CN112531657A - 一种基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法 - Google Patents

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    • 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

Abstract

本发明提供一种基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法。所述基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法，包括该方法在保护装置中设置定时中断。本发明提供的基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法具有提升差动保护对于内部故障灵敏性以及外部故障可靠性的优点。按照工频进行采样，在采样结果的基础上进行计算，通过计算两侧正序阻抗角差来决定制动系数的大小，从而决定通道所允许的最大误差时间，该方法可以在一定程度上降低由于两侧通道延时不一致而出现得两侧电流差值对差动保护的影响，同时还不会丢失传统差动保护的优点。

Description

一种基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法
技术领域
本发明涉及电工技术领域，尤其涉及一种基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法。
背景技术
线路差动保护的保护对象主要是电力系统中的输电线路，安装在线路两端的保护装置是通过比较各端口电流，依照基尔霍夫电流定律，来判断保护设备内部是否发生了故障。
传统的电流电压保护和距离保护由于无法从根本上克服测量误差等因素，但是由于差动保护原理简单，同时具有动作速度相对较快且不受系统震荡影响，因此成为了重要输电线路的首选保护方式。
线路纵联差动保护的保护对象往往是远距离的输电线，保护的安装位置分别设置于相对较远的变电站或者配电房中，因此为了保证差动保护的原理KCL为基础，就必须要求在通信方面保证保护两端可以在同一时刻获取电流信息，即采样同步，目前差动保护两侧同步主要基于乒乓原理，该原理基于两侧通道延时一致，但是通道延时不一致的时候，会导致两侧的向量产生角度差，从而导致差动保护误动。
因此，有必要提供一种基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法，解决了通道延时不一致的时候导致差动保护误动的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法包括该方法在保护装置中设置定时中断，中断的周期取决于每周波采样点数N点，每个定时中断依次执行以下步骤：
S1采样：线路两侧微机保护装置中，按照工频固定采样间隔每周波N点对模拟量进行采样，得到各信号的离散采样序列；
S2数据发送：微机保护装置将本侧数据发送到对侧，并且按照乒乓原理进行同步调整，同步完整后两侧装置保护投入；
S3向量计算；
S4差动保护判断。
优选的，所述采样点数N≥12。
优选的，所述S3中向量计算包括：
设电压(电流)信号为：
Figure BDA0002817507150000021
优选的，用全周傅氏算法计算一周波的本测电流，本侧电压，对侧电流，对侧电压等相量幅值，分别记为：Um，Im，Un，In，
Figure BDA0002817507150000022
Figure BDA0002817507150000023
Figure BDA0002817507150000024
Figure BDA0002817507150000025
优选的，利用半周傅氏算法计算一周波的本测电流，本侧电压，对侧电流，对侧电压等相量幅值，分别记为：um，im，un，in，U……，
Figure BDA0002817507150000026
Figure BDA0002817507150000027
Figure BDA0002817507150000028
Figure BDA0002817507150000031
优选的，利用半周傅氏算法计算的电压电流分别计算本侧正序电压、本侧正序电流，对侧正序电压，对侧正序电流：
Figure BDA0002817507150000032
Figure BDA0002817507150000033
优选的，利用两侧的正序电压和正序电流计算两侧的正序阻抗角：
Figure BDA0002817507150000034
Figure BDA0002817507150000035
两侧的正序阻抗角度差为|Zm-Zn|，如果某侧电压＜12V，则阻抗角度差直接记为0度。
优选的，利用全周傅氏算法计算的两侧电流，计算差动保护制动电流和差动电流：
Figure BDA0002817507150000036
Figure BDA0002817507150000037
Figure BDA0002817507150000038
优选的，所述
Figure BDA0002817507150000039
为电流互感器两侧励磁电流。
优选的，所述差动保护判断方法如下：
a.若差动电流小于差动门槛Iset，清除动作计数，保护直接返回；
b.若差动电流大于5IN，IN为线路额定电流，动作计数加1；
c.若两侧正序阻抗角度差在-90到90之间，制动系数选择为0.6；
d.若两侧正序阻抗角度差在-135到-90或者90到135之间，制动系数选择为0.7；
