CN112736867A - 一种线路保护装置快速判别ct断线的方法和系统 - Google Patents

一种线路保护装置快速判别ct断线的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种线路保护装置快速判别CT断线的方法和系统，线路保护装置将保护启动前100ms测量到的相电流作为负荷电流；保护启动后，在保护动作、交流回路异常等情况期间，闭锁判别CT断线的逻辑；零序电流大于零序启动电流定值，同时断线相无流，进入判别CT断线的逻辑；满足断线相电流小于无流门槛值、非断线相电流相对负荷电流值基本不变、电压基本没有变化等条件，经短时确认后，判别出CT断线。本发明利用判别CT断线的方法和系统，可以及时闭锁不带方向的零序保护，防止CT断线时误动作。

Description

一种线路保护装置快速判别CT断线的方法和系统
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，涉及一种线路保护装置快速判别CT断线的方法和系统。
背景技术
大电流接地系统发生接地故障时会出现零序电流，零序保护若满足动作条件，需要动作，并及时切除故障。若系统没有故障，只是发生了CT断线，保护也会采集到零序电流，保护应发出告警，通常情况下，要求零序保护不应动作。接地故障和CT断线的特征比较，相同之处是都会出现零序电流，不同之处是CT断线时没有零序电压，而接地故障时会出现零序电压。因此，若零序保护投入带方向，可以防止CT断线时误动。
根据规程要求，对于应用两段及以上零序电流保护，零序末段可不经零序功率方向元件控制；如实际选用的定值，不经过方向元件控制也能保证选择性时，则不宜经方向元件控制。若现场没有配置PT，只能投入不带方向的零序保护。即使现场有PT，但根据实际要求，零序末段保护也可能不投入带方向。
零序保护可设置为四段，即零序过流Ⅰ段保护、零序过流Ⅱ段保护、零序过流Ⅲ段保护和零序过流Ⅳ段保护。零序过流Ⅰ段保护和零序过流Ⅱ段保护的电流定值较大，CT断线时不会导致保护误动。零序过流Ⅲ段保护、零序过流Ⅳ段保护，不能躲过CT断线时较大负荷电流的影响，若不投入带方向，则只判别零序电流的大小是否满足其零序电流定值，不判别电压情况。因此，在一相或两相CT断线情况下，若出现了零序电流，不带方向的零序Ⅲ段、零序Ⅳ段保护可能会误动。
目前的规程，对于线路保护判别CT断线的时间没有具体要求。为防止CT断线误闭锁零序保护，各生产厂家的线路保护装置判别CT断线判别时间一般在10s～12s以上。
零序过流Ⅲ段保护和零序过流Ⅳ段保护，时间定值按上下级配合关系整定，最小可整定为不小于0.3s，最长允许整定为10s。因此，CT断线时，不带方向的零序保护可能误动。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于，提供了一种线路保护装置快速判别CT断线的方法。
本发明采用如下的技术方案：
一种线路保护装置快速判别CT断线的方法，所述判别CT断线的方法包括以下步骤：
步骤1，保护启动判别：判别线路保护装置的保护是否启动，若线路保护装置的保护启动，进入步骤2，否则结束判别CT断线的逻辑；
步骤2，故障状态判别：当判别CT断线的逻辑为设定的故障状态时，结束判别CT断线的逻辑，否则进入步骤3；
步骤3，电流判别：当判别为零序电流大于零序电流启动定值，同时任一相电流小于无流值门槛，进入步骤4，否则返回到步骤1，重新开始判别；
步骤4，闭锁条件判别：当满足判别CT断线逻辑的闭锁条件时，结束判别CT断线的逻辑，否则进入步骤5，
其中，闭锁条件为零序电压大于零序电压阈值、负序电压大于负序电压阈值、任一相电压小于任一相电压阈值或任一相电流当前值的一半大于负荷电流；
步骤5，判别条件判断：当满足判别CT断线的逻辑的判别条件时，进入步骤6，否则，返回到步骤1，重新开始判别，
其中，所述判别条件为当任一相无流，判别出其它相电流当前值减去相应相别的负荷电流小于无流值门槛；
步骤6，CT断线判别：断线相无流并且非断线相电流没有变化，则判别相应的任一相为CT断线；
步骤7，当判断任一相CT断线的时间大于短时确认时间，则判别为CT断线，否则返回到步骤1，
其中，CT为电流互感器。
