本發(fā)明涉及繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算反時(shí)限零序電流保護(hù)的整定方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路狀況是不可避免的，而短路必然伴隨著電流的增大，因此為了保護(hù)發(fā)電機(jī)等設(shè)備免受短路電流的破壞，采取了過電流保護(hù)措施。

過電流保護(hù)由于具有可靠性高、整定方法和接線簡單、價(jià)格低廉、動作迅捷等特點(diǎn)而獲得廣泛應(yīng)用。

我國110kV及以上電壓等級電網(wǎng)采用中性點(diǎn)直接接地方式，而在中性點(diǎn)接地的大電流接地系統(tǒng)中，70％以上的故障是單相接地故障，特別是在220～500kV的高壓輸電線路中，單相接地短路在90％以上。利用不對稱接地故障時(shí)出現(xiàn)的零序電流構(gòu)成的接地短路保護(hù)，能有效應(yīng)對此種類型故障。因此，零序電流保護(hù)在電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用，由于正常運(yùn)行時(shí)幾乎沒有零序電流，因此零序電流保護(hù)具有更高的靈敏度，且方向性零序保護(hù)不會出現(xiàn)電壓死區(qū)的問題。

雖然零序電流保護(hù)相較于一般電流保護(hù)具有很大優(yōu)越性，但是仍存在著一些缺點(diǎn)，如定時(shí)限零序電流保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響較大，短線路的定時(shí)限零序電流保護(hù)之間配合困難。有一類動作時(shí)間隨輸入電流變化而變化的電流保護(hù)，當(dāng)輸入電流超過保護(hù)的動作值時(shí)，保護(hù)被啟動，輸入電流越大，保護(hù)的動作時(shí)間越短，這種保護(hù)就是反時(shí)限電流保護(hù)。

目前，反時(shí)限電流保護(hù)所采用的時(shí)間—電流特性曲線為非線性函數(shù)，保護(hù)動作時(shí)間隨輸入電流增加而縮短，當(dāng)故障電流接近最小短路電流時(shí)，保護(hù)動作時(shí)間有可能較長，與定時(shí)限電流保護(hù)相比，存在著反時(shí)限零序電流保護(hù)與其他保護(hù)配合困難且有可能影響到相鄰保護(hù)的速動性等缺點(diǎn)。

目前，各電力生產(chǎn)單位普遍利用軟件開展整定計(jì)算工作，但是反時(shí)限零序電流保護(hù)整定由于涉及配合元件多且受運(yùn)行方式影響等原因，一直沒能實(shí)現(xiàn)自動整定。

因此，需要一種反時(shí)限零序電流保護(hù)的自動整定計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)整定計(jì)算軟件的自動計(jì)算，保證繼電保護(hù)的速動性和選擇性，以提高工作效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于反時(shí)限零序電流保護(hù)的

整定方法及其系統(tǒng)，其整定方法包括步驟：選定需要配合計(jì)算的線路及故障點(diǎn)；故障點(diǎn)在線路的母線上；確定故障母線短路時(shí)的支路零序電流；基于支路零序電流，計(jì)算各級線路的反時(shí)限零序電流保護(hù)動作的時(shí)間；根據(jù)反時(shí)限零序電流保護(hù)動作的時(shí)間差，確定零序電流反時(shí)限配合策略。

選定需要配合計(jì)算的線路及故障點(diǎn)，包括：選定需要配合計(jì)算的線路L_i,L_i∈L＝{L₁,L₂,...,L_m}，m為線路總數(shù)；根據(jù)預(yù)先建立的故障量計(jì)算策略，在線路L_i所在母線B_i上選取故障點(diǎn),B_i∈B＝{B₁,B₂,...,B_n}，n為母線總數(shù)。

確定故障母線短路時(shí)的支路零序電流，包括：在第i條母線單相故障時(shí)，對應(yīng)的支路零序電流集合在第i條母線兩相故障時(shí)，對應(yīng)的支路零序電流集合其中，n為母線總數(shù)。

基于支路零序電流，計(jì)算各級線路的反時(shí)限零序電流保護(hù)動作的時(shí)間，具體為按照下式計(jì)算：

其中，故障零序電流3I₀為在第i條母線單相故障時(shí)對應(yīng)的支路零序電流集合或在第i條母線兩相故障時(shí)對應(yīng)的支路零序電流集合I_P為電流基準(zhǔn)值或零序反時(shí)限電流值，T_P為零序反時(shí)限時(shí)間定值，p為指數(shù)常數(shù)，T_ph為零序反時(shí)限配合時(shí)間，T₀為零序反時(shí)限的最小動作時(shí)間。

