本發(fā)明涉及繼電保護(hù)中的母線保護(hù)領(lǐng)域，尤其是一種基于拓?fù)浼s束的雙母單分段母聯(lián)ct斷線的處理方法。

背景技術(shù)：

電流互感器(currenttransformer，ct)作為一次回路電流信息的測(cè)量裝置，在電網(wǎng)中大量應(yīng)用，為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)備提供原始數(shù)據(jù)，保障電力系統(tǒng)的安全。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)ct斷線故障。母聯(lián)(分段)ct斷線后，根據(jù)其大差無流，母聯(lián)(分段)兩側(cè)母線小差有流的電氣特性，以往母線保護(hù)常采取以下處理方式：

(1)將ct斷線的母聯(lián)(分段)兩側(cè)母線作為互聯(lián)母線處理；母聯(lián)(分段)ct斷線后的電氣特性與母線互聯(lián)后的電氣特性及其相似，將兩側(cè)母線作為互聯(lián)母線處理，消除母聯(lián)(分段)ct斷線對(duì)于差流的影響，但由于互聯(lián)處理是將兩段母線當(dāng)作一條母線處理，因此發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，母線保護(hù)同時(shí)切除兩條母線上的所有斷路器，擴(kuò)大故障范圍；

(2)報(bào)母聯(lián)(分段)ct斷線告警，發(fā)生斷線相母線保護(hù)區(qū)內(nèi)故障時(shí)，先跳母聯(lián)(分段)，延時(shí)100ms后選擇故障母線；先跳母聯(lián)，起到了隔離故障的作用，100ms的延時(shí)保證了母聯(lián)斷路器能夠完全跳開，之后再根據(jù)差流特性去選擇故障母線。但對(duì)于雙母單分段的接線方式而言，若發(fā)生與ct斷線母聯(lián)(分段)不相鄰的母線發(fā)生故障，裝置會(huì)切除非故障母線的母聯(lián)(分段)，擴(kuò)大了故障的范圍，改變了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，不利于故障分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種基于拓?fù)浼s束的雙母單分段母聯(lián)ct斷線的處理方法，能夠?qū)^(qū)內(nèi)故障正確響應(yīng)，不擴(kuò)大故障范圍，不誤跳無故障母線，確保用電安全，減小母線故障對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)及用戶的影響。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于拓?fù)浼s束的雙母單分段母聯(lián)ct斷線的處理方法，包括如下步驟：

(1)設(shè)置雙母單分段接線方式，母線保護(hù)裝置的保護(hù)范圍為i、ii、iii三段母線；

(2)在裝置未互聯(lián)時(shí)，計(jì)算出大差a相差流為零，i母及ii母小差a相均有差流，表明i、ii母之間的母聯(lián)1發(fā)生a相ct斷線，母線保護(hù)裝置發(fā)出“母聯(lián)1ct斷線”告警信號(hào)；

(3)若ct斷線的母聯(lián)1非相鄰母線即iii母發(fā)生區(qū)內(nèi)a相故障，三條母線均存在差流，利用基爾霍夫電流定律，對(duì)于i、ii母線構(gòu)成的小區(qū)1，其有效區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)差流應(yīng)為除去母聯(lián)1以外，i、ii母上所有相關(guān)斷路器的電流之和；

id1a＝id1a+id2a＝0(1-8)

其中，id1a為小區(qū)1對(duì)應(yīng)差流，id1a為i母小差電流，id2a為ii母小差電流；消除了母聯(lián)1的影響后，小區(qū)1的整體差流為零，結(jié)合母聯(lián)1ct斷線的特征，認(rèn)為故障發(fā)生在小區(qū)1以外區(qū)域，裝置閉鎖i、ii母差動(dòng)，跳開iii母上所有支路斷路器，切除故障。

優(yōu)選的，步驟(1)中，裝置未互聯(lián)指沒有互聯(lián)壓板投入或沒有支路刀閘雙跨。

優(yōu)選的，步驟(2)中，若發(fā)生母聯(lián)1ct斷線，則對(duì)應(yīng)電氣量關(guān)系如下：

ida＝0(1-1)

id1a＞ictdx(1-2)

id2a＞ictdx(1-3)

id3a＝0(1-4)

id1a＝0(1-5)

