一种提高微机继电保护装置测量精度的方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于变电站微机继电保护技术领域，其特征在于，采用分压电路对保护电流实行两段保护，分别对应于大、小两种测量电流以提高精度，并对同一保护电流在分段采样后进行无缝拟合；同时对各个保护电流通道在软件层按保护电量的额定值和实际值进行幅值校正和相位校正。本发明专利技术正确地反映电力系统中各保护电量的实际变化，据此进行校正，从而提高了测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统自动化领域，涉及变电站综合自动化系统的微机继电保护装置的采样和信号处理技术。
技术介绍
微机继电保护装置主要根据电力系统中保护电量(电流、电压、功率、阻抗和频率等)的变化，来判断当前系统的运行状态。当被保护的电力系统发生故障时，微机继电保护装置应该迅速准确地判断是否为区内故障而向断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中隔离。因此，电力系统中使用的微机继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。在微机继电保护装置的采样模块中，由于电压互感器(PT)和电流互感器(CT)生成工艺的影响，各个采样通道间存在差异性；同时由于采样装置存在采样时间间隔，各个采样通道之间不可避免的存在幅值误差和相位误差。这些因素都会影响保护电量的采样和计算。现有的技术一般采用变阻器等来调整幅值，运行时间长了器件老化，由此产生误差；而对相位误差，还没有很好的校正方法，完全依赖于器件的精度。通常，微机继电保护装置的保护电流工作范围为0.5A至100A，并且在整个工作范围内要求有不大于整定值的2.5％的精度。在这些要求下，当输入的保护电流较小时就要求采样装置有更高的精度；当输入的保护电流较大值时需要考虑电流互感器饱和非线性的影响。现有的技术对于整个整定范围统一处理，这就必然对电流互感器和CT变换电路提出更高的要求。另外，遥测量(如电压、电流、功率、功率因数等)也有0.2％-0.5％的测量精度要求，需要尽可能地减少测量通道间相位产生的误差。
技术实现思路
本专利技术的目的是给出一种提高微机继电保护装置采样精度和计量精度的方法，此方法对各个保护电量采样通道在软件层进行幅值校正和相位校正；同时采用分段变量程测量技术对输入的同一保护电流信号在分段采样后进行无缝拟合，从而准确的地反映电力系统中电气量的变化。本专利技术的特征在于，该方法是在微机继电保护装置中按以下步骤实现的 步骤(1)，在微机继电保护装置中设定以下各参数的值测量电压幅值校正系数KUφ；测量电流幅值校正系数KImφ；I段保护电流幅值校正系数KIpφ_I；II段保护电流幅值校正系数KIpφ_II；测量电压相位校正系数ejΔθφ；测量电流的相位校正系数ejΔαmφ；I段保护电流相位校正系数ejΔβpφ_I；II段保护电流相位校正系数ejΔβpφ_II；其中φ代表A、B、C三相；上述幅值校正系数由下式计算得出KUφ=Ue/Uφ;]]>KImφ=Ie/Imφ;]]>KIpφ_I=IS/Ipφ_I;]]>KIpφ_II=IS/Ipφ_II;]]>其中Ue为继电保护测试仪向微机继电保护装置中的CPU板A/D端输入的额定电压信号的有效值；Uφ为所述CPU经过A/D采样、DFT或FFT处理后得到的测量电压测量值的有效值；Ie为继电保护测试仪向微机继电保护装置中的CPU板A/D端输入的额定电流信号的有效值；Imφ为所述CPU经过A/D采样、DFT或FFT处理后得到的测量电流测量值的有效值；IS为由继电保护测试仪向微机继电保护装置中的CPU板A/D端输入的保护测试电流信号的有效值；Ipφ_I、Ipφ_II为所述CPU经过A/D采样、DFT或FFT处理后分别在I段采样通道和II段采样通道得到的保护电流测量值的有效值；各保护电量的相位校正系数由下式得出ejΔθφ=ej(θA-θφ);]]> ejΔαmφ=ej(θA-αmφ);]]>ejΔβpφ_I=ej(θA-βpφ_I);]]>ejΔβpφ_II=ej(θA-βpφ_II);]]>其中θA为所述CPU经过A/D采样、DFT或FFT处理后得到的A相测量电压的相位，θφ为所述CPU经过A/D采样、DFT或FFT处理后得到的各相测量电压的相位；αmφ为所述CPU经过A/D采样、DFT或FFT处理后得到的各相测量电流的相位；βpφ_I、βpφ_II为所述CPU经过A/D采样、DFT或FFT处理后得到的各相保护电流在I段采样通道和II段采样通道得到的测量值的相位。