不同类型电流互感器混用线路的微分电流差动保护方法技术

一种不同类型电流互感器混用线路的微分电流差动保护方法，包括：对不带积分回路的罗氏线圈进行分析和建模，并将其模型的传递函数进行离散化，从而获取其数字传变模型，构造虚拟数字罗氏线圈；对电磁式电流互感器采集的信号经虚拟数字罗氏线圈，进行等传变处理；用经罗氏线圈采集的本侧电流和经电磁式电流互感器采集后经虚拟数字罗氏线圈的对侧电流，构造差动保护。同时，为了减小分布电容电流对差动保护的影响，将两侧的电压信号经虚拟数字罗氏线圈处理后，计算两侧微分域的电容电流，以此电容电流对差流进行补偿，从而提高差动保护的精度。该方法适用于不同类型电流互感器混用情况下的线路，在区内故障可靠动作，在区外故障可靠不动作。

【技术实现步骤摘要】
不同类型电流互感器混用线路的微分电流差动保护方法
本专利技术涉及一种适用于不同类型电流互感器混用线路的微分电流差动保护方法，属于电力系统继电保护

技术介绍
随着智能变电站逐渐得到广泛应用，传统变电站将向智能化变电站过渡。在数字化变电站在建设过程中势必会出现线路两侧电磁型电流互感器与电子式电流互感器混用的情况。根据《智能变电站继电保护技术规范》要求：“线路纵联保护、母线差动保护、变压器差动保护应适应常规互感器和电子式互感器混合使用的情况。”电磁式电流互感器输出的电流和一次电流呈现比例关系。以罗氏线圈为主的电子式电流互感器(ECT)工作原理为法拉第电磁感应原理和安培环路定理，其输出为输入电流信号的微分，为得到原始电流信号，需要增加积分环节，由此会带来一定的时间延迟和相位偏移，降低了频响带宽，增加了功耗。特别是采用数字积分器的ECT在采样环节发生高频混叠时，又会造成低频信号传变放大，增大了传变误差。因此，为了避免罗氏线圈电流型互感器积分环节传变信号的不利影响，本专利技术提出了一种适用于不同类型电流互感器混用线路的微分电流差动保护方法，消除了积分器环节影响，提高了差动保护的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于不同类型电流互感器混用线路的微分电流差动保护方法，以适应变电站数字化过程中电子式电流互感器和电磁式电流互感器混用的情况，避免传统罗氏线圈电流型互感器积分器环节对差动保护的影响，提高差动保护的可靠性。本专利技术为解决上述问题提供了一种不同类型电流互感器混用线路的微分电流差动保护方法，该方法包括以下步骤：1)对不含积分回路的罗氏线圈的传变电路进行等值建模分析，构建虚拟数字罗氏线圈模型；2)采用虚拟数字罗氏线圈对电磁式电流互感器的采样信号进行处理；3)用经罗氏线圈采集的本侧电流和经电磁式电流互感器采集、并经虚拟数字罗氏线圈的对侧电流，用于计算差动电流和制动电流，以构造差动保护；4)将线路两侧的电压信号经虚拟数字罗氏线圈处理后，计算两侧微分域的电容电流，以此电容电流对差动电流和制动电流进行补偿；5)将差动电流分别和一预定值以及制动电流进行比较，差动电流大于该预定值且大于制动电流，则差动保护动作。所述步骤1)中罗氏线圈模型的连续传递函数为：其中：s为复变量，M为线圈与一次导线的互感，Rs为线圈绕组和引线总电阻；L为线圈的电感；C0为线圈的杂散电容；Ra为负载电阻。进一步的，对所述传递函数采用预修正双线性变换进行离散化处理，将下式(2)带入公式(1)中：其中，T为采样周期，ω0为某一特定的角速度，z为z变换算子。公式(2)带入公式(1)后，得到罗氏线圈连续传递函数对应的z传递函数形式为：其中，z为z变换算子，a1、a2、a3、b1、b2、b3为将罗氏线圈的连续传递函数通过预修正双线性变换离散后的系数。进一步的，所述ω0为对应50Hz频率的角速度。进一步的，所述步骤1)虚拟数字罗氏线圈模型为：其中，n为采样序号，X为虚拟罗氏线圈的输入信号，Y为虚拟罗氏线圈的输出信号，a1、a2、a3、b1、b2、b3为将罗氏线圈的连续传递函数通过预修正双线性变换离散后的系数。进一步的，所述步骤3)中差动电流和制动电流的计算公式如下：其中，icd′为差动电流；ire′为制动电流；i′m为M侧电流经罗氏线圈的测量值；i′n为N侧电流经虚拟数字罗氏线圈后的值虚拟数字罗氏线圈。进一步的，所述步骤4)中电容电流的计算公式为：其中：i′c为经虚拟数字罗氏线圈的电容电流；u′c为经虚拟数字罗氏线圈的测量相电压；u′c0为经虚拟数字罗氏线圈的零序电压；C1和C0分别为线路全长的正序电容和零序电容。进一步的，经所述电容电流补偿的微分差动电流和制动电流的计算公式如下：其中，i′m为M侧电流经罗氏线圈的测量值；i′n为N侧电流经虚拟数字罗氏线圈后的值；u′m和u′n分别为M侧和N侧测量电压经虚拟数字罗氏线圈后的值；u′m0和u′n0分别为M侧和N侧测量的零序电压经虚拟数字罗氏线圈后的值；kc为电容的零序电流补偿系数，进一步的，所述步骤5)中差动保护动作的判别条件为：其中，icd′为差动电流；ire′为制动电流；iset为传统差动保护的定值；K为制动系数；k为罗氏线圈的幅值响应系数。进一步的，制动系数K取值为0.7。综上所述，本专利技术提供了一种不同类型电流互感器混用线路的电流差动保护方法。该方法首先对不带积分回路的罗氏线圈物理模型进行分析和建模，并将其模型的传递函数进行离散化，从而获取其数字传变模型，构造虚拟数字罗氏线圈；其次，对电磁式电流互感器采集的信号经虚拟数字罗氏线圈，进行等传变处理；最后，用经罗氏线圈采集的本侧电流和经电磁式电流互感器采集后经虚拟数字罗氏线圈的对侧电流，构造差动保护。同时，为了减小分布电容电流对差动保护的影响，将两侧的电压信号经虚拟数字罗氏线圈处理后，计算两侧微分域的电容电流，以此电容电流对差流进行补偿，从而提高差动保护的精度。本专利技术的有益效果是：本专利技术在分析了典型的电子式电流互感器罗氏线圈积分环节在信号传变过程中的缺点基础上，按继承优点改进缺点的思路，提出了适用于不同类型电流互感器混用情况的微分电流差动保护方法。本专利技术提出的微分电流差动保护方法适用于不同类型电流互感器混联的情况，解决了智能变电站推广过程中，线路两侧电流互感器类型不同对差动保护的影响的问题。同时，该方案在现场工程应用中可省略电子互感器的积分环节，降低了成本，减小中间环节的延时，并避免了积分器损坏对保护的影响。本专利技术的一种适用于不同类型电流互感器混联的微分电流差动保护方法，所使用的罗氏线圈电子式电流互感器采样回路不含积分环节，避免了传统罗氏线圈积分器环节对精度的影响。该专利技术适用于不同类型电流互感器混用情况下的线路，在区内故障可靠动作，在区外故障可靠不动作。附图说明图1是本专利技术实施例的一种不同类型电流互感器混用线路的微分电流差动保护方法流程图；图2是本专利技术实施例的一种不同类型电流互感器混用线路的微分电流差动保护方法的数据处理环节示意图；图3是本专利技术实施例的罗氏线圈电路图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明。变电站智能化改造过程会出现线路两侧分别使用不同类型电流互感器的情况，分别为电磁式电流互感器与电子式电流互感器。鉴于典型电子式电流互感器罗氏线圈的积分环节存在的问题，本专利技术提供了一种适用于不同类型电流互感器混用线路的微分电流差动保护方法。该方法通过分析罗氏线圈结构，建立虚拟数字罗氏线圈数字模型，将电磁式电流互感器的采样信号经虚拟数字罗氏线圈后，构造差动保护。为提高精度，将原始电压信号也经虚拟数字罗氏线圈后计算电容电流，用该电容电流对差动电流和制动电流进行补偿。因此，差动保护相关的两侧电流、电容电流均经罗氏线圈或者虚拟数字罗氏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不同类型电流互感器混用线路的微分电流差动保护方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n1)对不含积分回路的罗氏线圈的传变电路进行等值建模分析，构建出虚拟数字罗氏线圈模型；/n2)采用虚拟数字罗氏线圈对电磁式电流互感器的采样信号进行处理；/n3)用经罗氏线圈采集的本侧电流和经电磁式电流互感器采集、并经虚拟数字罗氏线圈的对侧电流，用于计算差动电流和制动电流，以构造差动保护；/n4)将线路两侧的电压信号经虚拟数字罗氏线圈处理后，计算两侧微分域的电容电流，以此电容电流对差动电流和制动电流进行补偿；/n5)将差动电流分别和一预定值以及制动电流进行比较，差动电流大于该预定值且大于制动电流，则差动保护动作。/n