I_P的可調(diào)整范圍：0.05I_N-0.5I_N，I_N為電流額定值；T_P的可調(diào)范圍：0.1s-10s；p的可調(diào)值：0.02、1或2；T_ph的可調(diào)范圍：0.1s-10s；T₀的可調(diào)范圍：0s-10s。

根據(jù)反時(shí)限零序電流保護(hù)動作的時(shí)間差，確定零序電流反時(shí)限配合策略，包括：若第i級線路和第i-1級線路的反時(shí)限零序電流保護(hù)動作時(shí)間差Δt_i-(i-1)滿足Δt_i-(i-1)＝Δt_i-Δt_(i-1)≥T，則輸出反時(shí)限零序電流保護(hù)動作時(shí)間和保護(hù)動作時(shí)間差；若Δt_i-(i-1)＝Δt_i-Δt_(i-1)＜T，則調(diào)整零序反時(shí)限最小動作時(shí)間T₀或零序反時(shí)限配合時(shí)間T_ph，直至Δt_i-(i-1)≥T；其中，T為預(yù)先設(shè)定的時(shí)間配合要求。

其整定系統(tǒng)包括：選定模塊，用于選定需要配合計(jì)算的線路及故障點(diǎn)，故障點(diǎn)在線路的母線上；第一確定模塊，用于確定故障母線短路時(shí)的支路零序電流；計(jì)算模塊，基于支路零序電流，計(jì)算各級線路的反時(shí)限零序電流保護(hù)動作的時(shí)間；第二確定模塊，根據(jù)反時(shí)限零序電流保護(hù)動作的時(shí)間差，確定零序電流反時(shí)限配合策略。

進(jìn)一步地，選定模塊具體用于：

選定需要配合計(jì)算的線路L_i,L_i∈L＝{L₁,L₂,...,L_m}，m為線路總數(shù)；

根據(jù)預(yù)先建立的故障量計(jì)算策略，在線路L_i所在母線B_i上選取故障點(diǎn),B_i∈B＝{B₁,B₂,...,B_n}，n為母線總數(shù)。

進(jìn)一步地，第一確定模塊具體用于：確定在第i條母線單相故障時(shí)，對應(yīng)的支路零序電流集合確定在第i條母線兩相故障時(shí)，對應(yīng)的支路零序電流集合其中，n為母線總數(shù)。

進(jìn)一步地，計(jì)算模塊具體用于按照下式計(jì)算各級線路的反時(shí)限零序電流保護(hù)動作的時(shí)間：

其中，故障零序電流3I₀為在第i條母線單相故障時(shí)對應(yīng)的支路零序電流集合或在第i條母線兩相故障時(shí)對應(yīng)的支路零序電流集合I_P為電流基準(zhǔn)值或零序反時(shí)限電流值，T_P為零序反時(shí)限時(shí)間定值，p為指數(shù)常數(shù)，T_ph為零序反時(shí)限配合時(shí)間，T₀為零序反時(shí)限的最小動作時(shí)間。

進(jìn)一步地，I_P的可調(diào)整范圍：0.05I_N-0.5I_N，I_N為電流額定值；T_P的可調(diào)范圍：0.1s-10s；p的可調(diào)值：0.02、1或2；T_ph的可調(diào)范圍：0.1s-10s；T₀的可調(diào)范圍：0s-10s。

進(jìn)一步地，第二確定模塊具體用于：若第i級線路和第i-1級線路的反時(shí)限零序電流保護(hù)動作時(shí)間差Δt_i-(i-1)滿足Δt_i-(i-1)＝Δt_i-Δt_(i-1)≥T，則輸出反時(shí)限零序電流保護(hù)動作時(shí)間和保護(hù)動作時(shí)間差；若Δt_i-(i-1)＝Δt_i-Δt_(i-1)＜T，則調(diào)整零序反時(shí)限最小動作時(shí)間T₀或零序反時(shí)限配合時(shí)間T_ph，直至Δt_i-(i-1)≥T；其中，T為預(yù)先設(shè)定的時(shí)間配合要求。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供彌補(bǔ)了反時(shí)限零序電流保護(hù)計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算的模型缺乏問題，可用于220kV及以上電網(wǎng)的整定計(jì)算；