其中，ida為大差電流，id1a為i母小差電流，id2a為ii母小差電流，id3a為iii母小差電流，ictdx為ct斷線定值電流，id1a為小區(qū)1對(duì)應(yīng)差流；母聯(lián)作為兩段母線的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，其電流只計(jì)入小差計(jì)算，不計(jì)入大差計(jì)算，在母線僅有母聯(lián)ct斷線時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出大差無流，小差有流的特性；根據(jù)公式(1-1)、(1-2)和(1-3)，可以得出母線區(qū)內(nèi)大差無流，母聯(lián)1兩側(cè)i、ii母小差有差流，母線保護(hù)裝置發(fā)出“母聯(lián)1ct斷線”告警信號(hào)。

優(yōu)選的，步驟(3)中，若ct斷線的母聯(lián)1非相鄰母線即iii母發(fā)生區(qū)內(nèi)a相故障，故障點(diǎn)短路電流為ifault，根據(jù)電路拓?fù)浼s束關(guān)系，故障后，故障電流從母聯(lián)1流過，對(duì)應(yīng)的電氣量關(guān)系如下：

ida＝id3a＝ifault＞icd(1-6)

|id1a|＝|id2a|＞0(1-7)

故障后，三條母線均存在差流，無法進(jìn)行故障母線的選擇；根據(jù)基爾霍夫電流定律，對(duì)于小區(qū)1，其有效區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)差流應(yīng)為除去母聯(lián)1以外，i、ii母上所有相關(guān)斷路器的電流之和；

id1a＝id1a+ia2a＝0(1-8)

其中，ida為大差電流，id3a為iii母小差電流，icd為差動(dòng)電流定值，id1a為i母小差電流，id2a為ii母小差電流，id1a為小區(qū)1對(duì)應(yīng)差流；公式(1-8)表明，消除了母聯(lián)1的影響后，小區(qū)1的整體差流為零，結(jié)合母聯(lián)1ct斷線的特征，認(rèn)為故障發(fā)生在小區(qū)1以外區(qū)域，裝置閉鎖i、ii母差動(dòng)，跳開iii母上所有支路斷路器，切除故障。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明能夠解決在雙母單分段母線接線方式下，母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)發(fā)生ct斷線時(shí)，若發(fā)生與ct斷線母聯(lián)不相鄰的母線故障，并且有故障電流從ct斷線的母聯(lián)流過時(shí)，由于大差及三條母線小差均表現(xiàn)出差流，而導(dǎo)致三條母線均動(dòng)作，造成母線保護(hù)失去選擇性，誤跳非故障母線，擴(kuò)大故障范圍的問題；本發(fā)明在母聯(lián)(分段)ct斷線后，母線保護(hù)裝置對(duì)區(qū)內(nèi)故障正確響應(yīng)，不擴(kuò)大故障范圍，不誤跳無故障母線，確保用電安全，減小母線故障對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)及用戶的影響。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的雙母單分段接線示意圖。

圖2是母聯(lián)ct斷線后繼而故障未用本發(fā)明方法處理，裝置動(dòng)作跳閘的波形示意圖。包含支路跳閘開關(guān)量及支路1(母聯(lián)1)、支路3、支路13、支路14、支路20(分段)、支路21(母聯(lián)2)c相電流波形，i、ii、iii母小差差流及大差差流波形。

圖3是使用本發(fā)明的母線ct斷線后故障裝置動(dòng)作跳閘的波形示意圖。包含支路跳閘開關(guān)量及支路1(母聯(lián)1)、支路3、支路13、支路14、支路20(分段)、支路21(母聯(lián)2)c相電流波形，包含i、ii、iii母小差差流及大差差流波形。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種基于拓?fù)浼s束的雙母單分段母聯(lián)ct斷線的處理方法，包括如下步驟：

(1)設(shè)置雙母單分段接線方式，母線保護(hù)裝置的保護(hù)范圍為i、ii、iii三段母線；

(2)在裝置未互聯(lián)時(shí)，計(jì)算出大差a相差流為零，i母及ii母小差a相均有差流，表明i、ii母之間的母聯(lián)1發(fā)生a相ct斷線，母線保護(hù)裝置發(fā)出“母聯(lián)1ct斷線”告警信號(hào)；

