线电压几乎没有降低-仍在1400V左右，无法在对架空地线短路时发出报警；现有的di/dt&ΔI保护速动段可以对近端架空地线保护起到保护作用，但范围很小；现有的di/dt&ΔI保护延时段需要di/dt持续大于一定值并保持一段时间，且这段时间要与机车配合，时间一般需要60mS左右，不适用于架空地线的短路特性，等延时时间到时，保护早已经复归了。
以赛雪龙的直流馈线保护SEPCOS为例，如图1所示，其中，整定值按常规工程取值：E：55A/mS；F：15A/mS；Delta Imax：5500A；t Delta Imax：1mS；T：60mS；Delta Imin：1000A。
曲线1是近端接触网对架空地线短路的波形。
曲线2是正常双边供电中远端接触网对架空地线短路的波形。
对于曲线1，E值能达到，保护启动，Delta I高于Delta Imax延时满足t DeltaImax，期间di/dt不低于F值(复归值)，DDL+Delta I保护动作出口跳闸。
对于曲线2，E值能达到，保护启动，Delta I低于Delta Imax，DDL+Delta I保护不动作。由于在T期间di/dt低于F值(复归值)，尽管Delta I高于Delta Imin，DDL+Delta T保护也不动作。因为架空地线短路特点是不到20mS时间，di/dt就会衰减接近0A/mS，所以60mS延时不到保护就已复归。
为了进一步完善直流供电系统保护，使得接触网对架空地线短路时能快速准确地跳闸切除故障点，多年来我们一直致力于这方面的研究和探索，现研制出一种基于电流变化率及增量的接触网对架空地线短路保护方法，完全独立于既有的di/dt&ΔI保护，能较好地解决工程中这一实际问题，具有较大的工程应用前景。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于电流变化率及增量的接触网对架空地线短路保护方法，完善直流供电系统保护，使得接触网对架空地线短路时能快速准确地跳闸切除故障点。
本发明采用的技术方案是：基于电流变化率及增量的接触网对架空地线短路保护方法，包括以下步骤：
a.持续监测馈线电流和di/dt，电流和di/dt仅正方向有效；
b.若di/dt≥di/dt(qd)且持续时间超过t1，t1为启动值生效延时判断时间，保护启动；启动同时将此时的馈线电流值作为基准值IO，同时开始计时tq；
c.若在tq时间后di/dt趋于零时，生效延时判断时间t2，开启T的延时计时；
d.在T延时时间内持续监测馈线电流I，同时持续判断I-IO≥ΔI(dz)；在T时间内若出现I-IO<ΔI(dz)且超过生效延时判断时间t3，则复归；若T时间到未复归则保护动作出口。
步骤a中di/dt持续不到1mS判断为无效值或取1mS平均值。
步骤c中di/dt趋于零的判断标准为|di/dt|≤0±40A/mS。
整定参数的整定范围如下表所示：
| 整定参数 | 单位 | 整定范围 | 描述 |
| di/dt(qd) | A/mS | 130-180 | di/dt启动值 |
| t1 | mS | 1-2 | 启动值的生效延时判断时间 |
| tq | mS | 15-25 | 从启动到峰值的时间 |
| t2 | mS | 5-10 | 峰值的生效延时判断时间 |
| T | mS | 200-500 | 保护出口延时 |
| ΔI(dz) | A | 1000-1500 | 保护出口ΔI动作/复归值 |
| t3 | mS | 5-10 | 复归条件的生效延时判断时间 |
。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本发明对架空地线短路保护灵敏度高、动作时间短，便于工程实施应用，具有很高推广应用价值。本发明解决了接触网对架空地线短路的故障切除问题，且对原有的直流馈线保护无影响，思路新颖，便于工程实施应用和运营维护，经济可靠，可节约工程投资，一般区间不需要因保护原因加粗架空地线或采用双根架空地线，实用型强，具有推广意义。
附图说明
图1为SEPCOS的di/dt&ΔI保护动作特性对应接触网对架空地线短路示意图；
图2为本发明实施例的短路保护动作原理示意图；
图3为本发明实施例的短路保护程序逻辑流程图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
本发明的实施例提供了基于电流变化率及增量的接触网对架空地线短路保护方法，如图2-3所示，其包括以下步骤：
a.持续监测馈线电流和di/dt，di/dt持续不到1mS判断为无效值或取1mS平均值，电流和di/dt仅正方向有效，用以避免机车充放电引起的误动；
b.若di/dt≥di/dt(qd)且持续时间超过t1，t1为启动值生效延时判断时间，保护启动；启动同时将此时的馈线电流值作为基准值IO，同时开始计时tq；
c.若在tq时间后di/dt趋于零时，di/dt趋于零的判断标准为|di/dt|≤0±40A/mS，0±40A/mS属于内部设置，范围可调节，生效延时判断时间t2，开启T的延时计时；
d.在T延时时间内持续监测馈线电流I，同时持续判断I-IO≥ΔI(dz)；在T时间内若出现I-IO<ΔI(dz)且超过生效延时判断时间t3，则复归；若T时间到未复归则保护动作出口。
图2中，曲线(1)：对于在tq时间之前就到达峰值且很快衰减的干扰波，保护不动作；曲线(2)：对于在tq时间之前/后到达峰值但很快衰减的电容充电波形，|di/dt|≤0±40A/mS不满足延时超过t2的，保护不动作；曲线(3)：对于在tq时间之前/后到达峰值，满足t2延时，但T时间内出现I-IO<ΔI(dz)超过t3的机车运行波形，保护不动作；曲线(4)：对于在tq时间之前/后到达峰值，在延时T发时间内电流持续大于ΔI(dz)的对架空地线短路波形，保护出口动作。
经工程试验(7公里大双边)，使用的整定值如下：
di/dt(qd)值建议150A/mS左右，根据具体工程情况，至少考虑在大双边供电中间点对架空地线短路，且解列所轨电位也退出情况下的di/dt初始值具有足够灵敏度，同时考虑有机车启动/制动的情况。为避免干扰误动(防抖)增加生效延时判断时间t1，建议取2mS。结合双边联跳保护，保证越区大双边全范围内的保护。
tq按对架空地线短路特点，建议整定20mS左右。
di/dt趋于零，主要考虑有机车启动/制动的情况，建议按|di/dt|≤0±40A/mS(属于内部设置，范围可调节)范围内均为有效，为避免干扰误动(防抖)增加生效延时判断时间t2，建议取5mS。
