專(zhuān)利名稱(chēng)：一種差動(dòng)保護(hù)的抗電流互感器飽和的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種克服電流互感器飽和影響的方法，特別涉及一種差動(dòng)保護(hù)的抗御電流互感器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)TA)飽和的方法。
背景技術(shù)：
差動(dòng)保護(hù)是變壓器、發(fā)電機(jī)、大型電動(dòng)機(jī)及母線等元件的主要保護(hù)手段，基本原理是反應(yīng)被保護(hù)元件各端流入電流和流出電流矢量和，在保護(hù)區(qū)內(nèi)故障，差動(dòng)回路中的電流值大于整定值，差動(dòng)保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作，而在保護(hù)區(qū)外故障，差動(dòng)保護(hù)則不應(yīng)動(dòng)作。
近年來(lái)，在電力系統(tǒng)運(yùn)行的大型發(fā)電機(jī)變壓器組多次發(fā)生以下異常情況①在區(qū)外故障切除后，因變壓器各側(cè)電流互感器暫態(tài)特性不同造成變壓器差動(dòng)保護(hù)或發(fā)電機(jī)變壓器組差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)；②兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)，當(dāng)一臺(tái)變壓器空載投入時(shí)產(chǎn)生和應(yīng)涌流，由于和應(yīng)涌流中的非周期分量引起另一臺(tái)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)變壓器組TA暫態(tài)誤差增大，造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。
大型發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)誤動(dòng)會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時(shí)甚至可能威脅電網(wǎng)穩(wěn)定。因此，分析上述問(wèn)題的原因并找到解決問(wèn)題的方法具有重要的意義。
將被保護(hù)對(duì)象看作一個(gè)節(jié)點(diǎn)，則流入或流出該節(jié)點(diǎn)的電流即定義為差電流 根據(jù)基耳霍夫定律，I·d=Σj=1NI·j,]]> 為各側(cè)電流。理論上，當(dāng)區(qū)外故障時(shí)，I·d=0,]]>保護(hù)裝置不動(dòng)作。但實(shí)際上由于電流互感器可能存在互感器變比、容量不同(特別是變壓器保護(hù))，剩磁不同都可能引起電流互感器暫態(tài)傳變誤差增大，使差動(dòng)回路中產(chǎn)生不平衡電流，嚴(yán)重時(shí)可造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。
因此采用措施減少TA暫態(tài)飽和對(duì)保護(hù)的影響、避免外部暫態(tài)穿越性電流造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)是實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)需要解決的主要矛盾。
技術(shù)方案本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能減少TA暫態(tài)飽和對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響、避免差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)同時(shí)又不犧牲差動(dòng)保護(hù)靈敏度的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種差動(dòng)保護(hù)抗TA飽和的方法，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和邏輯判斷等步驟，TA飽和檢測(cè)繼電器的檢測(cè)過(guò)程具體包括以下步驟①實(shí)時(shí)采集差動(dòng)回路中的各側(cè)電流 ②根據(jù)ΔI·d=ΔΣj=1NI·j]]>計(jì)算差流故障分量 根據(jù)ΔI·r=Δ12ΣJ=1N|I·j|]]>或ΔI·r=ΔMax|I1,I2···Ij|]]>計(jì)算制動(dòng)電流故障分量 式中， 為差電流的故障分量， 為制動(dòng)電流的故障分量，下同；③根據(jù)|ΔId|≥αIn|ΔId|≥K×|ΔIr|]]>判斷差流故障分量繼電器的動(dòng)作邏輯，α的取制值范圍為0.2-0.4，優(yōu)選為0.3；式中，In為基準(zhǔn)側(cè)二次額定電流，K為制動(dòng)系數(shù)，下同；④重復(fù)步驟①至步驟③M次，若有N次滿足步驟③條件則認(rèn)為差流故障分量繼電器繼電器動(dòng)作⑤根據(jù)|ΔIr|≥βIn判斷制動(dòng)電流故障分量繼電器的動(dòng)作邏輯；β取制值范圍為0.1-0.2，優(yōu)選為0.15；⑥重復(fù)步驟①、②和⑤M次，若有N次滿足步驟⑤條件則認(rèn)為制動(dòng)電流故障分量繼電器動(dòng)作；⑦故障區(qū)域判斷步驟若僅差流故障分量繼電器動(dòng)作或兩個(gè)繼電器動(dòng)作時(shí)間差不大于5ms則判定為區(qū)內(nèi)故障，否則判定為區(qū)外故障；⑧繼電器返回判斷步驟若判定為區(qū)外故障，判斷制動(dòng)電流故障分量消失從步驟①開(kāi)始重復(fù)判斷；若判定為區(qū)內(nèi)故障，差動(dòng)保護(hù)任務(wù)整組復(fù)歸后從步驟①開(kāi)始重復(fù)判斷。
上述制動(dòng)電流故障分量 的算法可以是ΔI·r=Δ12ΣJ=1N|I·j|]]>或ΔI·r=ΔMax|I1,I2···,Ij|.]]>本發(fā)明的原理是
TA是一種非線性鐵磁元件，其鐵芯飽和將導(dǎo)致傳變誤差增大，特別是角差增大，若不采取有效措施，僅靠差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)特性是很難抵御的?？紤]到①TA正常工作在線性區(qū)，由線性區(qū)過(guò)渡到非線性區(qū)至少5～10ms；②對(duì)于差動(dòng)保護(hù)而言，當(dāng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，差流故障分量與制動(dòng)電流故障分量同時(shí)出現(xiàn)；當(dāng)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，先出現(xiàn)制動(dòng)電流故障分量、后出現(xiàn)差流故障分量，其時(shí)間差大于TA過(guò)渡時(shí)間，即不小于5ms。
根據(jù)上述分析，本發(fā)明設(shè)置了差流故障分量繼電器和制動(dòng)電流故障分量繼電器進(jìn)行兩個(gè)邏輯判斷，以差流故障分量繼電器和制動(dòng)電流故障分量繼電器動(dòng)作時(shí)間差為基本判據(jù)，并采用多判據(jù)協(xié)同技術(shù)，能在TA進(jìn)入飽和前快速可靠地判定區(qū)內(nèi)外故障，抵御TA飽和對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響。
本方法實(shí)施簡(jiǎn)單，物理意義清晰，在不降低差動(dòng)保護(hù)靈敏度的前提下使抗TA飽和性能同時(shí)得到保證。


圖1是本發(fā)明的程序流程2是本發(fā)明實(shí)施例1發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置比率差動(dòng)保護(hù)程序流程3是本發(fā)明實(shí)施例1發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置A相比率差動(dòng)保護(hù)程序流程圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明已用于實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)等元件的差動(dòng)保護(hù)，下面以發(fā)電機(jī)保護(hù)為例作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例1一種差動(dòng)保護(hù)抗TA飽和的方法，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和邏輯判斷等步驟，TA飽和檢測(cè)繼電器的檢測(cè)過(guò)程包括以下步驟，見(jiàn)圖1，由于差動(dòng)繼電器三相邏輯相同，因此圖中僅描述了A相實(shí)施步驟①實(shí)時(shí)采集差動(dòng)回路中的各側(cè)電流 ②根據(jù)ΔI·d=ΔΣj=1NI·j]]>計(jì)算差流故障分量 根據(jù)ΔI·r=Δ12ΣJ=1N|I·j|]]>計(jì)算制動(dòng)電流故障分量 式中， 為差電流的故障分量， 為制動(dòng)電流的故障分量，下同；
