基于稳态量带量方向的母线保护方法技术

本发明专利技术属于电力自动化领域内，涉及电力系统继电保护。本发明专利技术提出一种新的基于稳态量带量方向的母线保护方法及整套技术方案。利用对母线各连接单元的原始电流采样值进行积分来计算相对方向；对相对方向与预设门槛比较形成带量正方向，带量负方向，无方向等三种稳态方向。同时计算方向系数，对区内方向进行定量判别。通过对各单元ＣＴ饱和的判断，使得区外故障ＣＴ饱和可靠不动，对于区外转区内的转换性故障则动作准确快速。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统自动化
，涉及电力系统继电保护。
技术介绍
目前用于继电保护的方向原理有两种，一种为功率方向，另外一种为电流间的相 对方向，以上判据各有优缺点。方法一，由于采用了电压，易受PT断线的影响，存在电压死 区。采用行波功率方向原理的，存在单相电压过零发生同相故障保护不启动的问题。同时 功率方向计算量较大，动作速度慢。方法二，利用电流间相对方向，不受电压影响，但受流出 电流影响，极端情况下保护拒动。以上两种原理均不能很好的适用于母线保护。
技术实现思路
本专利技术提供了一种适用于母线保护的方向保护新判据，称之为电流稳态量带量方 向保护，母线上连接的各单元(母联，线路，变压器等)电流带量方向为各单元的电流多点 积分值，此值为标量，除了有正，负号外还带有一定的数值大小。根据数值的正负号及大小 值与预设门槛比较可分为带量正方向，带量负方向，无方向三种。三种方向均为电流相对方 向，数值为方向所带量。根据所有单元的带量方向进行方向系数的计算。通过判断每个单 元的方向是否一致进行故障定性判断，通过方向系数进行故障定量计算，使得保护动作行 为正确而且快速。 本专利技术是通过以下的技术方案来实现的，包括以下步骤 步骤1、数据采集 对母线上各连接单元(母联，线路，变压器等)的A，B，C三相电流以恒定的采样频 率进行电流采样。步骤2、计算各单元稳态量带量方向 通过计算母线上各连接单元(母联，线路，变压器等)的A，B，C三相电流稳态量的 多点积分来计算各单元的A， B， C三相电流稳态量带量方向， Xrf = ￡ In考户k ~m其中，k为当前采样点，m为向前追忆点，①分别取A， B， C三相，1^j为第n个连接单元在采样点j时刻的电流量， 当Xn。 >max(lset，0. 3In)，则为正方向， 当Xn。 <-max(Iset，O. 3In)，则为负方向， 当|Xn4)| < max(Iset，O. 3In)为无方向， 其中Iset为用户整定值，In为额定二次电流值； 步骤3、计算母线稳态量差流及稳态量方向系数 所述稳态量方向系数包括单元稳态量方向系数和母联稳态量方向系数，通过各连 接单元的电流稳态量计算母线稳态量差流，其中稳态量差流计算方法为已知技术，通过各单元电流稳态量带量方向计算稳态量方向系数， 稳态量方向系数采用如下公式计算 Kje。 = I E Xn。|/ E IX^I，单元稳态量方向系数 K亂。=I EXn。|/E X^I，—母联稳态量方向系数 其中，Xn。为各连接单元同一采样时刻点的稳态量方向值，在单元稳态量方向系数 计算公式中，所述各连接单元不包括母联断路器，单元稳态量方向系数为所有连接单元的 稳态量方向和的绝对值与绝对值之和的比值；在母联稳态量方向系数计算公式中，所述各 连接单元包括母联断路器，母联稳态量方向系数为包括母联断路器在内的所有连接单元的 稳态量方向和的绝对值与绝对值之和的比值； 母线区内故障时若无故障电流从区内流向区外(即流出电流)，则单元稳态量方 向系数与母联稳态量方向系数相等且均近似为l，远远大于设定阈值。由于流出电流一般通 过母联流出，考虑一定的流出电流，则母联稳态量系数能够反映出流出电流在总故障电流 中的比例。 步骤4、保护启动及逻辑判断 为提高转换性故障的动作速度，配置常规差流启动。故障发生后，若常规差流启动 满足条件，则为慢速启动。