CN113270856B - 一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法，包括：检测故障前电流的过零点并分类；保护启动元件动作后，选取一个过零点作为基准点，并虚拟一个正弦波作为基准相量；以虚拟的基准相量为参考计算电流相量的幅值及相位；以当前采样时刻与基准点的时间差作为时间标签；将包含电流相量的幅值及相位、时间标签、过零点类型的本侧电流信息发送给对侧；比较本侧和对侧的电流信息，对对侧电流信息进行处理；利用时间标签相同的本侧、对侧电流信息计算差动电流和制动电流，实现两侧电流的同步。本发明不受收、发通道延时不一致的影响，对通信速率和通道性能的要求低，对纵联通道的依赖性不强，具有经济性强、可靠性高的优点。

Description

一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法
技术领域
本发明属于电力系统继电保护技术领域，涉及一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法。
背景技术
纵联电流差动保护具有保护范围稳定、灵敏度高、动作速度快、受系统运行方式变化影响小等优点，在高压输电线路上得到了广泛应用。然而，纵联电流差动保护的正确动作要以本侧和对侧电流的精确同步为前提。
传统的差动保护同步方法基于数据通道进行同步，要求收、发通道延时一致，对通道性能的要求高，技术复杂且造价高昂，限制了纵联电流差动保护在配网线路中的应用。另外，传统的纵联电流差动保护向对侧发送的是电流瞬时值信息，传递的信息数据量大，对通信速率的要求较高，增加了建造成本。
因此，亟需一种同步方法简单易行、对通道性能要求低、经济性强的纵联电流差动保护方法。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本申请提供一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法，其特征在于：
所述方法包括以下步骤：
步骤1：正常运行时，检测采样电流的过零点，并划分过零点类型；
步骤2：保护启动元件动作后，选取一个过零点作为基准点，并虚拟一个正弦波作为基准相量；
步骤3：分别以本侧和对侧虚拟的基准相量为参考，计算本侧和对侧电流相量的幅值及相位；
步骤4：以当前采样时刻与基准点的时间差为时间标签，将时间标签添加到电流信息上；
步骤5：将作为基准点的过零点类型信息添加到电流信息上；
步骤6：将包含电流相量的幅值及相位、时间标签、过零点类型的本侧电流信息发送给对侧；
步骤7：比较本侧和对侧的电流信息，对对侧电流信息进行处理；
步骤8：在步骤7处理对侧电流信息之后，利用时间标签相同的本侧、对侧电流信息中的电流相量幅值和相位，计算差动电流和制动电流；
步骤9：根据步骤8计算的差动电流和制动电流，代入差动判据，若满足判据则保护动作，否则保护不动作。
本发明进一步包括以下优选方案：
优选地，所述步骤1中，对采样电流进行滤波处理，提取基波分量后，检测电流基波分量的过零点。
优选地，所述步骤1中，将过零点分为正过零点和负过零点两种类型，正过零点为电流由负变正时的过零点，负过零点为电流由正变负时的过零点。
优选地，步骤2中，虚拟一个在基准点处相位为0的正弦波作为基准相量。
优选地，所述步骤2中，选取保护启动元件动作时刻前的第一个或第二个过零点作为基准点，且本侧和对侧选取基准点的方式保持一致。
优选地，所述步骤2中，作为基准相量的虚拟正弦波的频率为50Hz基波频率。
优选地，所述步骤7中，比较本侧和对侧电流信息中的过零点类型，并比较本侧和对侧第一次发送的电流信息中时间标签的大小；
若过零点类型相同且对侧第一次发送的电流信息中时间标签较大，则将所有对侧电流信息中的电流相位偏移180°，并将所有对侧电流信息中的时间标签减小10ms；
若过零点类型相同且对侧第一次发送的电流信息中时间标签较小，则将所有对侧电流信息中的电流相位偏移180°，并将所有对侧电流信息中的时间标签增大10ms；
若过零点类型不同，则对侧电流信息中的电流相位及时间标签保持不变。
优选地，所述步骤8中，差动电流和制动电流计算公式如下：
Figure BDA0003054393840000031
式中，Icd为差动电流，Izd为制动电流，IM和IN为本侧和对侧电流相量的幅值，δM和δN为本侧和对侧电流相量的相位。
优选地，所述步骤9中，差动判据如下：
Figure BDA0003054393840000032
式中，Iset为差动电流整定值，K为制动系数。
本申请所达到的有益效果：
本发明利用线路本侧和对侧故障前电流为穿越性电流的特点，通过检测故障前电流的过零点，无需借助纵联通道即可实现本侧和对侧电流的同步，完全不受收、发通道延时不一致的影响，而且向对侧发送电流相量信息而非传统的电流瞬时值信息，对通信速率和通道性能的要求低，对纵联通道的依赖性不强，具有经济性强、可靠性高的优点。
附图说明
图1是本发明一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法的流程图；
图2是本发明实施例的输电线路模型示意图；
图3是本发明一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法中的基准点及基准相量示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
如图1所示，本发明的一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法，包括以下步骤：
步骤1：检测故障前电流的过零点，即正常运行时，检测采样电流的过零点，并将过零点分为正过零点和负过零点两种类型，正过零点为电流由负变正时的过零点，负过零点为电流由正变负时的过零点；
具体实施时，对采样电流进行滤波处理，提取基波分量后，检测电流基波分量的过零点。
步骤2：保护启动元件动作后，选取一个过零点作为基准点，并虚拟一个在基准点处相位为0的正弦波作为基准相量；
宜选取保护启动元件动作时刻前的第一个或第二个过零点作为基准点，且两侧选取基准点的方式必须一致；
作为基准相量的虚拟正弦波的频率为50Hz基波频率。
图2是本发明的一个实施例的输电线路模型示意图，其中1为M侧系统电源，2为M侧系统阻抗，3为M侧母线，4为M侧线路保护，5为线路等效阻抗，6为N侧线路保护，7为N侧母线，8为N侧系统阻抗，9为N侧系统电源，