(3)若ct斷線的母聯(lián)1非相鄰母線即iii發(fā)生區(qū)內(nèi)a相故障，三條母線均存在差流，利用基爾霍夫電流定律，對(duì)于i、ii母線構(gòu)成的小區(qū)1，其有效區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)差流應(yīng)為除去母聯(lián)1以外，i、ii母上所有相關(guān)斷路器的電流之和；

id1a＝id1a+id2a＝0(1-8)

其中，id1a為小區(qū)1對(duì)應(yīng)差流，id1a為i母小差電流，id2a為ii母小差電流；消除了母聯(lián)1的影響后，小區(qū)1的整體差流為零，結(jié)合母聯(lián)1ct斷線的特征，認(rèn)為故障發(fā)生在小區(qū)1以外區(qū)域，裝置閉鎖i、ii母差動(dòng)，跳開iii母上所有支路斷路器，切除故障。

母線保護(hù)裝置的主保護(hù)為基于基爾霍夫原理的差動(dòng)保護(hù)，利用整體大差和各個(gè)母線的小差的電氣特性，區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障和選擇故障母線。

雙母單分段接線方式下，母線保護(hù)裝置的保護(hù)范圍為i、ii、iii三段母線。母線保護(hù)范圍內(nèi)，母聯(lián)(分段)不參與大差計(jì)算，只參與相鄰母線的小差計(jì)算。以a相為例，在裝置未互聯(lián)(沒有互聯(lián)壓板投入或沒有支路刀閘雙跨)時(shí)，計(jì)算出大差a相差流為零，i母及ii母小差a相均有差流，此電氣量特征表明i、ii母之間的母聯(lián)1發(fā)生ct斷線。以此為前提，母線發(fā)生位于iii母的k1點(diǎn)a相故障，差動(dòng)保護(hù)大差及三條母線小差a相差流均會(huì)大于定值，使得三條母線差動(dòng)全部滿足動(dòng)作條件。

利用電路拓?fù)浼s束關(guān)系作為理論基礎(chǔ)，研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)生母聯(lián)(分段)ct斷線時(shí)，若將母聯(lián)兩側(cè)母線作為一個(gè)整體區(qū)間，基于基爾霍夫電流定律減除母聯(lián)ct電氣量對(duì)整體區(qū)間差流的影響，可以得出，ct斷線的母聯(lián)(分段)相鄰兩側(cè)母線，在非相鄰母線發(fā)生同相故障時(shí)，這一整體區(qū)間內(nèi)差流為零。

本發(fā)明將雙母單分段母線接線方式下的三條母線，利用組合理論，兩兩為一組，形成三個(gè)區(qū)間，分別定義如下：

小區(qū)1：包含范圍i、ii母；對(duì)應(yīng)差流用id1a、id1b、id1c表示；

小區(qū)2：包含范圍i、iii母；對(duì)應(yīng)差流用id2a、id2b、id2c表示；

小區(qū)3：包含范圍ii、iii母；對(duì)應(yīng)差流用id3a、id3b、id3c表示；

大差電流為：ida、idb、idc；

i母小差：id1a、id1b、id1c；

ii母小差：id2a、id2b、id2c；

iii母小差：id3a、id3b、id3c；

母聯(lián)1電流：im1a、im1b、im1c；

母聯(lián)2電流：im2a、im2b、im2c；

分段電流：im3a、im3b、im3c；

ct斷線定值：ictdx；

差動(dòng)電流定值：icd；

雙母單分段母線結(jié)構(gòu)中，以a相為例，若發(fā)生母聯(lián)1a相ct斷線，則對(duì)應(yīng)電氣量關(guān)系如下：

ida＝0(1-1)

id1a＞ictdx(1-2)

id2a＞ictdx(1-3)

id3a＝0(1-4)

id1a＝0(1-5)

母聯(lián)作為兩段母線的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，其電流只計(jì)入小差計(jì)算，不計(jì)入大差計(jì)算，在母線僅有母聯(lián)ct斷線時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出大差無流，小差有流的特性；根據(jù)公式(1-1)、(1-2)和(1-3)，可以得出母線區(qū)內(nèi)大差無流，母聯(lián)1兩側(cè)i、ii母小差有差流，母線保護(hù)裝置發(fā)出“母聯(lián)1ct斷線”告警信號(hào)。