利用快速谐波法判CT饱和，根据CT饱和情况采用不同的稳态量 带量方向判据。若满足稳态量带量方向判据，则保护快速出口，不满足则待常规差流启动返 回后，稳态量带量方向保护退出， (a)若CT不饱和，当KJC。 > C， K亂。> D，其中C， D为预设值(C， D取值0 1之 间)，且在一定数据窗内满足条件的点数足够多(根据波形情况一般24点中有16点或者 12点有8点满足)，则在复合电压开放时(低电压，零序电压，负序电压任一动作)，允许出□。 (b)若CT饱和，则除满足(a)中的条件外，增加饱和支路最大带量方向点的制动系数K > E，其中k为常规的比率制动系数，E为设定阈值，采用公知的技术。 本专利技术的有益效果是区内故障，若无流出电流，K, l，IV。 l，则保护能够快速出口。若有电流流出，考虑一定的分流系数，取恰当的门槛，保护仍然能够快速动作。通过计算最大带量方向点的制动系数，能够准确抓住CT饱和与故障的不同特征，饱和时可靠不动作，区内故障则动作迅速。 由于采用采样值短窗数据积分算法来计算方向，能够保证快速性；采用电流间相 对方向，不受PT断线影响，无电压死区，不存在电压过零时常规功率方向的不能启动的问 题；采用方向系数来解决流出电流对方向保护的影响。因此带量方向保护具有很好的实用 性。附图说明 图1母线系统图； 图2区内故障CT饱和时带量方向及方向系数图； 图3区外故障CT饱和时带量方向及方向系数图； 图4区内故障有流出电流时带量方向及方向系数图； 图5本专利技术保护方法的流程框图。具体实施例方式根据说明书附图对本专利技术的技术方案进行详细说明。 本专利技术公开了一种稳态量方向保护方法，具体步骤如下(如图5所示) 步骤1、数据采集 对母线上各连接单元(母联，线路，变压器等)的A，B，C三相电流以恒定的采样频 率进行电流采样。母线上所有连接单元见附图l所示以双母线为例，连接单元为母联Im， I母上连接单元为II， II母上连接单元为12，其中II， 12可定义为主变，线路等。 步骤2、计算各单元稳态量带量方向 通过计算母线上各连接单元(母联，线路，变压器等)的A，B，C三相电流稳态量的 多点积分来计算各单元的A， B， C三相电流稳态量带量方向。具体计算如下 Xn參=H Intfy —m k为当前采样点，m为向前追忆点(m取值2 4)，①为A， B， C， In。为单元n电流量，Xn。为单元稳态量带量方向。如图l所示连接单元，各单元稳态量带量方向为以Il A相为例Xl^rilij/ ,其中^=兔一mIw为当前计算点A相电流，II的B，C相，12， Im的A，B，C相计算类似。 求出的Xla， Xlb， Xlc， X2a， X2b， X2c， Xma， Xmb， Xmc为标量，经过如下处理后，形成正方向，负方向，无方向等三种方向属性及方向大小值。具体比较如下(以L为例) Xla>max(lset，0. 3In)，其中Iset为用户整定值，In为额定二次电流值。则为正方向，Xla <-max(Iset，O. 3In)，则为负方向，|Xla| < max(Iset，0. 3In)为无方向。经过比较后，标量值既有了方向属性，同时具备数值。步骤3、计算稳态量差流及稳态量方向系数稳态量差流采用如下公式计算 id= I E i|等于各连接单元电流量和的绝对值 稳态量方向系数采用如下公式计算 Kje。 = I E Xntc I / E I Xntc I ，单元稳态量方向系数 K亂。=I E Xn。 I / E I Xn。 I ，母联稳态量方向系数 单元稳态量方向系数中的Xn。为各连接单元(不包括母联)同一采样时刻点的稳 态量方向值。