在步骤2中，设定的故障状态为保护已跳闸、PT断线、CT断线、有跳开、手合加速或重合后加速。
在步骤3中，所述无流值门槛为0.05In，
当二次额定电流为1A时，无流值门槛为0.05A，
当二次额定电流为5A时，无流值门槛为0.25A，
其中，In为二次额定电流，
所述零序电流为自产零序电流或外接零序电流。
在步骤4中，所述零序电压阈值为1V，负序电压阈值为2V以及任一相电压阈值为45V。
在步骤5中，所述判别条件为：
当A相无流，判别出B相或C相电流当前值减去相应相别的负荷电流小于无流值门槛；
当B相无流，判别出C相或A相电流当前值减去相应相别的负荷电流小于无流值门槛；
当C相无流，判别出A相或B相电流当前值减去相应相别的负荷电流小于无流值门槛。
所述负荷电流为线路保护装置的保护启动前设定时间测量到的电流值。
所述电流值包括A相电流值、B相电流值和C相电流值，并将A相电流值作为A相负荷电流，B相电流值作为B相负荷电流，C相电流值作为C相负荷电流。
所述设定时间为保护启动前100ms。
在步骤7中，所述短时确认时间为40ms。
一种线路保护装置快速判别CT断线的系统，所述系统包括保护启动判别模块、故障状态判别模块、电流判别模块、闭锁条件判别模块、判别条件判断模块和CT断线判别模块，
所述保护启动判别模块中线路保护装置根据测量电流的变化情况判别线路保护装置的保护是否启动；
所述故障状态判别模块中当判别为设定的故障状态时，结束判别CT断线的逻辑；
所述电流判别模块判别为零序电流大于零序电流启动定值，同时任一相电流小于无流值门槛；
所述闭锁条件判别模块判别当CT断线逻辑满足闭锁条件时，则结束判别CT断线的逻辑；
所述判别条件判断模块判断是否满足判别CT断线的逻辑的判别条件；
所述CT断线判别模块当满足CT断线的逻辑的判别条件时，断线相无流并且非断线相电流没有变化，则判别相应的任一相为CT断线；当判断任一相CT断线的时间大于短时确认时间，则判别为CT断线。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明利用快速判别CT断线的方法，可以及时闭锁不带方向的零序保护，防止在CT断线情况下不带方向的零序保护误动。
附图说明
图1为线路保护装置快速判别CT断线的方法流程图；
图2为一种线路保护装置快速判别CT断线的系统工作流程图。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。本申请所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本发明精神，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。
本发明中所称“快速”是指CT断线后满足快速判别CT断线逻辑40ms后，就可以可靠实现快速判别CT断线。
图1所示为线路保护装置快速判别CT断线的方法流程图。
首先对本发明中使用的以下技术术语进行说明或定义：
保护启动：保护启动元件用于监视电力系统是否发生故障，在确认为故障的情况下，开放保护跳闸出口继电器的电源，并启动保护故障处理程序。保护的启动元件包括电流突变量启动、零序辅助启动、过流辅助启动、静稳破坏的启动元件、弱馈启动等元件。任何一个启动元件动作后开放保护功能，并自保持到装置的整组复归。
本申请的一种线路保护装置判别CT断线的方法流程图包括以下步骤：
步骤1，线路保护装置根据测量电流的变化情况判别线路保护装置的保护是否启动，若线路保护装置的保护启动，进入步骤2，否则结束判别CT断线的逻辑；
将保护启动前100ms测量到的电流值作为负荷电流。
为尽量躲开故障状态的影响，在启动前记忆电流值越早，测量的电流值越接近负荷电流值。目前要求线路保护装置记忆电流值的时间应不小于100ms。
考虑到三相电流可能不完全平衡，因此测量到的A相电流值作为A相负荷电流，B相电流值作为B相负荷电流，C相电流值作为C相负荷电流，作为后面判别使用的负荷电流值。
步骤2，当判别CT断线的逻辑为设定的故障状态时，结束判别CT断线的逻辑，否则进入步骤3；
保护已跳闸，再判别CT断线就没有意义；
已判为PT断线，此时PT回路异常，保护处于异常运行状态，因此闭锁判别CT断线的逻辑；