若ct斷線的母聯(lián)1非相鄰母線即iii母發(fā)生區(qū)內(nèi)a相故障(故障點(diǎn)短路電流為ifault)，根據(jù)電路拓?fù)浼s束關(guān)系，故障后，故障電流從母聯(lián)1流過，對(duì)應(yīng)的電氣量關(guān)系如下：

故障后，故障電流從母聯(lián)1流過：

ida＝id3a＝ifault＞icd(1-6)

|id1a|＝|id2a|＞0(1-7)

故障后，三條母線均存在差流，無法進(jìn)行故障母線的選擇。通過利用基爾霍夫電流定律，對(duì)于小區(qū)1，其有效區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)差流應(yīng)為除去母聯(lián)1以外，i、ii母上所有相關(guān)斷路器的電流之和。

id1a＝id1a+id2a＝0(1-8)

公式(1-8)表明，消除了母聯(lián)1的影響后，小區(qū)1的整體差流為零，結(jié)合母聯(lián)1ct斷線的特征，認(rèn)為故障發(fā)生在小區(qū)1以外區(qū)域，裝置閉鎖i、ii母差動(dòng)，跳開iii母上所有支路斷路器，切除故障。

綜合上述分析，非相鄰母線發(fā)生故障時(shí)，小區(qū)1區(qū)域差流為零。在發(fā)生母聯(lián)(分段)ct斷線后，繼而發(fā)生區(qū)內(nèi)同相故障時(shí)，將小區(qū)差流作為ct斷線的母聯(lián)兩側(cè)母線差動(dòng)動(dòng)作的必要條件之一。通過這種約束關(guān)系，能夠在雙母單分段接線方式下解決母聯(lián)(分段)ct斷線后區(qū)內(nèi)故障的選擇故障母線的困難，確保保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性。

圖1所示的是雙母單分段接線用例，圖中支路13在i母、支路3在iii母、支路14在ii母、支路1為母聯(lián)1、支路20為分段、支路21為母聯(lián)2。支路極性指向i母，母聯(lián)1、分段極性指向i母，母聯(lián)2極性指向iii母。

利用rtds(realtimedigitalsimulator)仿真模擬系統(tǒng)母聯(lián)2c相ct斷線后，發(fā)生i母區(qū)內(nèi)c相故障并將故障保持，驗(yàn)證本發(fā)明方法對(duì)保護(hù)行為的影響。

模擬母聯(lián)2c相ct斷線，如圖2及圖3中模擬量第63通道所示。待裝置報(bào)出母聯(lián)2ct斷線后，模擬iii母區(qū)內(nèi)c相故障，此時(shí)各個(gè)差流分別為：

|idc|＝|i3c+i13c+i14c|≈15.6a(1-9)

|id1c|＝|i13c+i1c+i20c|≈15.6a(1-10)

|id2c|＝|i14c-i1c-i21c|≈12.5a(1-11)

|id3c|＝|i3c+i21c-i20c|≈12.5a(1-12)

|id2c|＝|id2c+id3c|≈0a(1-13)

根據(jù)公式(1-9)至公式(1-13)，結(jié)合比例制動(dòng)原理，在母聯(lián)2ct斷線后，發(fā)生非相鄰母線故障，未使用本發(fā)明處理時(shí)，裝置無延時(shí)跳母聯(lián)1、支路13、分段斷路器，由于故障保持，ii母、iii母差動(dòng)動(dòng)作，延時(shí)跳支路13、支路14，誤跳故障母線；使用本發(fā)明處理方法使得裝置無延時(shí)跳母聯(lián)1、支路13、分段斷路器，利用小區(qū)2差流為零的特征，閉鎖ii母、iii母，做到不誤跳非故障母線。比較圖2、圖3可以得出，本發(fā)明方法能夠確保裝置動(dòng)作的正確性。

盡管本發(fā)明就優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了示意和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要不超出本發(fā)明的權(quán)利要求所限定的范圍，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變化和修改。