延时时间T建议值300mS，与馈线其它保护进行必要的选择性配合，不宜太长，要避免因列车制动引起的保护复归，同时要考虑架空地线的短路耐受时间。
ΔI(dz)建议取值1200A左右，具体根据工程短路计算至少保证大双边供电中间点对架空地线短路，且解列所轨电位也退出情况下的短路电流具有足够的动作灵敏度。
I-IO<ΔI(dz)超过生效延时判断时间t3建议取值10mS。
经为期30天的试验，本方法的有效率达到100％，短路保护准确、响应及时，无漏保护、误保护。
以上通过实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的示例性实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。本发明的保护范围由权利要求书限定。凡利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，在本发明的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖保护范围之内。
Claims (4)
1.基于电流变化率及增量的接触网对架空地线短路保护方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.持续监测馈线电流和di/dt，电流和di/dt仅正方向有效；
b.若di/dt≥di/dt(qd)且持续时间超过t1，t1为启动值生效延时判断时间，保护启动；启动同时将此时的馈线电流值作为基准值I0,同时开始计时tq；
di/dt(qd)为di/dt启动值；tq为从启动到峰值的时间；
c.若在tq时间后di/dt趋于零时，生效延时判断时间t2，开启T的延时计时；
t2为峰值的生效延时判断时间；T为保护出口延时；
d.在T延时时间内持续监测馈线电流I，同时持续判断I-I0≥ΔI(dz)；在T时间内若出现I-I0<ΔI(dz)且超过生效延时判断时间t3，则复归；若T时间到未复归则保护动作出口；
ΔI(dz)为保护出口ΔI动作/复归值；t3为复归条件的生效延时判断时间。
2.如权利要求1所述的基于电流变化率及增量的接触网对架空地线短路保护方法，其特征在于：步骤a中di/dt持续不到1mS判断为无效值或取1mS平均值。
3.如权利要求1所述的基于电流变化率及增量的接触网对架空地线短路保护方法，其特征在于：步骤c中di/dt趋于零的判断标准为|di/dt|≤0±40A/mS。
4.如权利要求1所述的基于电流变化率及增量的接触网对架空地线短路保护方法，其特征在于：整定参数的整定范围如下表所示：
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010998428.5A CN112332381B (zh) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | 基于电流变化率及增量的接触网对架空地线短路保护方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010998428.5A CN112332381B (zh) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | 基于电流变化率及增量的接触网对架空地线短路保护方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112332381A CN112332381A (zh) | 2021-02-05 |
| CN112332381B true CN112332381B (zh) | 2022-08-30 |
Family
ID=74303963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010998428.5A Active CN112332381B (zh) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | 基于电流变化率及增量的接触网对架空地线短路保护方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112332381B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102185288A (zh) * | 2011-05-18 | 2011-09-14 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 一种反映平均电流变化率的电流增量保护方法 |
| CN102842890A (zh) * | 2012-09-24 | 2012-12-26 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 一种电流变化率保护的实现方法 |
| CN109217270A (zh) * | 2018-10-08 | 2019-01-15 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种直流线路分段式定时限过流保护方法与装置 |
-
2020
- 2020-09-21 CN CN202010998428.5A patent/CN112332381B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102185288A (zh) * | 2011-05-18 | 2011-09-14 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 一种反映平均电流变化率的电流增量保护方法 |
| CN102842890A (zh) * | 2012-09-24 | 2012-12-26 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 一种电流变化率保护的实现方法 |
