一种克服汲出电流对母线差动保护影响的方法

摘要

本发明提供一种克服汲出电流对母线差动保护影响的方法，包括以下步骤：支路电流信号采集与处理；选取故障母线，并确定故障母线相连支路中幅值最大支路电流；计算大差元件的差动电流和制动电流，并判断大差元件是否动作。本发明提供的克服汲出电流对母线差动保护影响的方法，对于双母线接线方式无需在分列运行时降低制动系数，对于有汲出电流的情况可自适应地提高母差保护在区内故障时的灵敏度，同时保证区外故障时的可靠性。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种克服汲出电流对母线差动保护影响的方法。 

背景技术

母线保护通常采用差动保护原理。差动保护由于其原理简单，不受振荡影响诸多优势得到了最广泛的应用。但是，在实际应用中母线差动保护的区内故障汲出电流问题，成为影响其安全性和可靠性的主要因素。本发明提出了母线差动保护克服汲出电流的影响的对策。 

对于双母线接线型式的母线保护，通常配置有大差和小差元件。大差保护用来判别是否在其保护范围内发生故障，而小差元件用来选择故障母线，并进行切除。双母线分列运行且两条母线通过周边电力网络形成电气连接时，当其中一条母线故障且另一条健全母线上存在供电电源。此供电电源向故障点提供的故障电流必然通过某一与非故障母线相连接的支路流出非故障母线，并通过与故障母线相连接的支路流向故障点，如说明附图1的                                                  即为汲出电流。对于常规比率差动算法，这个电流对大差的差动电流没有影响，却增大了制动电流，从而导致大差比率制动判据的灵敏度下降，在严重的情况下可导致由于大差保护拒动引起的整套母差保护拒动。因此，有的厂家的处理方式为在这种情况下，内部降低大差比率制动系数。对于双母双分段接线型式也存在类似的问题。 

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种克服汲出电流对母线差动保护影响的方法，对于双母线接线方式无需在分列运行时降低制动系数，对于有汲出电流的情况可自适应地提高母差保护在区内故障时的灵敏度，同时保证区外故障时的可靠性。 

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案： 

本发明提供一种克服汲出电流对母线差动保护影响的方法，所述方法包括以下步骤： 

步骤1：支路电流信号采集与处理； 

步骤2：选取故障母线，并确定故障母线相连支路中幅值最大支路电流； 

步骤3：计算大差元件的差动电流和制动电流，并判断大差元件是否动作。 

所述步骤1包括以下步骤： 

步骤1-1：采集与母线连接的所有支路的电流采样值，并进行低通滤波，得到第j条支路第k次电流采样值i_j(k)，其中j＝1,2,…,n，n为与母线连接的支路总数； 

步骤1-2：对i_j(k)进行傅里叶变换得到第j条支路的电流相量的实部X_j和虚部Y_j，有： 

$X_j=\frac{1}{N}\left[2\underset{k=1}{\overset{N-1}{\Sigma }}{i}_j\left(k\right)\sin \left(k\frac{2\pi }{N}\right)\right]$

$Y_j=\frac{1}{N}\left[2\underset{k=1}{\overset{N-1}{\Sigma }}{i}_j\left(k\right)\cos \left(k\frac{2\pi }{N}\right)\right]$

其中，N为基波在一个周期内的采样点数； 

再通过实步X_j和虚部Y_j得到的幅值I_jM和相角θ_j，有： 

$I_{\mathrm{jM}}=\sqrt{\frac{X_j^2+Y_j^2}{2}}$

${\theta }_j=\mathrm{arctg}\frac{Y_j}{X_j}.$

所述步骤2包括以下步骤： 

步骤2-1：计算小差元件的差动电流和制动电流； 

小差元件的差动电流和制动电流分别用I_cd小和I_zd小表示，有： 

其中，m为与单段母线相连接的所有支路数； 

步骤2-2：若某母线所对应的小差元件的差动电流和制动电流满足I_cd小＞k_res1I_zd小，则确定此母线为故障母线；其中k_res1为小差元件的比率制动系数，通常取为0.6； 

步骤2-3：选取确定的故障母线所连接支路中的幅值最大的支路电流

所述步骤3包括以下步骤： 

步骤3-1：计算大差元件差动电流，有： 

$I_{\mathrm{cd}}=\left|\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\stackrel{·}{I}}_j\right|$

其中，I_cd为大差元件差动电流； 

步骤3-2：计算大差元件的制动电流，有： 

$I_{\mathrm{zd}}=|({\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{cd}}-{\stackrel{·}{I}}_{\max })-{\stackrel{·}{I}}_{\max }|$

其中，I_zd为大差元件的制动电流；为大差元件差动电流相量，且

步骤3-3：判断大差元件是否动作，若满足比率制动判据I_cd＞k_resI_zd，即满足： 

$\left|\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\stackrel{·}{I}}_j\right|>k_{\mathrm{res}}|({\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{cd}}-{\stackrel{·}{I}}_{\max })-{\stackrel{·}{I}}_{\max }|$

