專利名稱：自適應(yīng)加權(quán)式母線差動保護方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及母線差動保護方法與裝置，尤其涉及母線差動保護的電流互感器(TA)飽和識別方法。
電流互感器飽和問題一直是影響低阻抗型母線保護正確動作的主要問題?，F(xiàn)有投入運行的母線差動保護中，為防止母線區(qū)外故障TA發(fā)生飽和時保護誤動，采用的主要方法有中阻抗方法和瞬時值差動方法。中阻抗方法的整定及調(diào)試比較麻煩，而且由于難以用微機實現(xiàn)，對于非固定連接的主接線方式，當運行方式發(fā)生改變時，只能根據(jù)隔離開關(guān)的輔助觸點位置直接對TA二次回路進行切換，遠沒有微機保護用軟件切換安全可靠。而瞬時值差動方法是利用重復(fù)判決方法實現(xiàn)TA飽和判別，在系統(tǒng)各電源之間功角差較大或短路點處有較大過渡電阻等情況下發(fā)生母線區(qū)內(nèi)故障時，瞬時值差動元件一周波內(nèi)的動作點數(shù)很可能無法滿足保護動作要求，所以保護存在慢動甚至拒動的問題。
本發(fā)明目的是提供一種母線差動保護的電流互感器(TA)飽和識別方法，使其具有很強的抗TA飽和能力，區(qū)內(nèi)故障和轉(zhuǎn)換性故障(故障由母線區(qū)外轉(zhuǎn)至區(qū)內(nèi))時的動作速度快，抗過渡電阻能力強，而且保護性能不受故障前系統(tǒng)功角關(guān)系的影響。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種母線差動保護方法，利用工頻變化量電壓的浮動門坎自適應(yīng)地開放加權(quán)判據(jù)，其判據(jù)為Δu＞0.05UN+ΔUT，(式中UN為額定電壓，ΔUT為電壓浮動門坎)，其特征是利用工頻變化量電壓元件和工頻變化量阻抗元件動作的相對時序關(guān)系識別TA飽和，以工頻變化量電壓元件作為判據(jù)的開放條件，賦予差流工頻變化量和工頻變化量阻抗元件不同時間動作點以不同的權(quán)值，在加權(quán)值寄存器T上累加各動作點的權(quán)值，最后以此加權(quán)值的大小決定保護的動作。
本發(fā)明方法的實現(xiàn)一種自適應(yīng)加權(quán)式母線差動保護裝置，是由模擬量和開關(guān)量采樣電路，輸入輸出控制接口芯片(I/O芯片)、數(shù)字信號處理芯片(DSP芯片)、微處理器(CPU)組成，模數(shù)轉(zhuǎn)換和接口芯片連接DSP芯片的數(shù)據(jù)端口，DSP芯片與CPU芯片及輸出控制接口芯片的數(shù)據(jù)端和控制端相連接，輸出控制接口芯片實現(xiàn)信號輸出和跳閘輸出。
當發(fā)生母線區(qū)內(nèi)故障時，工頻變化量電壓元件和工頻變化量差流元件基本同時動作，而發(fā)生母線區(qū)外故障時，由于故障起始TA尚未進入飽和，差流工頻變化量和工頻變化量阻抗元件動作滯后于工頻變化量電壓元件。利用這一特點構(gòu)成TA飽和識別判據(jù)以工頻變化量電壓元件作為判據(jù)的開放條件，賦予差流工頻變化量和工頻變化量阻抗元件不同時間動作點以不同的權(quán)值，在加權(quán)值寄存器T上累加各動作點的權(quán)值，最后以此加權(quán)值的大小決定保護是否動作。此判據(jù)充分利用了飽和TA差動電流不同于區(qū)內(nèi)故障差流的特點，具有很強的抗TA飽和能力，而且實現(xiàn)起來非常簡單。
本發(fā)明的特點是采用該方法和裝置實現(xiàn)的微機母線保護具有很強的抗TA飽和能力，區(qū)內(nèi)故障和轉(zhuǎn)換性故障(故障由母線區(qū)外轉(zhuǎn)至區(qū)內(nèi))時的動作速度很快(一般小于10ms)，抗過渡電阻能力強，而且保護性能完全不受故障前系統(tǒng)功角關(guān)系的影響。本發(fā)明容易實現(xiàn)，工作可靠。
以下結(jié)合附圖并通過實施例對本發(fā)明作進一步說明

圖1為本發(fā)明方法的程序框2為電路框3為圖2的電路圖如圖1所示，本發(fā)明主要利用工頻變化量電壓元件和工頻變化量阻抗元件動作的相對時序關(guān)系識別TA飽和1、利用工頻變化量電壓的電壓浮動門坎自適應(yīng)地開放加權(quán)算法，其判據(jù)為Δu＞0.05UN+ΔUT(式中UN為額定電壓，ΔUT為電壓浮動門坎)。這種開放元件具有動作速度快，抗干擾能力強和不受系統(tǒng)振蕩影響等優(yōu)點，特別有利于精確地開放加權(quán)算法的計算區(qū)間。