| CN109217270A (zh) * | 2018-10-08 | 2019-01-15 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种直流线路分段式定时限过流保护方法与装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 地铁直流牵引供电系统电流变化率保护研究;陆渭歧;《科技资讯》;20140513;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112332381A (zh) | 2021-02-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Coordination of MMCs with hybrid DC circuit breakers for HVDC grid protection | |
| Xiang et al. | A transient voltage-based DC fault line protection scheme for MMC-based DC grid embedding DC breakers | |
| CN1032835C (zh) | 用于电力系统保护的方法及装置 | |
| Naiem et al. | A classification technique for recloser-fuse coordination in distribution systems with distributed generation | |
| CN101540501B (zh) | 一种高压直流输电接地极线路保护系统及装置 | |
| CN106300297B (zh) | 多端柔性直流电网单极接地自适应重合闸方法 | |
| Sidhu et al. | TCSC impact on communication-aided distance-protection schemes and its mitigation | |
| CN108829989B (zh) | 含有超导直流限流器的柔性直流系统直流侧主回路参数设计方法 | |
| CN112713576B (zh) | 一种放射直流微电网短路保护方法 | |
| CN109038516B (zh) | 一种用于直流配电网线路的加速保护方法 | |
| CN111505438B (zh) | 一种改进型自适应馈线自动化方法 | |
| CN109613422B (zh) | 一种用于抑制潜供电流的断路器跳闸时刻控制方法 | |
| CN112332381B (zh) | 基于电流变化率及增量的接触网对架空地线短路保护方法 | |
| Velásquez | Performance improvement in long overhead lines associated to single-phase faults due to atmospheric discharges | |
| US20230052174A1 (en) | Transmission line fault location, isolation & system restoration (flisr) system | |
| Saldana et al. | Impact of a resistive superconductive fault current limiter in a multi-terminal HVDC grid | |
| Leterme et al. | Fast breaker failure backup protection for HVDC grids | |
| CN114123136B (zh) | 一种分布式能源条件下配电网的保护方法 | |
| Lou et al. | Delayed current zero crossing characteristics for circuit breaker interrupting short-circuit current following permanent single-phase ground fault on short 1000kV AC lines | |
| KR102175998B1 (ko) | 전력용 반도체형 한류기를 이용한 멀티 터미널 직류 배전계통의 보호 방법, 장치 및 시스템 | |
| JP7181760B2 (ja) | 交直変換所の保護制御装置、直流送電システムの保護制御システム、並びに交直変換所の保護制御方法 | |
| Zhang et al. | Line fault identification based on active pulse injection for MMC-MTDC grids | |
| Xiang et al. | Research on system conditions of a 500kV novel fault current limiter based on high coupled split reactor | |
| CN106169737B (zh) | 大电流启动500kV变电站35kV简易母线保护继电保护方法 | |
| Yang et al. | A Fault identification Method for MMC based DC Grids with Hybrid DCCBs |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Room 125, 36 Central West Road, pilot free trade zone (Airport Economic Zone), Binhai New Area, Tianjin Applicant after: CHINA RAILWAY ELECTRIFICATION SURVEY DESIGN & RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd. Address before: Room 125, 36 Central West Road, pilot free trade zone (Airport Economic Zone), Binhai New Area, Tianjin Applicant before: TIANJIN ZHONGTIE ELECTRIFICATION DESIGN RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |