基于電流變化率自產(chǎn)二次電流的r取s差動(dòng)保護(hù)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，特別是一種基于電流變化率自產(chǎn)虛擬二次電流的差動(dòng)保護(hù)方法。將t時(shí)刻的采樣值先求變化率，然后將變化率先除以基波角頻率w，再乘以當(dāng)前采樣值作為自產(chǎn)虛擬二次電流值，經(jīng)小相位延遲的短數(shù)據(jù)窗低通濾波后進(jìn)行R取S差動(dòng)保護(hù)，即連續(xù)R次判斷有S次符合動(dòng)作判據(jù)則判為差動(dòng)動(dòng)作，其典型動(dòng)作時(shí)間在2.5-4ms，其動(dòng)作速度明顯快于基于基波的采樣值差動(dòng)。該差動(dòng)保護(hù)方法的采樣率要求不高，目前的微機(jī)保護(hù)完全可以處理過來。
【專利說明】
基于電流變化率自產(chǎn)二次電流的R取S差動(dòng)保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，特別是一種基于電流變化率自產(chǎn)虛擬二次電 流的R取S差動(dòng)保護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的保護(hù)裝置大多配置層次化差動(dòng)保護(hù)方案，一般包括穩(wěn)態(tài)相量差動(dòng)、故障分 量差動(dòng)保護(hù)、零序差動(dòng)判據(jù)等。各種差動(dòng)保護(hù)判據(jù)綜合起來實(shí)現(xiàn)主保護(hù)功能，即在保護(hù)元件 范圍內(nèi)發(fā)生較嚴(yán)重故障時(shí)能在20ms內(nèi)動(dòng)作，典型動(dòng)作時(shí)間在均在5ms開外。理論研究的還 有行波差動(dòng)保護(hù)，但是該保護(hù)需要高采樣率，目前的微機(jī)保護(hù)處理不過來。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于動(dòng)作速度快(典型動(dòng)作時(shí)間在5ms以內(nèi))且對采樣速率要求不高 的差動(dòng)保護(hù)。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是： 短路故障后全電流的變大有一個(gè)過程，往往在故障后四分之一周期時(shí)出現(xiàn)最 大值。采樣值差動(dòng)至少四分之一個(gè)周期的數(shù)據(jù)滿足瞬時(shí)值差動(dòng)才能動(dòng)作，所以目前 的采樣值差動(dòng)的典型動(dòng)作時(shí)間往往在故障5ms后，典型動(dòng)作時(shí)間在8-10ms。根據(jù)
，將t時(shí)刻 的采樣值先求變化率，然后將變化率先除以基波角頻率《，再乘以當(dāng)前采樣值作為自產(chǎn)虛擬 二次電流值。再將該自產(chǎn)虛擬二次電流值進(jìn)行小相位延遲的短數(shù)據(jù)窗的低通濾波，然后再 進(jìn)行R取S差動(dòng)保護(hù)，即連續(xù)R次判斷有S次符合動(dòng)作判據(jù)則判為差動(dòng)動(dòng)作。
[0005] 本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案：提出的電流變化率判據(jù)如下：
im(t)、im(t-T/fs)表示線路m側(cè)t、t-T/fs時(shí)刻的電流采樣值（T為基波電流周期，為 20ms，fs為一個(gè)工頻周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù))。UZt)表示線路m側(cè)t時(shí)刻的電流采樣值變化 率，in(t)、i n(t-T/fs)表示線路η側(cè)t、t-T/fs時(shí)刻的電流采樣值（T為基波電流周期，為 20ms，fs為一個(gè)工頻周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù))，i n2d (t)表示線路η側(cè)t時(shí)刻的電流采樣值變化率。
[0006] 本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是：因?yàn)榇颂摂M二次電流是100HZ，周期為10ms，S可以 取為四分之一周期的采樣點(diǎn)數(shù)，R在S的基礎(chǔ)上加2,所以一個(gè)工頻周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)應(yīng)為 4的倍數(shù)，最好24點(diǎn)及以上。