通过原有的CT断线判据，判别出了CT断线，已开始执行CT断线后的保护相关闭锁逻辑，因此不再进行判别CT断线的逻辑；
判别出有跳开，例如有跳位同时相应相别无流，可能是其它的保护动作，因此不再进行判别CT断线的逻辑；
进入手合加速逻辑，说明保护刚合上开关，可能存在三相不同期合闸，因此不再进行判别CT断线的逻辑。
进入重合后加速逻辑，说明保护已执行了一次保护动作，在重合后可能存在三相不同期合闸，因此不再进行判别CT断线的逻辑。
步骤3，当判别为零序电流大于零序电流启动定值，同时任一相电流小于无流值门槛，进入步骤4，否则返回到步骤1，重新开始判别；
若满足这些条件，开始判别CT断线逻辑的判别，否则返回到步骤1，重新开始判别。
无流值门槛为0.05In(In为二次额定电流)，当二次额定电流为1A时，无流值门槛为0.05A；当二次额定电流为5A时，无流值门槛为0.25A。
0.05In是目前线路保护装置精确测量电流的最小值，无流值门槛取值0.05In，可以保证有效识别出断线相。
测量的零序电流，取自产零序电流或外接零序电流。
零序各段电流定值，均会大于零序电流启动定值。因此，判别CT断线逻辑的门槛比零序各段保护灵敏度高，可以在零序保护启动前判别出CT断线，进而闭锁各段零序保护。
步骤4，当满足判别CT断线逻辑的闭锁条件时，结束判别CT断线的逻辑，否则进入步骤5，
零序电压大于1V，说明可能发生接地故障，出现了较小的零序电压，因此结束判别CT断线的逻辑。零序电压取3U0。为识别接地故障，零序电压门槛越低越好，但保护装置测量的精确工作电压有一定的限制。因此取零序电压门槛为1V。若门槛再小，根据现场运行经验，可能躲不过不平衡电压。
负序电压大于2V，说明可能发生不对称故障，因此结束判别CT断线的逻辑。负序电压取U2。与零序电压门槛情况类似，取负序电压门槛为2V，是一个比较小的门槛值。
任一相电压小于45V，说明电压回路有异常，或出现了系统故障而导致电压降低，因此结束判别CT断线的逻辑。运行电压高于0.7倍Un(二次相额定电压，为60V)，根据此值，取一定的裕度，因此定为45V。
任一相电流当前值的一半大于负荷电流，说明可能是故障导致电流升高，为防止CT断线误判，因此结束判别CT断线的逻辑。
步骤5，当满足判别CT断线的逻辑的判别条件时，进入步骤6，否则，返回到步骤1，重新开始判别，
若A相无流，判别出B相或C相电流当前值减去相应相别的负荷电流小于无流值门槛；
若B相无流，判别出C相或A相电流当前值减去相应相别的负荷电流小于无流值门槛；
若C相无流，判别出A相或B相电流当前值减去相应相别的负荷电流小于无流值门槛。
以上条件中使用的负荷电流，仍为保护启动前100ms测量到的电流值。
若以上三个条件均不满足，返回到步骤1，重新开始判别。
步骤6，当满足步骤5中的条件时，断线相无流并且非断线相电流没有变化，则判别相应的任一相为CT断线；
步骤7，当判断任一相CT断线的时间大于短时确认时间，则判别为CT断线，否则返回到步骤1，
考虑到即能够可靠判别，又要求判别时间短，因此短时确认时间取40ms。
CT断线后满足判别CT断线逻辑40ms后，就可以可靠实现判别CT断线，远小于零序过流Ⅲ段保护和零序过流Ⅳ段保护的动作时间，可以满足CT断线闭锁零序保护的要求，且不会导致系统故障时误闭锁零序保护。
本申请还同时公开了一种基于前述一种线路保护装置快速判别CT断线的系统，具体工作流程如图2所示。
一种线路保护装置快速判别CT断线的系统，所述系统包括保护启动判别模块、故障状态判别模块、电流判别模块、闭锁条件判别模块、判别条件判断模块和CT断线判别模块，
保护启动判别模块中线路保护装置根据测量电流的变化情况判别线路保护装置的保护是否启动；
故障状态判别模块中当判别为设定的故障状态时，结束判别CT断线的逻辑；
电流判别模块判别为零序电流大于零序电流启动定值，同时任一相电流小于无流值门槛；
闭锁条件判别模块判别当CT断线逻辑满足闭锁条件时，则结束判别CT断线的逻辑；
判别条件判断模块判断是否满足判别CT断线的逻辑的判别条件；
CT断线判别模块当满足CT断线的逻辑的判别条件时，断线相无流并且非断线相电流没有变化，则判别相应的任一相为CT断线；当判断任一相CT断线的时间大于短时确认时间，则判别为CT断线。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种线路保护装置快速判别CT断线的方法，其特征在于，所述判别CT断线的方法包括以下步骤：
