一種電流差動保護飽和判別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電流差動保護的區(qū)外故障飽和判別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電流互感器的飽和一般分為兩類：一類是穩(wěn)態(tài)飽和，即大容量短路穩(wěn)態(tài)對稱電流 引起的飽和；另一類是暫態(tài)飽和，即短路電流中含有非周期分量和鐵心存在剩磁而引起的 飽和。在電力系統(tǒng)中，由于電流互感器選擇不當(dāng)，或者由于系統(tǒng)容量不斷增加，使得故障時 電流互感器承載遠(yuǎn)超原設(shè)計的故障短路電流，造成電流互感器嚴(yán)重飽和。電流差動保護是 目前廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)繼電保護的一種功能元件，區(qū)外故障是否誤動取決于兩側(cè)互感器 飽和特性的差異以及差動保護抗飽和特性。目前數(shù)字化電流差動保護裝置一般都具有電流 互感器飽和判別功能，飽和判別一般基于傅里葉算法或者半波積分算法，通過判別電流互 感器在線性傳變區(qū)內(nèi)差動電流與制動電流的關(guān)系，判別故障位于區(qū)外還是區(qū)內(nèi)，若為區(qū)外 故障，則閉鎖差動保護。
[0003] 基于傅里葉算法或者半波積分算法的數(shù)據(jù)窗較長，區(qū)外嚴(yán)重故障電流互感器飽和 時容易受電流互感器非線性傳感區(qū)數(shù)據(jù)影響，無法準(zhǔn)確獲取線性傳感區(qū)故障特征信息，從 而影響飽和判別準(zhǔn)確度；另外，隨著配網(wǎng)保護的發(fā)展，測量CT應(yīng)用于保護的需求也進一步 加強，要求更高性能的飽和判據(jù)也日益急迫。
[0004] 為了不增加成本，但又不降低差動保護動作性能，保證區(qū)外故障差動保護的可靠 性，提高差動保護抗飽和能力成為目前亟需解決的難題，本發(fā)明基于此提出相應(yīng)的解決措 施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的，在于提供一種電流差動保護抗飽和的方法，用于解決區(qū)外故障電 流互感器嚴(yán)重飽和時差動保護可能誤動的問題。區(qū)內(nèi)故障時，本側(cè)電流與對側(cè)電流基本同 相位，差動電流與制動電流以及電壓同時變化；區(qū)外故障時，本側(cè)電流與對側(cè)電流基本反相 位，在電流互感器線性傳變內(nèi)無差流，但有制動電流變化量以及電壓變化量，電流互感器飽 和時，才開始出現(xiàn)差流。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007] (1)采用短數(shù)據(jù)窗快速算法計算差流變化量、制動電流變化量以及電壓變化量： 變化量是通過故障后的模擬量減去故障前的模擬量，得到故障分量，采用不大于三點的短 數(shù)據(jù)窗算法，快速獲取故障期間差流變化量、制動電流變化量以及電壓變化量，判斷故障期 間差動電流變化量與制動電流變化量、電壓變化量先后出現(xiàn)的順序，若故障時制動電流變 化量或者電壓變化量先于差動電流變化量出現(xiàn)，則基于指數(shù)型加權(quán)法，賦予各測量點測量 結(jié)果對應(yīng)權(quán)重，測量結(jié)果大于動作門檻則判為區(qū)外故障；
[0008] (2)采用半波積分算法計算差流變化量、制動電流變化量以及電壓變化量：變化 量是通過故障后的模擬量減去故障前的模擬量，得到故障分量，通過半波積分算法，獲取故 障期間差流變化量、制動電流變化量以及電壓變化量，判斷故障期間差動電流變化量與制 動電流變化量、電壓變化量先后出現(xiàn)的順序，若故障時制動電流變化量或者電壓變化量先 于差動電流變化量出現(xiàn)，則基于指數(shù)型加權(quán)法，賦予各測量點測量結(jié)果對應(yīng)權(quán)重，測量結(jié)果 大于動作門檻則判為區(qū)外故障；
[0009] (3)基于各側(cè)電流原始采樣值比值關(guān)系判別區(qū)外故障：正常負(fù)荷以及區(qū)外故障 時，本側(cè)電流與對側(cè)電流采樣值大小相等但方向相反，比值位于單位圓的180°點處，其比 值結(jié)果接近為-1，區(qū)外嚴(yán)重故障時，忽略負(fù)荷電流，在電流互感器的線性傳變區(qū)內(nèi)，兩側(cè)電 流采樣值完全反向且采樣值接近相等，比值位于單位圓的180°點處，當(dāng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時， 兩側(cè)電流采樣值基本同相，比值結(jié)果位于單位圓0°附近，區(qū)外故障飽和時，該點則從單位 圓180°處向原點移動，基于指數(shù)型加權(quán)法，賦予各測量點測量結(jié)果對應(yīng)權(quán)重，累加和大于 動作門檻則判為區(qū)外故障；