所述I段保护电流和II段保护电流分别来自于一个保护电流分段采样电路的两个输出端，该采样电路由微机继电保护装置中电量调理板内的测量电流互感器(CT)，并联于该互感器(CT)输出端的由电阻(R1)、(R3)依次相串接后接地而形成的电阻分压电路，并联于电阻(R3)两端且由电阻(R4)、电容(C2)构成的阻容串接支路，串接于电阻(R1)一端与地之间由电阻(R2)、电容(C1)串接构成的阻容串接支路构成；I段采样电流来自于电容(C1)的输出端，在电流互感器(CT)输出的测量电流信号较小时采用；II段采样电流来自于电容(C2)的输出端，在所选测量电流信号较大时采用；步骤(2)，通过所述电量调理板向所述CPU板输入各保护电量未校正前的三相测量电压 依次经该电量调理板内的由电压互感器(PT)、电压滤波放大器串联形成的采样通道后输出到该CPU板的A/D信号输入端，其中U·φ=2Ueejθφ;]]>未校正前的三相测量电流 依次经该电量调理板内的由电流互感器(CT)、电流滤波放大器串联形成的采样通道后输出到该CPU板的A/D信号输入端，其中I·mφ=2Imφejαmφ]]>未校正前的三相保护电流 依次经该电量调理板内的由电流互感器(CT)、电流滤波放大器串联形成的分段采样通道后输出到该CPU板的A/D信号输入端的保护电流I段、II段采样通道，其中I段采样通道的保护电流I·pφ_I=2Ipφ_Iejβpφ_I]]>II段采样通道的保护电流I·pφ_II=2Ipφ_IIejβpφ_II]]> 步骤(3)，所述CPU板对步骤(2)所输入的各保护电量进行DFT或FFT变换；步骤(4)，所述CPU板对步骤(3)输出的各保护电量按下式进行幅值校正，得到幅值校正后的测量值U·φ′=KUφU·φ=2KUφUφejθφ;]]&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高微机继电保护装置测量精度的方法，其特征在于，该方法是在微机继电保护装置中按以下步骤实现的：步骤（１），在微机继电保护装置中设定以下各参数的值：测量电压幅值校正系数Ｋ↓［Ｕ↓［φ］］；测量电流幅值校正系数Ｋ↓［ Ｉ↓［ｍφ］］；Ⅰ段保护电流幅值校正系数Ｋ↓［Ｉ↓［ｐφ＿Ⅰ］］；Ⅱ段保护电流幅值校正系数Ｋ↓［Ｉ↓［ｐφ＿Ⅱ］］；测量电压相位校正系数ｅ↑［ｊ△θ↓［φ］］；测量电流的相位校正系数ｅ↑［ｊ△α↓［ｍφ］］； Ⅰ段保护电流相位校正系数ｅ↑［ｊ△β↓［ｐφ＿Ⅰ］］；Ⅱ段保护电流相位校正系数ｅ↑［ｊ△β↓［ｐφ＿Ⅱ］］；其中φ代表Ａ、Ｂ、Ｃ三相；上述幅值校正系数由下式计算得出：Ｋ↓［Ｕ↓［φ］］＝Ｕ↓［ｅ］／Ｕ ↓［φ］；Ｋ↓［Ｉ↓［ｍφ］］＝Ｉ↓［ｅ］／Ｉ↓［ｍφ］；Ｋ↓［Ｉ↓［ｐφ＿Ⅰ］］＝Ｉ↓［Ｓ］／Ｉ↓［ｐφ＿Ⅰ］；Ｋ↓［Ｉ↓［ｐφ＿Ⅱ］］＝Ｉ↓［Ｓ］／Ｉ↓［ｐφ＿Ⅱ］；其中Ｕ↓［ｅ］为继电保护测试仪向微机继 电保护装置中的（ＣＰＵ）板Ａ／Ｄ端输入的额定电压信号的有效值；Ｕ↓［φ］为所述（ＣＰＵ）经过Ａ／Ｄ采样、ＤＦＴ或ＦＦＴ处理后得到的测量电压测量值的有效值；Ｉ↓［ｅ］为继电保护测试仪向微机继电保护装置中的（ＣＰＵ）板Ａ／Ｄ端输入的额定 电流信号的有效值；Ｉ↓［ｍφ］为所述（ＣＰＵ）经过Ａ／Ｄ采样、ＤＦＴ或ＦＦＴ处理后得到的测量电流测量值的有效值；Ｉ↓［Ｓ］为由继电保护测试仪向微机继电保护装置中的（ＣＰＵ）板Ａ／Ｄ端输入的保护测试电流信号的有效值；Ｉ↓［ｐφ＿Ⅰ］、 Ｉ↓［ｐφ＿Ⅱ］为所述（ＣＰＵ）经过Ａ／Ｄ采样、ＤＦＴ或ＦＦＴ处理后分别在Ⅰ段采样通道和Ⅱ段采样通道得到的保护电流测量值的有效值；各保护电量的相位校正系数由下式得出：ｅ↑［ｊ△θ↓［φ］］＝ｅ↑［ｊ（θ↓［Ａ］－θ↓［φ］） ］；ｅ↑［ｊ△α↓［ｍφ］］＝ｅ↑［ｊ（θ↓［Ａ］－α↓［ｍφ］）］；ｅ↑［ｊ△β↓［ｐφ＿Ⅰ］］＝ｅ↑［ｊ（θ↓［Ａ］－β↓［ｐφ＿Ⅰ］）］；ｅ↑［ｊ△β↓［ｐφ＿Ⅱ］］＝ｅ↑［ｊ（θ↓［Ａ］－β↓［ｐφ＿Ⅱ］）］ ；其中θ↓［Ａ］为所述（ＣＰＵ）经过Ａ／Ｄ采样、ＤＦＴ或ＦＦＴ处理后得到的Ａ相测量电压的相位，θ↓［φ］为所述（ＣＰＵ）经过Ａ...