2、本發(fā)明考慮了大電網(wǎng)多級線路級之間反時(shí)限零序電流保護(hù)的配合關(guān)系，體現(xiàn)了電網(wǎng)遠(yuǎn)區(qū)或近端接地故障時(shí)各級線路零序電流保護(hù)的速動性和選擇性；

3、本發(fā)明計(jì)算得到各級線路之間的零序電流配合方案，具有較高的實(shí)用性，能夠滿足220kV及以上復(fù)雜環(huán)形電網(wǎng)的反時(shí)限零序電流的整定計(jì)算等工程需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整定計(jì)算方法的計(jì)算流程圖；

圖2為本發(fā)明反時(shí)限零序電流保護(hù)參數(shù)的設(shè)置圖；

圖3為本發(fā)明反時(shí)限零序電流保護(hù)配合的策略示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種用于計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算的零序電流反時(shí)限保護(hù)整定計(jì)算方法，包括如下步驟：

1)如圖2所示，根據(jù)反時(shí)限零序電流保護(hù)模型，即各配合線路的反時(shí)限零序電流保護(hù)動作時(shí)間，設(shè)置可調(diào)整的變量參數(shù)3I₀、I_P、T_P、p、T_ph和T₀。其中，I_P可調(diào)整范圍為(0.05～0.5)I_N(I_N為保護(hù)裝置電流額定值)，默認(rèn)取0.2I_N；T_P可調(diào)范圍為0.1～10s，默認(rèn)取0.4s；p可調(diào)范圍為0.02、1、2，默認(rèn)取0.02；T_ph可調(diào)范圍為0.1～10s，默認(rèn)取0.1s；T₀可調(diào)范圍為0～10s，默認(rèn)取0s。

然后，啟動的反時(shí)限零序電流保護(hù)整定界面，在設(shè)定公式(1)中的參數(shù)I_P、T_P、p、T_ph和T₀為同一值。

2)建立故障量計(jì)算策略：選定需要配合計(jì)算的線路L＝{L₁，L₂，…L_m}，其中m為線路總數(shù)，在線路所在母線B＝{B₁，B₂，…B_n}選取故障點(diǎn)，其中n為母線總數(shù)。

故障類型分為單相接地故障和兩相接地故障，分別默認(rèn)為A相單相金屬性接地故障和BC兩相金屬性接地故障。

在母線B上設(shè)置故障點(diǎn)，每次故障只選取其中一條母線B_i∈{B₁，B₂…B_n}，其中i≤n，每條母線在單相接地故障和兩相接地故障時(shí)，需要配合的線路分別對應(yīng)兩組故障電流計(jì)算結(jié)果，分別為I_i＝{I₁，I₂，…I_m}，I_j＝{I₁，I₂，…I_m}(i≤m，j≤m，m>0，m為自然數(shù))。

3)調(diào)用故障計(jì)算策略，計(jì)算故障母線B_i單相接地短路時(shí)支路零序電流的輸出結(jié)果和故障母線B_i兩相接地短路時(shí)的支路零序電流的輸出結(jié)果其中i≤n，B_i與和形成如下映射的關(guān)系：

其中，和分別為第i條母線單相故障和兩相接地故障時(shí)分別對應(yīng)的支路零序電流集合。

4)計(jì)算各配合線路的反時(shí)限零序電流保護(hù)動作的時(shí)間，其公式如下式所示：

其中，3I₀為故障時(shí)零序電流即或I_P為電流基準(zhǔn)值或零序反時(shí)限電流定值，T_P為時(shí)間常數(shù)或零序反時(shí)限時(shí)間定值，p為指數(shù)常數(shù)，T_ph為零序反時(shí)限配合時(shí)間，T₀為零序反時(shí)限最小時(shí)間。

5)計(jì)算配合線路反時(shí)限零序電流保護(hù)之間的時(shí)間差，具體計(jì)算公式如下所示：

其中，_ti(3I0)和_ti-1(3I0)分別為上下級線路的反時(shí)限零序電流保護(hù)動作時(shí)間。

計(jì)算配合線路之間時(shí)間差計(jì)算值Δt∈{Δt_2-1，Δt_3-2…Δt_i-(i-1)}，具有配合關(guān)系的反時(shí)限零序電流保護(hù)之間的時(shí)間差應(yīng)滿足Δt_i-(i-1)＝Δt_i-Δt_(i-1)≥T,其中，Δt_i-(i-1)為上下級線路的反時(shí)限零序電流保護(hù)動作時(shí)間差，T為預(yù)先設(shè)定的時(shí)間配合要求(T>0)。