Figure BDA0003054393840000042
和
Figure BDA0003054393840000041
分别为M侧和N侧的采样电流。
图3是本发明提出的一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法中的基准点及基准相量示意图，其中10为故障时刻，11为M侧线路保护的基准点，12为M侧线路保护的基准相量，13为M侧线路保护启动时刻，14为N侧线路保护的基准点，15为N侧线路保护的基准相量，16为N侧线路保护启动时刻，17为M侧线路保护的采样电流，18为N侧线路保护的采样电流。
步骤3：分别以本侧和对侧虚拟的基准相量为参考，计算本侧和对侧电流相量的幅值及相位；
步骤4：以当前采样时刻与基准点的时间差为时间标签，将时间标签添加到电流信息上；
步骤5：将作为基准点的过零点类型信息添加到电流信息上；
步骤6：将包含电流相量的幅值及相位、时间标签、过零点类型的本侧电流信息发送给对侧；
步骤7：比较本侧和对侧的电流信息，对对侧电流信息进行处理，具体的：
比较本侧和对侧电流信息中的过零点类型，并比较本侧和对侧第一次发送的电流信息中时间标签的大小；
若过零点类型相同且对侧第一次发送的电流信息中时间标签较大，则将所有对侧电流信息中的电流相位偏移180°，并将所有对侧电流信息中的时间标签减小10ms；
若过零点类型相同且对侧第一次发送的电流信息中时间标签较小，则将所有对侧电流信息中的电流相位偏移180°，并将所有对侧电流信息中的时间标签增大10ms；
若过零点类型不同，则对侧电流信息中的电流相位及时间标签保持不变。
步骤8：在步骤7处理对侧电流信息之后，利用时间标签相同的本侧、对侧电流信息中的电流相量幅值和相位，计算差动电流和制动电流，计算公式如下：
Figure BDA0003054393840000052
式中，Icd为差动电流，Izd为制动电流，IM和IN为本侧和对侧电流相量的幅值，δM和δN为本侧和对侧电流相量的相位。
步骤9：根据步骤8计算的差动电流和制动电流，代入差动判据，若满足判据则保护动作，否则保护不动作，从而实现两侧电流的同步。
差动判据如下：
Figure BDA0003054393840000051
式中，Iset为差动电流整定值，K为制动系数。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法，其特征在于：
所述方法包括以下步骤：
步骤1：正常运行时，检测采样电流的过零点，并划分过零点类型；
步骤2：保护启动元件动作后，选取一个过零点作为基准点，并虚拟一个正弦波作为基准相量；
步骤3：分别以本侧和对侧虚拟的基准相量为参考，计算本侧和对侧电流相量的幅值及相位；
步骤4：以当前采样时刻与基准点的时间差为时间标签，将时间标签添加到电流信息上；
步骤5：将作为基准点的过零点类型信息添加到电流信息上；
步骤6：将包含电流相量的幅值及相位、时间标签、过零点类型的本侧电流信息发送给对侧；
步骤7：比较本侧和对侧的电流信息，对对侧电流信息进行处理；
步骤8：在步骤7处理对侧电流信息之后，利用时间标签相同的本侧、对侧电流信息中的电流相量幅值和相位，计算差动电流和制动电流；
步骤9：根据步骤8计算的差动电流和制动电流，代入差动判据，若满足判据则保护动作，否则保护不动作。
2.根据权利要求1所述的一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法，其特征在于：
所述步骤1中，对采样电流进行滤波处理，提取基波分量后，检测电流基波分量的过零点。
3.根据权利要求1所述的一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法，其特征在于：
所述步骤1中，将过零点分为正过零点和负过零点两种类型，正过零点为电流由负变正时的过零点，负过零点为电流由正变负时的过零点。
4.根据权利要求1所述的一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法，其特征在于：
步骤2中，虚拟一个在基准点处相位为0的正弦波作为基准相量。
5.根据权利要求1或4所述的一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法，其特征在于：
所述步骤2中，选取保护启动元件动作时刻前的第一个或第二个过零点作为基准点，且本侧和对侧选取基准点的方式保持一致。
6.根据权利要求1所述的一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法，其特征在于：
所述步骤2中，作为基准相量的虚拟正弦波的频率为50Hz基波频率。
7.根据权利要求1所述的一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法，其特征在于：
所述步骤7中，比较本侧和对侧电流信息中的过零点类型，并比较本侧和对侧第一次发送的电流信息中时间标签的大小；
若过零点类型相同且对侧第一次发送的电流信息中时间标签较大，则将所有对侧电流信息中的电流相位偏移180°，并将所有对侧电流信息中的时间标签减小10ms；
若过零点类型相同且对侧第一次发送的电流信息中时间标签较小，则将所有对侧电流信息中的电流相位偏移180°，并将所有对侧电流信息中的时间标签增大10ms；
若过零点类型不同，则对侧电流信息中的电流相位及时间标签保持不变。
8.根据权利要求1所述的一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法，其特征在于：
所述步骤8中，差动电流和制动电流计算公式如下：
Figure FDA0003054393830000021
式中，Icd为差动电流，Izd为制动电流，IM和IN为本侧和对侧电流相量的幅值，δM和δN为本侧和对侧电流相量的相位。
9.根据权利要求8所述的一种基于电流过零点进行同步的线路纵联差动保护方法，其特征在于：
所述步骤9中，差动判据如下：
Figure FDA0003054393830000031
式中，Iset为差动电流整定值，K为制动系数。
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