專利名稱：基于變化量帶量方向的母線保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。
背景技術(shù)：
目前用于繼電保護(hù)的方向原理有兩種，一種為功率方向，另外一種為電流間的相 對(duì)方向，以上判據(jù)各有優(yōu)缺點(diǎn)。方法一，由于采用了電壓，易受PT斷線的影響，存在電壓死 區(qū)。采用行波功率方向原理的，存在單相電壓過零發(fā)生同相故障保護(hù)不啟動(dòng)的問題。同時(shí) 功率方向計(jì)算量較大，動(dòng)作速度慢。方法二，利用電流間相對(duì)方向，不受電壓影響，但受流出 電流影響，極端情況下保護(hù)拒動(dòng)。以上兩種原理均不能很好的適用于母線保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種適用于母線保護(hù)的方向保護(hù)新判據(jù)，稱之為電流變化量帶量方 向保護(hù)。母線上連接的各單元(母聯(lián)，線路，變壓器等)電流變化量帶量方向?yàn)楦鲉卧碾?流變化量多點(diǎn)積分值，此積分值為標(biāo)量，除了有正，負(fù)號(hào)外還帶有一定的數(shù)值大小。根據(jù)數(shù) 值的正負(fù)號(hào)及大小值與預(yù)設(shè)門檻比較可分為帶量正方向，帶量負(fù)方向，無(wú)方向三種。三種方 向均為電流相對(duì)方向，數(shù)值為方向所帶量。根據(jù)所有單元的帶量方向進(jìn)行方向系數(shù)的計(jì)算。 通過判斷每個(gè)單元的方向是否一致進(jìn)行故障定性判斷，通過方向系數(shù)進(jìn)行故障定量計(jì)算， 使得保護(hù)動(dòng)作行為正確而且快速。 本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，包括以下步驟
步驟1、數(shù)據(jù)采集 對(duì)母線上各連接單元(母聯(lián)，線路，變壓器等)的A，B，C三相電流以恒定的采樣頻 率進(jìn)行電流采樣。
步驟2、計(jì)算各單元變化量帶量方向 分別計(jì)算母線上各連接單元(母聯(lián)，線路，變壓器等)的A，B，C三相電流變化量， 然后通過電流變化量的多點(diǎn)積分分別計(jì)算各單元的A， B， C三相電流變化量帶量方向， AXn0 二 r Aln巧 戶夂_m其中，k為當(dāng)前采樣點(diǎn)，m為向前追憶點(diǎn)，①分別為A，B，C三相，n表示母線上的第
n個(gè)連接單元，A IntCj表示在當(dāng)前采樣點(diǎn)j的電流與上一個(gè)周波對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)的電流之差； 當(dāng)AXn4) > max(Iset，O. 3In)，為正方向， 當(dāng)AXn4) <-max(Iset，O. 3In)，則為負(fù)方向， 當(dāng)I AXn4)| < max(Iset，O. 3In)為無(wú)方向； 其中Iset為用戶整定值，In為額定二次電流值； 步驟3、計(jì)算變化量差流及變化量方向系數(shù) 通過各單元的電流變化量計(jì)算母線變化量差流，其中變化量差流計(jì)算方法為已知 技術(shù)。通過各單元電流變化量帶量方向計(jì)算變化量方向系數(shù)，其中母線變化量差流等于各2/4頁(yè)
連接單元電流變化量和的絕對(duì)值，變化量方向系數(shù)采用如下公式計(jì)算
AKje。 = I E AXn。|/E I AX^I，單元變化量方向系數(shù)
AKM= I E AXn。|/E I AX^I，母聯(lián)變化量方向系數(shù) 單元變化量方向系數(shù)中的AXn。為各連接單元(不包括母聯(lián))同一采樣時(shí)刻點(diǎn)的 變化量方向值。單元變化量方向系數(shù)為所有連接單元(不包括母聯(lián))的變化量方向和的絕 對(duì)值與絕對(duì)值之和的比值。 母聯(lián)變化量方向系數(shù)中的AXn。為各連接單元(包括母聯(lián))同一采樣時(shí)刻點(diǎn)的變 化量方向值。母聯(lián)變化量方向系數(shù)為所有連接單元(包括母聯(lián))的變化量方向和的絕對(duì)值 與絕對(duì)值之和的比值。 母線區(qū)內(nèi)故障時(shí)若無(wú)故障電流從區(qū)內(nèi)流向區(qū)外(即流出電流)，則單元變化量方 向系數(shù)與母聯(lián)變化量方向系數(shù)相等且均近似為l，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)定閾值。由于流出電流一般通 過母聯(lián)流出，考慮一定的流出電流，則母聯(lián)變化量系數(shù)能夠反映出流出電流在總故障電流 中的比例。 步驟4、保護(hù)啟動(dòng)及邏輯判斷 若變化量差流啟動(dòng)滿足條件，則為快速啟動(dòng)，根據(jù)變化量帶量方向進(jìn)行定性判斷，