【技术特征摘要】
1.一种提高微机继电保护装置测量精度的方法，其特征在于，该方法是在微机继电保护装置中按以下步骤实现的步骤(1)，在微机继电保护装置中设定以下各参数的值测量电压幅值校正系数KUφ；测量电流幅值校正系数KImφ；I段保护电流幅值校正系数KIpφ_I；II段保护电流幅值校正系数KIpφ_II；测量电压相位校正系数ejΔθφ；测量电流的相位校正系数ejΔαmφ；I段保护电流相位校正系数ejΔβpφ_I；II段保护电流相位校正系数ejΔβpφ_II；其中φ代表A、B、C三相；上述幅值校正系数由下式计算得出KUφ=Ue/Uφ;]]>KImφ=Ie/Imφ;]]>KIpφ_I=IS/Ipφ_I;]]>KIpφ_II=IS/Ipφ_II;]]>其中Ue为继电保护测试仪向微机继电保护装置中的(CPU)板A/D端输入的额定电压信号的有效值；Uφ为所述(CPU)经过A/D采样、DFT或FFT处理后得到的测量电压测量值的有效值；Ie为继电保护测试仪向微机继电保护装置中的(CPU)板A/D端输入的额定电流信号的有效值；Imφ为所述(CPU)经过A/D采样、DFT或FFT处理后得到的测量电流测量值的有效值；IS为由继电保护测试仪向微机继电保护装置中的(CPU)板A/D端输入的保护测试电流信号的有效值；Ipφ_I、Ipφ_II为所述(CPU)经过A/D采样、DFT或FFT处理后分别在I段采样通道和II段采样通道得到的保护电流测量值的有效值；各保护电量的相位校正系数由下式得出ejΔθφ=ej(θA-θφ);]]>ejΔαmφ=ej(θA-αmφ);]]>ejΔβpφ_I=ej(θA-βpφ_I);]]>ejΔβpφ_II=ej(θA-βpφ_II);]]>其中θA为所述(CPU)经过A/D采样、DFT或FFT处理后得到的A相测量电压的相位，θφ为所述(CPU)经过A/D采样、DFT或FFT处理后得到的各相测量电压的相位；αmφ为所述(CPU)经过A/D采样、DFT或FFT处理后得到的各相测量电流的相位；βpφ_I、βpφ_II为所述(CPU)经过A/D采样、DFT或FFT处理后得到的各相保护电流在I段采样通道和II段采样通道得到的测量值的相位。所述I段保护电流和II段保护电流分别来自于一个保护电流分段采样电路的两个输出端，该采样电路由微机继电保护装置中电量调理板内的测量电流互感器(CT)，并联于该互感器(CT)输出端的由电阻(R1)、(R3)依次相串接后接地而形成的电阻分压电路，并联于电阻(R3)两端且由电阻(R4)、电容(C2)构成的阻容串接支路，串接于电阻(R1)一端与地之间由电阻(R2)、电容(C1)串接构成的阻容串接支路构成；I段采样电流来自于电容(C1)的输出端，在电流互感器(CT)输出的测量电流信号较小时采用；II段采样电流来自于电容(C2)的输出端，在所选测量电流信号较大时采用；步骤(2)，通过所述电量调理板向所述(CPU)板输入各保护电量未校正前的三相测量电压 依次经该电量调理板内的由电压互感器(PT)、电压滤波放大器串联形成的采样通道后输出到该(CPU)板的A/D信号输入端，其中U·φ=2Uφejθφ;]]>未校正前的三相测量电流 依次经该电量调理板内的由电流互感器(CT)、电流滤波放大器串联形成的采样通道后输出到该(CPU)板的A/D信号输入端，其中I·mφ=2Imφejαmφ]]>未校正前的三相保护电流 依次经该电量调理板内的由电流互感器(CT)、电流滤波放大器串联形成的分段采样通道后输出到该(C...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉吟东，孙新亚，金文光，钱利民，李迎春，朱善君，董登武，肖朝亮，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]