步骤1，保护启动判别：判别线路保护装置的保护是否启动，若线路保护装置的保护启动，进入步骤2，否则结束判别CT断线的逻辑；
步骤2，故障状态判别：当判别CT断线的逻辑为设定的故障状态时，结束判别CT断线的逻辑，否则进入步骤3；
步骤3，电流判别：当判别为零序电流大于零序电流启动定值，同时任一相电流小于无流值门槛，进入步骤4，否则返回到步骤1，重新开始判别；
步骤4，闭锁条件判别：当满足判别CT断线逻辑的闭锁条件时，结束判别CT断线的逻辑，否则进入步骤5，
其中，闭锁条件为零序电压大于零序电压阈值、负序电压大于负序电压阈值、任一相电压小于任一相电压阈值或任一相电流当前值的一半大于负荷电流；
步骤5，判别条件判断：当满足判别CT断线的逻辑的判别条件时，进入步骤6，否则，返回到步骤1，重新开始判别，
其中，所述判别条件为当任一相无流，判别出其它相电流当前值减去相应相别的负荷电流小于无流值门槛；
步骤6，CT断线判别：断线相无流并且非断线相电流没有变化，则判别相应的任一相为CT断线；
步骤7，当判断任一相CT断线的时间大于短时确认时间，则判别为CT断线，否则返回到步骤1，
其中，CT为电流互感器。
2.根据权利要求1所述的一种线路保护装置快速判别CT断线的方法，其特征在于，
在步骤2中，设定的故障状态为保护已跳闸、PT断线、CT断线、有跳开、手合加速或重合后加速。
3.根据权利要求1所述的一种线路保护装置快速判别CT断线的方法，其特征在于，
在步骤3中，所述无流值门槛为0.05In，
当二次额定电流为1A时，无流值门槛为0.05A，
当二次额定电流为5A时，无流值门槛为0.25A，
其中，In为二次额定电流，
所述零序电流为自产零序电流或外接零序电流。
4.根据权利要求1所述的一种线路保护装置快速判别CT断线的方法，其特征在于，
在步骤4中，所述零序电压阈值为1V，负序电压阈值为2V以及任一相电压阈值为45V。
5.根据权利要求1所述的一种线路保护装置快速判别CT断线的方法，其特征在于，
在步骤5中，所述判别条件为：
当A相无流，判别出B相或C相电流当前值减去相应相别的负荷电流小于无流值门槛；
当B相无流，判别出C相或A相电流当前值减去相应相别的负荷电流小于无流值门槛；
当C相无流，判别出A相或B相电流当前值减去相应相别的负荷电流小于无流值门槛。
6.根据权利要求5所述的一种线路保护装置快速判别CT断线的方法，其特征在于，
所述负荷电流为线路保护装置的保护启动前设定时间测量到的电流值。
7.根据权利要求6所述的一种线路保护装置快速判别CT断线的方法，其特征在于，
所述电流值包括A相电流值、B相电流值和C相电流值，并将A相电流值作为A相负荷电流，B相电流值作为B相负荷电流，C相电流值作为C相负荷电流。
8.根据权利要求6所述的一种线路保护装置快速判别CT断线的方法，其特征在于，
所述设定时间为保护启动前100ms。
9.根据权利要求1所述的一种线路保护装置快速判别CT断线的方法，其特征在于，
在步骤7中，所述短时确认时间为40ms。
10.一种利用权利要求1-9中任一权利要求所述一种线路保护装置快速判别CT断线的系统，所述系统包括保护启动判别模块、故障状态判别模块、电流判别模块、闭锁条件判别模块、判别条件判断模块和CT断线判别模块，其特征在于：
所述保护启动判别模块中线路保护装置根据测量电流的变化情况判别线路保护装置的保护是否启动；
所述故障状态判别模块中当判别为设定的故障状态时，结束判别CT断线的逻辑；
所述电流判别模块判别为零序电流大于零序电流启动定值，同时任一相电流小于无流值门槛；
所述闭锁条件判别模块判别当CT断线逻辑满足闭锁条件时，则结束判别CT断线的逻辑；
所述判别条件判断模块判断是否满足判别CT断线的逻辑的判别条件；
所述CT断线判别模块当满足CT断线的逻辑的判别条件时，断线相无流并且非断线相电流没有变化，则判别相应的任一相为CT断线；当判断任一相CT断线的时间大于短时确认时间，则判别为CT断线。
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