根據(jù)變化量方向系數(shù)進(jìn)行定量判斷，在復(fù)合電壓開放(低電壓，零序電壓，負(fù)序電壓任一動(dòng)
作)，差流滿足定值條件滿足情況下，允許出口 ；若快速啟動(dòng)，變化量帶量方向，變化量方向
系數(shù)，電壓閉鎖，差動(dòng)門檻任一不滿足，則保護(hù)返回。變化量帶量方向判據(jù)如下 若同名相所有單元電流變化量帶量方向相同或者部分無(wú)方向，且母聯(lián)或分段(用
于雙母線時(shí)只含母聯(lián)，用于雙母線帶分段時(shí)，其中包括母聯(lián)及分段)至少有一方向相同，則
為區(qū)內(nèi)故障，否則為區(qū)外故障； 若判斷為區(qū)內(nèi)故障，再進(jìn)行電流變化量帶量方向系數(shù)判斷，判據(jù)如下 變化量方向系數(shù)滿足AKJC。 >E， AK亂。> F，其中E， F為預(yù)設(shè)值，E， F取值0 1
之間，且在一定數(shù)據(jù)窗內(nèi)滿足條件的點(diǎn)數(shù)足夠多，所述足夠多是指根據(jù)波形情況，24點(diǎn)中有
16點(diǎn)，或者12點(diǎn)有8點(diǎn)滿足。在變化量方向系數(shù)符合上述條件之后，保護(hù)出口動(dòng)作。 本發(fā)明的有益效果是區(qū)內(nèi)故障，若無(wú)流出電流，變化量方向系數(shù)滿足AK^。 " 1，
AK^。 " l，則保護(hù)能夠快速出口。若有電流流出，考慮一定的分流系數(shù)，取恰當(dāng)?shù)拈T檻，保
護(hù)仍然能夠快速動(dòng)作。 由于采用采樣值短窗數(shù)據(jù)積分算法來計(jì)算方向，能夠保證快速性；采用電流間相 對(duì)方向，不受PT斷線影響，無(wú)電壓死區(qū)，不存在電壓過零時(shí)常規(guī)功率方向不能啟動(dòng)的問題； 采用方向系數(shù)來解決流出電流對(duì)方向保護(hù)的影響。因此變化量帶量方向保護(hù)具有很好的實(shí) 用性。


圖1母線系統(tǒng)圖； 圖2區(qū)內(nèi)故障CT不飽和時(shí)變化量帶量方向及方向系數(shù)圖；
圖3區(qū)外故障CT飽和時(shí)變化量帶量方向及方向系數(shù)圖；
圖4本發(fā)明的保護(hù)方法流程框圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)說明書附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。 本發(fā)明公開了一種變化量帶量方向保護(hù)方法，包括以下步驟(如圖4所示)
步驟1、數(shù)據(jù)采集 對(duì)母線上各連接單元(母聯(lián)，線路，變壓器等)的A，B，C三相電流以恒定的采樣頻 率進(jìn)行電流采樣。母線上所有連接單元見附圖l所示以雙母線為例，連接單元為母聯(lián)Im， I母上連接單元為II， II母上連接單元為12，其中II， 12可定義為主變，線路等。
步驟2、計(jì)算各單元變化量帶量方向 分別計(jì)算母線上各連接單元(母聯(lián)，線路，變壓器等)的A，B，C三相電流變化量， 然后通過電流變化量的多點(diǎn)積分分別計(jì)算各單元的A，B，C三相電流變化量帶量方向，本領(lǐng) 域技術(shù)人員清楚電流變化量帶量方向的近似算法都多種，而在本發(fā)明中優(yōu)選但并不局限于 以下計(jì)算方法 AXn^ 二 ！C Aln勿'k為當(dāng)前采樣點(diǎn)，m為向前追憶點(diǎn)(m取值2 4)，①為A， B， 戶^ —m