则表明大差元件动作，否则表明大差元件不动作，其中k_res为大差元件比率制动系数，取0.8。 

与现有技术相比，本发明的有益效果在于： 

1.在制动量的计算过程中，消除了汲出电流的影响。且由于与相位接近，其相量差的幅值远小于现有典型制动量，在差动量不变的情况下大幅提高了现有母线保护区内故障有汲出电流流出时大差元件的灵敏度； 

2.正常情况或区外故障时，为不平衡电流本发明所提出的判据演化为 与常规判据相比，应用新型算法制动量相对于常规算法有所减小，但是由于为区外故障时的不平衡电流，在CT未饱和的情况下，的值非常小，母线差动保护仍能保证可靠不误动作； 

3.通过与典型的母线电流差动判据比较可得，区内故障时，现有典型判据和本发明提出的判据动作量相同，本发明提出的判据制动量不受母线汲出电流的影响，且小于现有判据的制动量因此，本发明提出的判据灵敏度高于现有判据；区外故障时，本发明提出的判据与现有判据具有基本相同的可靠性。 

附图说明

图1是现有技术中双母线接线区内故障存在汲出电流示意图； 

图2是本发明实施例中克服汲出电流对母线差动保护影响的方法流程图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。 

如图2，本发明提供一种克服汲出电流对母线差动保护影响的方法，对于双母线接线方式无需在分列运行时降低制动系数，对于有汲出电流的情况可自适应地提高母差保护在区内故障时的灵敏度，同时保证区外故障时的可靠性。 

克服汲出电流对母线差动保护影响的方法包括以下步骤： 

步骤1：支路电流信号采集与处理； 

步骤2：选取故障母线，并确定故障母线相连支路中幅值最大支路电流； 

步骤3：计算大差元件的差动电流和制动电流，并判断大差元件是否动作。 

所述步骤1包括以下步骤： 

步骤1-1：采集与母线连接的所有支路的电流采样值，并进行低通滤波，得到第j条支路第k次电流采样值i_j(k)，其中j＝1,2,…,n，n为与母线连接的支路总数； 

步骤1-2：对i_j(k)进行傅里叶变换得到第j条支路的电流相量的实部X_j和虚部Y_j，有： 

$X_j=\frac{1}{N}\left[2\underset{k=1}{\overset{N-1}{\Sigma }}{i}_j\left(k\right)\sin \left(k\frac{2\pi }{N}\right)\right]---\left(1\right)$

$Y_j=\frac{1}{N}\left[2\underset{k=1}{\overset{N-1}{\Sigma }}{i}_j\left(k\right)\cos \left(k\frac{2\pi }{N}\right)\right]---\left(2\right)$

其中，N为基波在一个周期内的采样点数； 

再通过实步X_j和虚部Y_j得到的幅值I_jM和相角θ_j，有： 

$I_{\mathrm{jM}}=\sqrt{\frac{X_j^2+Y_j^2}{2}}---\left(3\right)$

${\theta }_j=\mathrm{arctg}\frac{Y_j}{X_j}---\left(4\right)$

所述步骤2包括以下步骤： 

步骤2-1：计算小差元件的差动电流和制动电流； 

小差元件的差动电流和制动电流分别用I_cd小和I_zd小表示，有： 

其中，m为与单段母线相连接的所有支路数； 

步骤2-2：若某母线所对应的小差元件的差动电流和制动电流满足I_cd小＞k_res1I_zd小，则确定此母线为故障母线；其中k_res1为小差元件的比率制动系数，通常取为0.6； 

步骤2-3：选取确定的故障母线所连接支路中的幅值最大的支路电流

所述步骤3包括以下步骤： 

步骤3-1：计算大差元件差动电流，有： 

$I_{\mathrm{cd}}=\left|\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\stackrel{·}{I}}_j\right|---\left(7\right)$

其中，I_cd为大差元件差动电流； 

步骤3-2：计算大差元件的制动电流，有： 

$I_{\mathrm{zd}}=|({\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{cd}}-{\stackrel{·}{I}}_{\max })-{\stackrel{·}{I}}_{\max }|---\left(8\right)$

其中，I_zd为大差元件的制动电流；为大差元件差动电流相量，且

步骤3-3：判断大差元件是否动作，若满足比率制动判据I_cd＞k_resI_zd，即满足： 

$\left|\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\stackrel{·}{I}}_j\right|>k_{\mathrm{res}}|({\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{cd}}-{\stackrel{·}{I}}_{\max })-{\stackrel{·}{I}}_{\max }|---\left(9\right)$

则表明大差元件动作，否则表明大差元件不动作，其中k_res为大差元件比率制动系数，取0.8。 

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。