2、由于故障分量僅由施加于故障點的一個電動勢產(chǎn)生，所以發(fā)生母線區(qū)內(nèi)故障時，工頻變化量電壓Δu和工頻變化量差流∑Δi的比值基本保持一常數(shù)(即所有連接于母線上的線路或元件的并聯(lián)等值阻抗，這里Δu和∑Δi都取瞬時值)；而發(fā)生母線區(qū)外故障，故障起始TA尚未進入飽和時，差流工頻變化量∑Δi較小，Δu/∑Δi很大；當TA進入飽和時，差流工頻變化量∑Δi迅速增大，Δu/∑Δi減小。利用這個特點可以構(gòu)成工頻變化量阻抗元件，即當Δu/∑Δi＜UN/Icdzd時(UN為系統(tǒng)額定電壓，Icdzd為差流整定值)，工頻變化量阻抗元件動作，而當Δu/∑Δi＞UN/Icdzd，工頻變化量阻抗元件返回。
3、利用故障分量構(gòu)成工頻變化量比例差動元件，這種差動元件具有一般工頻變化量保護的抗過渡電阻能力強的特點，而且其性能完全不受故障前系統(tǒng)功角關(guān)系的影響。
4、以上述由浮動門坎構(gòu)成的工頻變化量電壓元件作為判據(jù)的開放條件，賦予差流工頻變化量和工頻變化量阻抗元件不同時間動作點以不同的權(quán)值，在加權(quán)值寄存器T上累加各動作點的權(quán)值，最后以此加權(quán)值的大小決定保護是否動作，圖1中Tz為加權(quán)值的動作門坎，根據(jù)采樣頻率等參數(shù)設(shè)定Tz值。并同時滿足工頻量大于一門坎值時，保護動作。
該原理的軟件框圖如圖1所示，實現(xiàn)該原理的微機母線保護裝置，由微處理器CPU、數(shù)字信號處理器件DSP、交流插件AC、A/D轉(zhuǎn)換器件、開關(guān)量輸入輸出電路和電源等組成。其中CPU和DSP共同完成保護各項判據(jù)的計算判斷工作；交流插件和A/D轉(zhuǎn)換器件負責向CPU提供母線上所有連接元件的電流和母線電壓采樣值；開關(guān)量輸入電路采集各支路的刀閘位置和保護投入壓板狀態(tài)等信息；開關(guān)量輸出電路驅(qū)動信號及出口繼電器，硬件框圖如圖2所示。
圖3為CPU板的電氣原理圖。圖中由AD7863完成各種模擬量的采樣接口芯片，XC95108實現(xiàn)開關(guān)量輸入，采樣數(shù)據(jù)和開關(guān)量信號送至DSP芯片ADSP-2181，由它完成保護各項判據(jù)的數(shù)值計算，并將計算結(jié)果經(jīng)過串口傳至CPU芯片MC68332，由其完成圖1的各項判斷的邏輯關(guān)系運算，并最終驅(qū)動輸出接口芯片XC95108實現(xiàn)信號輸出和跳閘輸出。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)加權(quán)式母線差動保護方法，利用工頻變化量電壓的浮動門坎自適應(yīng)地開放加權(quán)判據(jù)，其判據(jù)為Δu＞0.05UN+ΔUY，其特征是利用工頻變化量電壓元件和工頻變化量阻抗元件動作的相對時序關(guān)系識別TA飽和，以工頻變化量電壓元件作為判據(jù)的開放條件，賦予差流工頻變化量和工頻變化量阻抗元件不同時間動作點以不同的權(quán)值，在加權(quán)值寄存器T上累加各動作點的權(quán)值，最后以此加權(quán)值的大小決定保護的動作。
2.由權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)加權(quán)式母線差動保護方法，其中的工頻變化量阻抗元件是利用發(fā)生母線區(qū)內(nèi)故障時，工頻變化量電壓Δu和工頻變化量差流∑Δi的比值基本保持一常數(shù)這一特點構(gòu)成的，即當Δu/∑Δi＜UN/Icdzd時(UN為系統(tǒng)額定電壓，Icdzd為差流整定值)，工頻變化量阻抗元件動作，而當Δu/∑Δi＞UN/Icdzd，工頻變化量阻抗元件返回。
全文摘要
一種自適應(yīng)加權(quán)式母線差動保護方法,利用工頻變化量電壓的浮動門坎自適應(yīng)地開放加權(quán)判據(jù),其判據(jù)為:△u>0.05U
文檔編號H02H7/22GK1250965SQ99114518
公開日2000年4月19日 申請日期1999年10月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月29日
發(fā)明者沈國榮, 李力, 鄭玉平, 呂航 申請人:南京南瑞繼電保護有限責任公司