单元稳态量方向系数为所有连接单元(不包括母联)的稳态量方本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于带量方向的母线保护方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：　　　　１）数据采集：　　　　对母线上各连接单元的Ａ，Ｂ，Ｃ三相电流以恒定的采样频率进行电流采样，所述连接单元包括母联断路器，线路，变压器；　　　　２）计算各单元电流稳态量带量方向：　　　　通过计算母线上各连接单元的Ａ，Ｂ，Ｃ三相电流稳态量的多点积分来计算各单元的Ａ，Ｂ，Ｃ三相电流稳态量带量方向Ｘ↓［ｎΦ］，　　　　Ｘ↓［ｎΦ］＝＊Ｉ↓［ｎΦｊ］　　　　其中，ｋ为当前采样点，ｍ为向前追忆点，Φ分别取Ａ，Ｂ，Ｃ三相，Ｉ↓［ｎΦｊ］为第ｎ个连接单元在采样点ｊ时刻的电流量，　　　　当Ｘ↓［ｎΦ］＞ｍａｘ（Ｉｓｅｔ，０．３Ｉｎ），则为正方向，　　　　当Ｘ↓［ｎΦ］＜－ｍａｘ（Ｉｓｅｔ，０．３Ｉｎ），则为负方向，　　　　当｜Ｘ↓［ｎΦ］｜＜ｍａｘ（Ｉｓｅｔ，０．３Ｉｎ）为无方向，　　　　其中Ｉｓｅｔ为用户整定值，Ｉｎ为额定二次电流值；　　　　３）计算母线稳态量差流及稳态量方向系数：　　　　计算母线稳态量差流，并通过各单元电流稳态量带量方向计算稳态量方向系数，所述稳态量方向系数包括单元稳态量方向系数和母联稳态量方向系数，分别如下公式计算：　　　　Ｋ↓［ＪＧΦ］＝｜∑Ｘ↓［ｎΦ］｜／∑｜Ｘ↓［ｎΦ］｜，单元稳态量方向系数　　　　Ｋ↓［ＭＬΦ］＝｜∑Ｘ↓［ｎΦ］｜／∑｜Ｘ↓［ｎΦ］｜，母联稳态量方向系数　　　　单元稳态量方向系数中的Ｘ↓［ｎΦ］为不包括母联断路器的其它各连接单元同一采样时刻点的稳态量方向值，单元稳态量方向系数为不包括母联断路器的其它所有连接单元的稳态量方向和的绝对值与绝对值之和的比值；　　　　母联稳态量方向系数中的Ｘ↓［ｎΦ］为包括母联断路器在内的各连接单元同一采样时刻点的稳态量方向值，母联稳态量方向系数为包括母联断路器在内的所有连接单元的稳态量方向和的绝对值与绝对值之和的比值；　　　　４）保护启动及逻辑判断：　　　　故障发生后，若稳态量差流启动满足条件，则为慢速启动，利用快速谐波法判断ＣＴ是否饱和，根据ＣＴ饱和情况采用不同的电流稳态量带量方向判据，若满足稳态量带量方向判据、即Ｋ↓［ＪＧΦ］＞Ｃ，Ｋ↓［ＭＬΦ］＞Ｄ，其中Ｃ，Ｄ为预设值，则保护快速出口，否则待常规差流启动返回后，稳态量带量方向保护退出。...

【技术特征摘要】
基于带量方向的母线保护方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤1)数据采集对母线上各连接单元的A，B，C三相电流以恒定的采样频率进行电流采样，所述连接单元包括母联断路器，线路，变压器；2)计算各单元电流稳态量带量方向通过计算母线上各连接单元的A，B，C三相电流稳态量的多点积分来计算各单元的A，B，C三相电流稳态量带量方向XnΦ， <mrow><msub> <mi>X</mi> <mi>n&Phi;</mi></msub><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mi>k</mi><mo>-</mo><mi>m</mi> </mrow> <mi>k</mi></munderover><msub> <mi>I</mi> <mi>n&Phi;j</mi></msub> </mrow>其中，k为当前采样点，m为向前追忆点，Φ分别取A，B，C三相，InΦj为第n个连接单元在采样点j时刻的电流量，当XnΦ＞max(Iset，0.3In)，则为正方向，当XnΦ＜-max(Iset，0.3In)，则为负方向，当|XnΦ|＜max(Iset，0.3In)为无方向，其中Iset为用户整定值，In为额定二次电流值；3)计算母线稳态量差流及稳态量方向系数计算母线稳态量差流，并通过各单元电流稳态量带量方向计算稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李天华，唐治国，康丰，王峰，周欢荣，
申请(专利权)人：国电南京自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：84[]