e.若两侧正序阻抗角度差在-160到-135或者135到160之间，制动系数选择为0.8；
f.若两侧正序阻抗角度差在-170到-160或者160170之间，制动系数选择为0.9；
g.若两侧正序阻抗角度差在170到190之间，差动保护不动作，直接返回，清除动作计数；
h.如果差动电流大于制动系数乘以制动电流，则记作本次保护动作，动作计数加1；
i.如果动作计数大于N/2+2，折合时间11ms以上，则保护跳闸出口，计数小于N/2+2，保护不跳闸。
j.本次中断结束，等待下一个采样点数据循环进行。
与相关技术相比较，本发明提供的基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法具有如下有益效果：
本发明提供一种基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法，根据正序阻抗角的变化来改变差动保护的制动系数，以此提升差动保护的内部故障灵敏性以及外部故障的可靠性，按照工频进行采样，通过离散傅氏变换计算出基波相量的实部和虚部，利用傅氏算法计算出来电流电压得幅值，然后进一步计算出正序电气量下得阻抗角，以阻抗角得变化范围规定适合得制动系数，通过这种方法就可以在一定程度上降低由于延时不一致而出现得两侧电流差值，通过计算阻抗角来决定制动系数的大小，从而决定通道所允许的最大误差时间，这样就可以在一定程度上降低通道对差动保护的影响。
具体实施方式
下面结合实施方式对本发明作进一步说明。一种基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法包括：包括该方法在保护装置中设置定时中断，中断的周期取决于每周波采样点数N点，所述采样点数N≥12，每个定时中断依次执行以下步骤：
S1采样：线路两侧微机保护装置中，按照工频固定采样间隔每周波N点对模拟量进行采样，得到各信号的离散采样序列；
S2数据发送：微机保护装置将本侧数据发送到对侧，并且按照乒乓原理进行同步调整，同步完整后两侧装置保护投入；
S3向量计算；
S4差动保护判断。
所述S3中向量计算包括：
设电压(电流)信号为：
Figure BDA0002817507150000051
用全周傅氏算法计算一周波的本测电流，本侧电压，对侧电流，对侧电压等相量幅值，分别记为：Um，Im，Un，In，
Figure BDA0002817507150000052
Figure BDA0002817507150000053
Figure BDA0002817507150000054
Figure BDA0002817507150000055
利用半周傅氏算法计算一周波的本测电流，本侧电压，对侧电流，对侧电压等相量幅值，分别记为：um，im，un，in，U……，
Figure BDA0002817507150000056
Figure BDA0002817507150000057
Figure BDA0002817507150000058
Figure BDA0002817507150000059
利用半周傅氏算法计算的电压电流分别计算本侧正序电压、本侧正序电流，对侧正序电压，对侧正序电流：
Figure BDA0002817507150000061
Figure BDA0002817507150000062
利用两侧的正序电压和正序电流计算两侧的正序阻抗角：
Figure BDA0002817507150000063
Figure BDA0002817507150000064
两侧的正序阻抗角度差为|Zm-Zn|，如果某侧电压＜12V，则阻抗角度差直接记为0度。
利用全周傅氏算法计算的两侧电流，计算差动保护制动电流和差动电流：
Figure BDA0002817507150000065
Figure BDA0002817507150000066
Figure BDA0002817507150000067
所述
Figure BDA0002817507150000068
为电流互感器两侧励磁电流。
所述S4差动保护判断方法如下：
a.判断差动电流大小，若差动电流小于差动门槛Iset，清除动作计数，保护直接返回；
b.若差动电流大于5IN，IN为线路额定电流，动作计数加1；
c.判断两侧正序阻抗角度差，若两侧正序阻抗角度差在-90到90之间，制动系数选择为0.6；
d.若两侧正序阻抗角度差在-135到-90或者90到135之间，制动系数选择为0.7；
e.若两侧正序阻抗角度差在-160到-135或者135到160之间，制动系数选择为0.8；
f.若两侧正序阻抗角度差在-170到-160或者160到170之间，制动系数选择为0.9；
g.若两侧正序阻抗角度差在170到190之间，差动保护不动作，直接返回，清除动作计数；
h.如果差动电流大于制动系数乘以制动电流，则记作本次保护动作，动作计数加1；
i.判断动作计数大小，如果动作计数大于N/2+2，折合时间11ms以上，则保护跳闸出口，计数小于N/2+2，保护不跳闸。
j.本次中断结束，等待下一个采样点数据循环进行。
本发明提供的基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法具有如下有益效果：