③根據(jù)|ΔId|≥0.3In|ΔId|≥K×|ΔIr|]]>判斷差流故障分量繼電器的動(dòng)作邏輯；式中，In為基準(zhǔn)側(cè)二次額定電流，K為制動(dòng)系數(shù)，下同；④重復(fù)步驟①至步驟③M次，若有N次滿足步驟③條件則認(rèn)為差流故障分量繼電器繼電器動(dòng)作；⑤根據(jù)|ΔIr|≥0.15In判斷制動(dòng)電流故障分量繼電器的動(dòng)作邏輯；⑥重復(fù)步驟①、②和⑤M次，若有N次滿足步驟⑤條件則認(rèn)為制動(dòng)電流故障分量繼電器動(dòng)作；⑦故障區(qū)域判斷步驟若僅差流故障分量繼電器動(dòng)作或兩個(gè)繼電器動(dòng)作時(shí)間差不大于5ms則判定為區(qū)內(nèi)故障，否則判定為區(qū)外故障；⑧繼電器返回判斷步驟若判定為區(qū)外故障，判斷制動(dòng)電流故障分量消失從步驟①開(kāi)始重復(fù)判斷；若判定為區(qū)內(nèi)故障，差動(dòng)保護(hù)任務(wù)整組復(fù)歸后從步驟①開(kāi)始重復(fù)判斷。
本步驟采取了基于故障分量的采樣值算法，該方法可有效抵御TA飽和對(duì)差動(dòng)保護(hù)等快速保護(hù)的影響，且對(duì)于可能出現(xiàn)的個(gè)別采樣壞數(shù)據(jù)有天然的免疫力。
故障區(qū)域判斷步驟中若僅差流故障分量繼電器動(dòng)作或兩個(gè)繼電器動(dòng)作時(shí)間差不大于5ms則判定為區(qū)內(nèi)故障，定義為‘同步’；否則判定為區(qū)外故障定義為“非同步”。
上述步驟，我們定義為基于“綜合時(shí)差法”的同步繼電器。
本實(shí)施例中差動(dòng)保護(hù)邏輯見(jiàn)圖2，包括①常規(guī)比率差動(dòng)繼電器、同步繼電器的初始化；②差動(dòng)繼電器啟動(dòng)條件判斷為保證保護(hù)可靠啟動(dòng)，當(dāng)差電流突變量、差電流常量及同步繼電器任何一個(gè)滿足條件，則保護(hù)啟動(dòng)；③分相差動(dòng)邏輯判斷A、B、C三相分相判斷，三相邏輯完全相同，具體見(jiàn)圖3；④同步繼電器返回判斷若同步繼電器判定為區(qū)外故障，判斷制動(dòng)電流故障分量消失則再次投入同步繼電器，保證區(qū)外轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障，同步繼電器即時(shí)動(dòng)作；⑤差動(dòng)繼電器整組復(fù)歸判斷。
本實(shí)施例中分相比率差動(dòng)保護(hù)邏輯見(jiàn)圖3，包括
①若直接發(fā)生區(qū)內(nèi)故障，則常規(guī)比率差動(dòng)繼電器、同步繼電器都動(dòng)作，保護(hù)快速出口；②若發(fā)生區(qū)外故障，TA沒(méi)有飽和，則常規(guī)比率差動(dòng)繼電器、同步繼電器都不動(dòng)作，保護(hù)可靠閉鎖；③若發(fā)生區(qū)外故障，TA發(fā)生暫態(tài)或穩(wěn)態(tài)飽和，則常規(guī)比率差動(dòng)繼電器動(dòng)作、同步繼電器不動(dòng)作，由于TA飽和必然產(chǎn)生二次或三次諧波，經(jīng)諧波檢測(cè)后保護(hù)可靠閉鎖；④若先發(fā)生區(qū)外故障且TA暫態(tài)飽和，隨后又發(fā)生區(qū)內(nèi)故障，則常規(guī)比率差動(dòng)繼電器可能一直動(dòng)作，而同步繼電器僅在發(fā)生區(qū)內(nèi)故障后動(dòng)作，可有效保證比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的正確性。