6)建立零序電流反時(shí)限配合策略：

具有配合關(guān)系的上下級線路之間的反時(shí)限動作時(shí)間應(yīng)滿足Δt_i-(i-1)＝Δt_i-Δt_(i-1)≥T，若滿足，則輸出反時(shí)限動作時(shí)間和時(shí)間差結(jié)果，若部分線路之間配合時(shí)間不滿足計(jì)算結(jié)果，即Δt_i-(i-1)<T，則進(jìn)行人工干預(yù)計(jì)算結(jié)果，直至滿足配合要求。

7)人工干預(yù)計(jì)算結(jié)果，直至滿足配合要求：

如果出現(xiàn)計(jì)算結(jié)果Δt_i-(i-1)＝Δt_i-Δt_(i-1)＜T的情況，則需要調(diào)整零序反時(shí)限最小動作時(shí)間T₀或零序反時(shí)限配合時(shí)間T_ph，然后再進(jìn)行計(jì)算并根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整T₀或T_ph，直到全部線路之間的反時(shí)限零序電流保護(hù)滿足Δt_i-(i-1)＝Δ(t_i-t_i-1)≥T。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種用于反時(shí)限零序電流保護(hù)的整定系統(tǒng)，下面進(jìn)行說明。

本發(fā)明提供的整定系統(tǒng)可以包括：

選定模塊，用于選定需要配合計(jì)算的線路及故障點(diǎn)，故障點(diǎn)在線路的母線上；

第一確定模塊，用于確定故障母線短路時(shí)的支路零序電流；

計(jì)算模塊，基于支路零序電流，計(jì)算各級線路的反時(shí)限零序電流保護(hù)動作的時(shí)間；

第二確定模塊，根據(jù)反時(shí)限零序電流保護(hù)動作的時(shí)間差，確定零序電流反時(shí)限配合策略。

實(shí)施中，選定模塊具體可以用于：

選定需要配合計(jì)算的線路L_i,L_i∈L＝{L₁,L₂,...,L_m}，m為線路總數(shù)；

根據(jù)預(yù)先建立的故障量計(jì)算策略，在線路L_i所在母線B_i上選取故障點(diǎn),B_i∈B＝{B₁,B₂,...,B_n}，n為母線總數(shù)。

實(shí)施中，第一確定模塊具體可以用于：確定在第i條母線單相故障時(shí)，對應(yīng)的支路零序電流集合確定在第i條母線兩相故障時(shí)，對應(yīng)的支路零序電流集合其中，n為母線總數(shù)。

實(shí)施中，計(jì)算模塊具體可以用于按照下式計(jì)算各級線路的反時(shí)限零序電流保護(hù)動作的時(shí)間：

其中，故障零序電流3I₀為在第i條母線單相故障時(shí)對應(yīng)的支路零序電流集合或在第i條母線兩相故障時(shí)對應(yīng)的支路零序電流集合I_P為電流基準(zhǔn)值或零序反時(shí)限電流值，T_P為零序反時(shí)限時(shí)間定值，p為指數(shù)常數(shù)，T_ph為零序反時(shí)限配合時(shí)間，T₀為零序反時(shí)限的最小動作時(shí)間。

實(shí)施中，I_P的可調(diào)整范圍可以為：0.05I_N-0.5I_N，I_N為電流額定值；T_P的可調(diào)范圍可以為：0.1s-10s；p的可調(diào)值可以為：0.02、1或2；T_ph的可調(diào)范圍可以為：0.1s-10s；T₀的可調(diào)范圍可以為：0s-10s。

實(shí)施中，第二確定模塊具體可以用于：

若第i級線路和第i-1級線路的反時(shí)限零序電流保護(hù)動作時(shí)間差Δt_i-(i-1)滿足Δt_i-(i-1)＝Δt_i-Δt_(i-1)≥T，則輸出反時(shí)限零序電流保護(hù)動作時(shí)間和保護(hù)動作時(shí)間差；

若Δt_i-(i-1)＝Δt_i-Δt_(i-1)＜T，則調(diào)整零序反時(shí)限最小動作時(shí)間T₀或零序反時(shí)限配合時(shí)間T_ph，直至Δt_i-(i-1)≥T；其中，T為預(yù)先設(shè)定的時(shí)間配合要求。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本申請的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本申請可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本申請可采用在一個或多個其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學(xué)存儲器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本申請是參照根據(jù)本申請實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲器中，使得存儲在該計(jì)算機(jī)可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實(shí)施例依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。