【技术特征摘要】
1.一种不同类型电流互感器混用线路的微分电流差动保护方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)对不含积分回路的罗氏线圈的传变电路进行等值建模分析，构建出虚拟数字罗氏线圈模型；
2)采用虚拟数字罗氏线圈对电磁式电流互感器的采样信号进行处理；
3)用经罗氏线圈采集的本侧电流和经电磁式电流互感器采集、并经虚拟数字罗氏线圈的对侧电流，用于计算差动电流和制动电流，以构造差动保护；
4)将线路两侧的电压信号经虚拟数字罗氏线圈处理后，计算两侧微分域的电容电流，以此电容电流对差动电流和制动电流进行补偿；
5)将差动电流分别和一预定值以及制动电流进行比较，差动电流大于该预定值且大于制动电流，则差动保护动作。


2.根据权利要求1所述的不同类型电流互感器混用线路的微分电流差动保护方法，其特征在于，所述步骤1)中罗氏线圈模型的连续传递函数为：



其中：s为复变量，M为线圈与一次导线的互感，Rs为线圈绕组和引线总电阻；L为线圈的电感；C0为线圈的杂散电容；Ra为负载电阻。


3.根据权利要求2所述的不同类型电流互感器混用线路的微分电流差动保护方法，其特征在于，对所述传递函数采用预修正双线性变换对罗氏线圈的连续传递函数进行离散化处理，将下式(2)带入罗氏线圈的连续传递函数中：



其中，T为采样周期，ω0为某一特定的角速度，z为z变换算子，s为罗氏线圈的连续传递函数中的复变量；
得到罗氏线圈连续传递函数对应的z传递函数形式为：



其中，z为z变换算子，a1、a2、a3、b1、b2、b3为将罗氏线圈的连续传递函数通过预修正双线性变换离散后的系数。


4.根据权利要求1所述的不同类型电流互感器混用线路的微分电流差动保护方法，其特征在于，所述ω0为对应50Hz频率的角速度。


5.根据权利要求1-4任一项所述的不同类型电流互感器混用线路的微分电流差动保护方法，其特征在于，所述虚拟数字...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宝伟，石欣，王莉，朱云峰，陈光，王耀武，席颖颖，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，许继电气股份有限公司，许昌许继软件技术有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41