根据正序阻抗角的变化来改变差动保护的制动系数，以此提升差动保护的内部故障灵敏性以及外部故障的可靠性，按照工频进行采样，通过离散傅氏变换计算出基波相量的实部和虚部，利用傅氏算法计算出来电流电压得幅值，然后进一步计算出正序电气量下得阻抗角，以阻抗角得变化范围规定适合得制动系数，通过这种方法就可以在一定程度上降低由于延时不一致而出现得两侧电流差值，通过计算阻抗角来决定制动系数的大小，从而决定通道所允许的最大误差时间，这样就可以在一定程度上降低通道对差动保护的影响。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法，其特征在于，包括该方法在保护装置中设置定时中断，中断的周期取决于每周波采样点数N点，每个定时中断依次执行以下步骤：
S1采样：线路两侧微机保护装置中，按照工频固定采样间隔每周波N点对模拟量进行采样，得到各信号的离散采样序列；
S2数据发送：微机保护装置将本侧数据发送到对侧，并且按照乒乓原理进行同步调整，同步完整后两侧装置保护投入；
S3向量计算；
S4差动保护判断。
2.根据权利要求1所述的基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法，其特征在于，所述采样点数N≥12。
3.根据权利要求1所述的基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法，其特征在于，所述S3中向量计算包括：计算差动保护动作电流以及制动电流的本测电流，本侧电压，对侧电流，对侧电压等相量幅值、计算两侧正序阻抗角的本测电流，本侧电压，对侧电流，对侧电压等相量幅值、计算两侧正序阻抗角的正序电压，正序电流，
设电压(电流)信号为：
Figure FDA0002817507140000011
4.根据权利要求3所述的基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法，其特征在于，所述的差动保护电流以及制动电流计算使用全周傅氏算法计算一周波本测电流，本侧电压，对侧电流，对侧电压等相量幅值，分别记为：Um，Im，Un，In，
Figure FDA0002817507140000012
Figure FDA0002817507140000013
Figure FDA0002817507140000014
Figure FDA0002817507140000021
5.根据权利要求3所述的基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法，其特征在于，所述的计算两侧正序阻抗角半周傅氏算法计算一周波本测电流，本侧电压，对侧电流，对侧电压等相量幅值，分别记为：um，im，un，in，
Figure FDA0002817507140000022
Figure FDA0002817507140000023
Figure FDA0002817507140000024
Figure FDA0002817507140000025
6.根据权利要求3所述的基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法，其特征在于，所述的计算两侧正序阻抗角利用半周傅氏算法计算的电压电流分别计算本侧正序电压、本侧正序电流，对侧正序电压，对侧正序电流：
Figure FDA0002817507140000026
Figure FDA0002817507140000027
7.根据权利要求3所述的基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法，其特征在于，所述的正序阻抗角利用两侧的正序电压和正序电流计算两侧：
Figure FDA0002817507140000028
Figure FDA0002817507140000029
两侧的正序阻抗角度差为|Zm-Zn|，如果某侧电压＜12V，则阻抗角度差直接记为0度。
8.根据权利要求3所述的基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法，其特征在于，利用全周傅氏算法计算的两侧电流，计算差动保护制动电流Ires和差动电流Id：
Figure FDA0002817507140000031
Figure FDA0002817507140000032
Figure FDA0002817507140000033
9.根据权利要求8所述的基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法，其特征在于，所述
Figure FDA0002817507140000034
为电流互感器两侧励磁电流。
10.根据权利要求1所述的基于暂态方向的制动系数自适应配网差动保护方法，其特征在于，所述差动保护判断方法如下：
a.若差动电流小于差动门槛Iset，清除动作计数，保护直接返回；
b.若差动电流大于5IN，IN为线路额定电流，动作计数加1；
c.若两侧正序阻抗角度差在-90到90之间，制动系数选择为0.6；
d.若两侧正序阻抗角度差在-135到-90或者90到135之间，制动系数选择为0.7；
e.若两侧正序阻抗角度差在-160到-135或者135到160之间，制动系数选择为0.8；
f.若两侧正序阻抗角度差在-170到-160或者160到170之间，制动系数选择为0.9；
g.若两侧正序阻抗角度差在170到190之间，差动保护不动作，直接返回，清除动作计数；
h.如果差动电流大于制动系数乘以制动电流，则记作本次保护动作，动作计数加1；
i.如果动作计数大于N/2+2，折合时间11ms以上，则保护跳闸出口，计数小于N/2+2，保护不跳闸，
j.本次中断结束，等待下一个采样点数据循环进行。
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