[0010] (4)采用傅氏穩(wěn)態(tài)量計算的差動電流與制動電流的向量關(guān)系判別區(qū)外故障：正常 負(fù)荷以及區(qū)外故障無飽和時，兩側(cè)電流基本反向且幅值相等，計算點位于單位圓的180°點 處，當(dāng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，本側(cè)電流與對側(cè)電流基本同相，相位關(guān)系位于0°處，區(qū)外故障飽和 時，該點則從180°處向原點處移動，基于此完成區(qū)外故障的判別；
[0011] (5)將短數(shù)據(jù)窗快速算法計算的區(qū)外故障判別結(jié)果、半波積分計算的區(qū)外故障判 別結(jié)果、原始采樣值計算的區(qū)外故障判別結(jié)果、傅氏穩(wěn)態(tài)量計算的差動電流與制動電流的 向量關(guān)系計算結(jié)果結(jié)合在一起，任一條件動作則判為區(qū)外故障。見圖3所示。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點是，綜合運用短數(shù)據(jù)窗、原始采樣值及穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)窗方案，基于指數(shù)型 加權(quán)法，綜合判斷故障性質(zhì)，最大可能在在獲取電流互感器線性傳變區(qū)內(nèi)的故障性質(zhì)特征， 實現(xiàn)區(qū)外故障準(zhǔn)確快速識別，本發(fā)明解決了當(dāng)前方案由于判別算法的數(shù)據(jù)窗較長而降低了 判別可靠性的問題，為電流差動保護采用各種特性的CT應(yīng)用提供一種理論依據(jù)。
【附圖說明】
[0013] 圖1是指數(shù)型加權(quán)曲線示意圖；
[0014] 圖2是單位圓不意圖；
[0015] 圖3是本發(fā)明邏輯示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細(xì)說明。
[0017] 見圖1，圖2, 一種電流差動保護抗飽和的方法，本發(fā)明特征在于，分別采用如下不 同方法進行綜合判別區(qū)外故障，實現(xiàn)電流互感器區(qū)外故障飽和的判別：
[0018] (1)采用短數(shù)據(jù)窗快速算法計算差流變化量、制動電流變化量以及電壓變化量： 變化量是通過故障后的模擬量減去故障前的模擬量，得到故障分量，采用不大于三點的短 數(shù)據(jù)窗算法，快速獲取故障期間差流變化量、制動電流變化量以及電壓變化量，判斷故障期 間差動電流變化量與制動電流變化量、電壓變化量先后出現(xiàn)的順序，若故障時制動電流變 化量或者電壓變化量先于差動電流變化量出現(xiàn)，則基于指數(shù)型加權(quán)法，賦予各測量點測量 結(jié)果對應(yīng)權(quán)重，測量結(jié)果大于動作門檻則判為區(qū)外故障；
[0019] (2)采用半波積分算法計算差流變化量、制動電流變化量以及電壓變化量：變化 量是通過故障后的模擬量減去故障前的模擬量，得到故障分量，通過半波積分算法，獲取故 障期間差流變化量、制動電流變化量以及電壓變化量，判斷故障期間差動電流變化量與制 動電流變化量、電壓變化量先后出現(xiàn)的順序，若故障時制動電流變化量或者電壓變化量先 于差動電流變化量出現(xiàn)，則基于指數(shù)型加權(quán)法，賦予各測量點測量結(jié)果對應(yīng)權(quán)重，測量結(jié)果 大于動作門檻則判為區(qū)外故障；
[0020] (3)基于各側(cè)電流原始采樣值比值關(guān)系判別區(qū)外故障：正常負(fù)荷以及區(qū)外故障 時，本側(cè)電流與對側(cè)電流采樣值大小相等但方向相反，比值位于單位圓的180°點處，其比 值結(jié)果接近為-1，區(qū)外嚴(yán)重故障時，忽略負(fù)荷電流，在電流互感器的線性傳變區(qū)內(nèi)，兩側(cè)電 流采樣值完全反向且采樣值接近相等，比值位于單位圓的180°點處，當(dāng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時， 兩側(cè)電流采樣值基本同相，比值結(jié)果位于單位圓0°附近，區(qū)外故障飽和時，該點則從單位 圓180°處向原點移動，基