[0007] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)： 在目前微處理器可以處理的采樣速率情況下的采樣后，以此基于電流變化率自產(chǎn)虛擬 二次電流的R取S差動(dòng)保護(hù)方法動(dòng)作速度快(典型動(dòng)作時(shí)間在2. 5-4ms)。
【附圖說明】
[0008] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明： 圖1是一個(gè)中等長度線路的典型電網(wǎng)系統(tǒng)接線圖； 圖2是本發(fā)明基于電流變化率自產(chǎn)虛擬二次電流的R取S差動(dòng)保護(hù)方法與采樣值差動(dòng) 保護(hù)的動(dòng)作特性比較圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 以線路差動(dòng)保護(hù)為例：本發(fā)明基于電流變化率自產(chǎn)虛擬二次電流的R取S差動(dòng)保 護(hù)方法的電流變化率判據(jù)如公式（1)。
[0010] 然后對基于電流變化率自產(chǎn)虛擬二次電流值進(jìn)行最小相位的低通濾波，低通濾波 器的截止頻率設(shè)置為300HZ。低通濾波器先按fir切比雪夫?yàn)V波器進(jìn)行設(shè)置。假定低通濾 波后的虛擬二次電流分別用戮和〗y(tǒng)jg表示?；陔娏髯兓首援a(chǎn)虛擬二次電流的R 取S差動(dòng)保護(hù)判據(jù)如公式（2)
id(t)表示線路t時(shí)亥lj的虛擬二次電流差電流，idset表示設(shè)定的差動(dòng)電流門濫值。k表 示制動(dòng)系數(shù)。表示線路t時(shí)刻的虛擬二次電流制動(dòng)電流。當(dāng)48點(diǎn)采樣時(shí)，N取8, S 取6時(shí)效果較好。
[0011] 下面是一個(gè)中等長度線路的典型電網(wǎng)單相接地故障時(shí)本發(fā)明基于電流變化率自 產(chǎn)虛擬二次電流的R取S差動(dòng)保護(hù)方法與傳統(tǒng)的基于采樣值差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性的比較。如 圖1，線路兩端相角差為30度，故障F1位于線路中點(diǎn)處，接地電阻為30歐姆。48點(diǎn)采樣， 采用了 12點(diǎn)的fir切比雪夫低通濾波，制動(dòng)電流取兩端電流絕對值的最大值，單相接地故 障發(fā)生時(shí)刻是0. 6s，結(jié)束時(shí)刻是0. 8s，本發(fā)明基于電流變化率自產(chǎn)虛擬二次電流的R取S 差動(dòng)保護(hù)方法的R取8、S取6。采樣值差動(dòng)的R取S差動(dòng)保護(hù)方法的R取14、S取12。
[0012] 如圖2,采樣值差動(dòng)保護(hù)起始動(dòng)作時(shí)刻是0. 6057s，而基于虛擬二次電流R取S差 動(dòng)的起始動(dòng)作時(shí)刻是〇. 6015s。即采樣值差動(dòng)保護(hù)在故障后5. 7ms動(dòng)作，而本發(fā)明基于電流 變化率自產(chǎn)虛擬二次電流的R取S差動(dòng)保護(hù)方法在故障后1. 5ms動(dòng)作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于電流變化率自產(chǎn)虛擬二次電流的R取S差動(dòng)保護(hù)方法，其特征是：將t時(shí) 刻的電流采樣值先求變化率，然后將變化率先除以基波角頻率《，再乘以當(dāng)前采樣值作為自 產(chǎn)虛擬二次電流值，經(jīng)小相位延遲的短數(shù)據(jù)窗低通濾波，再以此電流為基礎(chǔ)進(jìn)行R取S差動(dòng) 保護(hù)，即連續(xù)R次判斷有S次符合動(dòng)作判據(jù)則判為差動(dòng)動(dòng)作。2. 據(jù)權(quán)利一所要求的電流變化率判據(jù)如下：im(t)、im(t-T/fs)表示線路m側(cè)t、t-T/fs時(shí)刻的電流采樣值（T為基波電流周期，為 20ms，fs為一個(gè)工頻周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù))，Ini2d (t)表示線路m側(cè)t時(shí)刻的電流采樣值變化率， in(t)、in (t-T/fs)表示線路MU t、t-T/fs時(shí)刻的電流采樣值（T為基波電流周期，為20ms， fs為一個(gè)工頻周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù))，in2d(t)表示線路η側(cè)t時(shí)刻的電流采樣值變化率。
【文檔編號(hào)】H02H3/26GK105896483SQ201510137399
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年3月27日
【發(fā)明人】曾鐵軍, 蔣黎明, 盛義發(fā)
【申請人】南華大學(xué)