C。 AI一為單元n電流變化量。如圖l所示連接單元，各單元突變量帶量方向?yàn)橐訧l A相 為例 △ Xl『EAlla; , A Ilaj = Ilaj-Ilaj—24，其中Ilaj為當(dāng)前計(jì)算點(diǎn)A相電流，Ilaj—24為 上一周波對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)，II的B， C相，12， Im的A， B， C相計(jì)算類似。 求出的AXla， AXlb， AXlc， AX2a， AX2b， AX2c， AXma， AXmb， AX為標(biāo)量，分別代表 單元1 ，單元2及母聯(lián)的A， B， C相變化量方向。經(jīng)過如下處理后，形成正方向，負(fù)方向，無(wú)方 向等三種方向?qū)傩约胺较虼笮≈?。具體比較如下(以AXh為例) AXla>max(Iset，0. 3In)，其中Iset為用戶整定值，In為額定二次電流值。則為 正方向，AXla <-max(Iset，O. 3In)，則為負(fù)方向，|AXla| < max(Iset，0. 3In)為無(wú)方向。 經(jīng)過比較后，標(biāo)量值既有了方向?qū)傩?，同時(shí)具備數(shù)值。
步驟3、計(jì)算變化量差流及變化量方向系數(shù)
變化量差流采用如下公式計(jì)算 A id = I E A i I其中A i中為每一單元同相別同一采樣時(shí)刻的電流變化量，變化
量差流為同一采樣時(shí)刻每一單元電流變化量和的絕對(duì)值。 變化量方向系數(shù)采用如下公式計(jì)算 AKje。 = I E AXn。|/ E I AX^I，單元變化量方向系數(shù) AKM = I E AXn。|/ E I AX^I，母聯(lián)變化量方向系數(shù) 單元變化量方向系數(shù)中的AXn。為各連接單元(不包括母聯(lián))同一采樣時(shí)刻點(diǎn)的 變化量方向值。單元變化量方向系數(shù)為所有連接單元(不包括母聯(lián))的變化量方向和的絕 對(duì)值與絕對(duì)值之和的比值。 母聯(lián)變化量方向系數(shù)中的AXn。為各連接單元(包括母聯(lián))同一采樣時(shí)刻點(diǎn)的變 化量方向值。母聯(lián)變化量方向系數(shù)為所有連接單元(包括母聯(lián))的變化量方向和的絕對(duì)值 與絕對(duì)值之和的比值。
如圖l所示AKMLa= I AXla+AX2a+AXma | /(| AXla| +1 AX2a| +1 AX邁a|)
AKJGa= I AXla+AX2a|/(| AXla| + | AX2a|)
步驟4、保護(hù)啟動(dòng)及邏輯判斷 若變化量差流啟動(dòng)滿足條件，則為快速啟動(dòng)，根據(jù)電流變化量帶量方向進(jìn)行定性 判斷，根據(jù)變化量方向系數(shù)進(jìn)行定量判斷當(dāng)電流變化量帶量方向以及變化量方向系數(shù)滿 足動(dòng)作條件，保護(hù)出口，否則保護(hù)返回?？焖賳?dòng)后，根據(jù)A，B，C三相分別進(jìn)行如下判斷
(a)A相快速啟動(dòng)，若所有單元的A相變化量帶量方向相同或者部分無(wú)方向，且母 聯(lián)或分段至少有一方向相同，則為區(qū)內(nèi)故障，否則為區(qū)外故障。B，C相相同處理方法
(b)判斷為區(qū)內(nèi)故障后，變化量方向系數(shù)滿足AKJW > E， AKMl。 > F，其中E，F(xiàn)為 預(yù)設(shè)值(E，F(xiàn)取值0 1之間)，且在一定數(shù)據(jù)窗內(nèi)滿足條件的點(diǎn)數(shù)足夠多(根據(jù)波形情況 一般24點(diǎn)中有16點(diǎn)或者12點(diǎn)有8點(diǎn)滿足)，則在復(fù)合電壓開放(低電壓，零序電壓，負(fù)序 電壓任一動(dòng)作)，差流滿足定值條件滿足情況下，允許出口 。 (c)若為區(qū)內(nèi)故障，變化量方向系數(shù)不滿足或者區(qū)外故障，則快速啟動(dòng)返回后，電 流變化量帶量方向退出。 如2所示為區(qū)內(nèi)故障CT不飽和時(shí)錄波示意圖，圖示中為母線區(qū)內(nèi)A相故障，Ia2， 133變化量方向在差流變化量啟動(dòng)時(shí)方向相同，變化量系數(shù)=l，滿足動(dòng)作條件，保護(hù)快速出口。 如3所示為區(qū)外故障CT飽和時(shí)錄波示意圖，圖中所示單元2C相CT飽和，Ic2， Ic3 變化量方向在差流變化量啟動(dòng)時(shí)方向不同，變化量系數(shù)不滿足動(dòng)作條件，保護(hù)可靠不動(dòng)。