根據(jù)上面的描述可以知道，根據(jù)基于“綜合時(shí)差法”的同步繼電器的判斷結(jié)果，對(duì)比率差動(dòng)繼電器的邏輯進(jìn)行重新組合，可有效抵御TA飽和對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響，大大提高了差動(dòng)保護(hù)的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種差動(dòng)保護(hù)抗TA飽和的方法，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和邏輯判斷等步驟，其特征是，TA飽和檢測(cè)繼電器的檢測(cè)過(guò)程具體包括以下步驟①實(shí)時(shí)采集差動(dòng)回路中的各側(cè)電流 ②根據(jù)ΔI·d=ΔΣj=1NI·j]]>計(jì)算差流故障分量 根據(jù)ΔI·r=Δ12ΣJ=1N|I·j|]]>計(jì)算制動(dòng)電流故障分量 ③根據(jù)|ΔId|≥αIn|ΔId|K×|ΔIr|]]>判斷差流故障分量繼電器的動(dòng)作邏輯；④重復(fù)步驟①至步驟③M次，若有N次滿足步驟③條件則認(rèn)為差流故障分量繼電器動(dòng)作；⑤根據(jù)|ΔIr|≥βIn判斷制動(dòng)電流故障分量繼電器的動(dòng)作邏輯；⑥重復(fù)步驟①、②和⑤M次，若有N次滿足步驟⑤條件則認(rèn)為制動(dòng)電流故障分量繼電器動(dòng)作；⑦故障區(qū)域判斷步驟若僅差流故障分量繼電器動(dòng)作或兩個(gè)繼電器動(dòng)作時(shí)間差不大于5ms則判定為區(qū)內(nèi)故障，否則判定為區(qū)外故障；⑧繼電器返回判斷步驟若判定為區(qū)外故障，判斷制動(dòng)電流故障分量消失從步驟①開(kāi)始重復(fù)判斷；若判定為區(qū)內(nèi)故障，差動(dòng)保護(hù)任務(wù)整組復(fù)歸后從步驟①開(kāi)始重復(fù)判斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種差動(dòng)保護(hù)抗TA飽和的方法，其特征是，步驟②中計(jì)算制動(dòng)電流故障分量方法為ΔI·r=ΔMax|I1,I2..,Ij|.]]>
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種差動(dòng)保護(hù)抗TA飽和的方法，其特征是，步驟③的|ΔId|≥αIn中的α的取制值范圍為0.2-0.4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種差動(dòng)保護(hù)抗TA飽和的方法，其特征是，步驟⑤的|ΔIr|≥βIn中的β的取制值范圍為0.1-0.2。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種差動(dòng)保護(hù)抗TA飽和的方法，其特征是，差流故障分量繼電器門(mén)檻電流為|ΔId|≥0.3In。
6.根據(jù)權(quán)利4所述的一種差動(dòng)保護(hù)抗TA飽和的方法，其特征是，制動(dòng)電流故障分量繼電器門(mén)檻電流為|ΔIr|≥0.15In。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種差動(dòng)保護(hù)的抗御電流互感器飽和的方法，目的就是為了提供一種能減少TA暫態(tài)飽和對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響、避免差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)同時(shí)又不犧牲差動(dòng)保護(hù)靈敏度的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種差動(dòng)保護(hù)抗TA飽和的方法，TA飽和檢測(cè)繼電器的檢測(cè)過(guò)程具體包括以下步驟實(shí)時(shí)采集差動(dòng)回路中的各側(cè)電流；計(jì)算差流故障分量；計(jì)算制動(dòng)電流故障分量；判斷差流故障分量繼電器的動(dòng)作邏輯；重復(fù)上述步驟M次，若有N次滿足條件則認(rèn)為差流故障分量繼電器動(dòng)作；判斷制動(dòng)電流故障分量繼電器的動(dòng)作邏輯；重復(fù)步驟M次，若有N次滿足步驟條件則認(rèn)為制動(dòng)電流故障分量繼電器動(dòng)作；故障區(qū)域判斷步驟；繼電器返回判斷步驟。
文檔編號(hào)H02H7/06GK1787313SQ20051009544
公開(kāi)日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月16日
發(fā)明者田偉 申請(qǐng)人:田偉