以上已以較佳實(shí)施例公布了本發(fā)明，然其并非用以限制本發(fā)明，凡采取等同替換 或等效變換的方案所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
基于變化量帶量方向的母線保護(hù)方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟1)數(shù)據(jù)采集對(duì)母線上各連接單元的A，B，C三相電流以恒定的采樣頻率進(jìn)行電流采樣，所述連接單元包括母聯(lián)斷路器，線路，變壓器；2)計(jì)算各單元變化量帶量方向分別計(jì)算母線上各連接單元的A，B，C三相電流變化量，然后通過電流變化量的多點(diǎn)積分分別計(jì)算各單元的A，B，C三相電流變化量帶量方向ΔXnΦ，當(dāng)ΔXnΦ＞max(Iset，0.3In)，為正方向，當(dāng)ΔXnΦ＜-max(Iset，0.3In)，則為負(fù)方向，當(dāng)|ΔXnΦ|＜max(Iset，0.3In)為無(wú)方向；其中Iset為用戶整定值，In為額定二次電流值；3)計(jì)算單元量變化量方向系數(shù)ΔKJGΦ及母聯(lián)變化量方向系數(shù)ΔKMLΦΔKJGΦ＝|∑ΔXnΦ|/∑|ΔXnΦ|，單元變化量方向系數(shù)，ΔKMLΦ＝|∑ΔXnΦ|/∑|ΔXnΦ|，母聯(lián)變化量方向系數(shù)，上式中ΔXnΦ為各連接單元同一采樣時(shí)刻點(diǎn)的變化量方向值，其中在所述單元變化量方向系數(shù)的計(jì)算中所述各連接單元不包括母聯(lián)斷路器，在所述母聯(lián)變化量方向系數(shù)的計(jì)算中所述各連接單元包括母聯(lián)斷路器；4)保護(hù)啟動(dòng)及邏輯判斷，若變化量差流啟動(dòng)滿足條件，則為快速啟動(dòng)，根據(jù)電流變化量帶量方向進(jìn)行定性判斷，根據(jù)變化量方向系數(shù)進(jìn)行定量判斷當(dāng)電流變化量帶量方向以及變化量方向系數(shù)滿足動(dòng)作條件，保護(hù)出口，否則保護(hù)返回。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變化量帶量方向的母線保護(hù)方法，其特征在于，在所述 步驟4)中，當(dāng)同名相所有單元電流變化量帶量方向相同或者部分無(wú)方向，且母聯(lián)斷路器或 分段斷路器中的單元電流變化量帶量方向至少有一方向相同，則為區(qū)內(nèi)故障，否則為區(qū)外 故障；若判斷為區(qū)內(nèi)故障，再進(jìn)行電流變化量帶量方向系數(shù)判斷，電流變化量帶量方向系數(shù) 滿足以下條件，允許出口 變化量方向系數(shù)滿足AK^。 >E， AKM^ 〉F，其中E， F為預(yù)設(shè)值，E， F取值0 l之 間，且在一定數(shù)據(jù)窗內(nèi)滿足條件的點(diǎn)數(shù)足夠多，所述足夠多是指根據(jù)波形情況，24點(diǎn)中有 16點(diǎn)，或者12點(diǎn)有8點(diǎn)滿足。
全文摘要
本發(fā)明屬于電力自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)，涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。本發(fā)明提出一種新的基于變化量帶量方向的母線保護(hù)方法及整套技術(shù)方案。利用對(duì)母線各連接單元的原始電流采樣值的變化量進(jìn)行積分來計(jì)算相對(duì)方向；對(duì)相對(duì)方向與預(yù)設(shè)門檻比較形成帶量正方向，帶量負(fù)方向，無(wú)方向等三種變化量方向。通過方向的比較，區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障，同時(shí)計(jì)算方向系數(shù)，對(duì)區(qū)內(nèi)方向進(jìn)行定量判別。提高動(dòng)作的準(zhǔn)確性及快速性。
文檔編號(hào)H02H7/22GK101694936SQ20091023384
公開日2010年4月14日 申請(qǐng)日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者周歡榮, 唐治國(guó), 康豐, 李天華, 王峰 申請(qǐng)人:國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司;