多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法
【专利摘要】本发明公开了一种多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，包括下列步骤：对变压器各侧的三相电流进行高速率采样；对变压器各侧的三相电流采样值进行一点差分算法并对电流幅值进行补偿；计算变压器的采样值差动电流和采样值制动电流；进行采样值差动保护速动段的逻辑判别；进行采样值差动保护灵敏段的逻辑判别；进行采样值差动总逻辑的判别。本发明提供的变压器采样值差动保护方法，解决了现有的采样值差动保护方法存在的动作模糊区大、灵敏度低的问题，在保证选择性、可靠性的前提下，使快速性和灵敏性同时得到满足，具有良好的应用前景。
【专利说明】多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于微机保护装置的多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，属于电力系统的继电保护【技术领域】。
【背景技术】
[0002]20世纪90年代初，针对电力系统中的微机继电保护的研究，传统的微机变压器保护中，常规相量差动保护得到了广泛的应用，有着成熟的运行经验，但是在变压器的抗励磁涌流和CT饱和等方面存在一些缺陷，针对此种现象，近年来，提出了采样值差动保护的概念。我们通常所说的采样值差动保护，是对微机保护每一时刻所采集的离散采样值进行差动判别，但是，由于波形存在过零点以及其他问题，单凭一个时刻采样值的判别结果并不能确认是否有故障，不能做出跳闸的决定，需要连续进行R次判别，如果有S次及以上的点满足差动动作条件，则判别为内部故障。与变压器相量差动保护相比，变压器采样值差动保护具有抗干扰数据能力强、动作速度快等优点，但是由于其存在动作模糊区大、灵敏度低等缺点，使得采样值差动保护不能够脱离相量差动保护独立运行，只是作为相量差动保护的一个有益的补充，所起到的作用非常有限，从而影响其推广应用。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是传统的采样值差动保护的动作模糊区大、灵敏度低等问题，只能作为相量差动保护的补充，作用有限，不利于推广应用的问题。本发明提供的多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，通过速动段和灵敏段的有机结合，能够消除动作模糊区的影响，具有可靠性高、速动性好、灵敏度高的特点，为变压器提供完善的差动保护方案，具有良好的应用前景。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
[0005]一种多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，其特征在于:包括以下步骤，
[0006]步骤(1)，对变压器各侧的三相电流进行高速率采样；
[0007]步骤(2 )，对步骤(I)采样得到的变压器各侧三相的电流采样值进行差分算法，并对差分算法后三相电流的幅值进行差分补偿；
[0008]步骤(3)，根据变压器绕组接线形式对变压器各侧三相的电流采样值进行相位校正和幅值校正，并根据各侧校正后三相的电流采样值计算三相采样值的差动电流和采样值的制动电流；
[0009]步骤(4)，根据步骤(3)计算的三相采样值的差动电流和采样值的制动电流，对采样值差动保护速动段是否动作进行逻辑判别，将逻辑判别结果传送给步骤(6)；
[0010]步骤(5)，根据步骤(3)计算的三相采样值的差动电流和采样值的制动电流，对采样值差动保护灵敏段是否动作进行逻辑判别，将逻辑判别结果传送给步骤(6)；
[0011]步骤(6)，根据步骤(4)传送的采样值差动保护速动段的逻辑判别结果和步骤(5)传送的采样值差动保护灵敏段的逻辑判别结果，对采样值差动保护的总逻辑是否动作进行逻辑判别，若采样值差动保护的速动段和灵敏段有任何一个动作或者两个都动作，则采样值差动保护动作跳闸；否则采样值差动保护不动作。
[0012]前述的多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，其特征在于:所述步骤(I)对变压器各侧的三相电流进行高速率采样的每个工频周期的采样点数N不小于40点。
[0013]前述的多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，其特征在于:所述步骤(4)中，根据步骤(3)计算三相的采样值的差动电流和采样值的制动电流，对采样值差动保护速动段是否动作进行逻辑判别的方法如下，
[0014]根据单个采样点的采样值差动保护速动段的判别公式(1)，
[0015]id ≥ idset 且 id ≥ Ksetir (I)
[0016]其中id是步骤(3)计算的采样值差动电流，L是步骤(3)计算的采样值制动电流，idset为门槛定值，Kset为斜率定值，当采样值差动保护速动段一直投入时，每个采样点都按照三相分别进行判别，若某个采样点的数据满足公式(I)的条件，则该采样点符合采样值差动保护速动段动作判据，且在连续R点的数据窗内，若有S点及以上符合动作判据，则采样值差动保护速动段动作。
[0017]前述的多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，其特征在于:所述当采样值差动保护速动段一直投入时，R、S、idset和Ksrt四个参数均采用固定值，是按照在空充变压器和区外故障CT饱和时采样值差动保护速动段可靠不误动来选取，在保护运行过程中保持不变。
[0018]前述的多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，其特征在于:所述步骤(5)中，根据步骤(3)计算的采样值的差动电流和采样值的制动电流，对采样值差动保护灵敏段是否动作进行逻辑判别的方法如下，
[0019]根据单个采样点的采样值差动保护灵敏段的判别公式(2)，
[0020]id ≥ idset 且 id ≥ Ksetir (2)
[0021]其中id是步骤(3)计算的采样值差动电流，L是步骤(3)计算的采样值制动电流，idset为门槛定值，Kset为斜率定值，当采样值差动保护灵敏段一直投入时，每个采样点都按照三相分别进行判别，若某个采样点的数据满足公式(2)的条件，则该采样点符合采样值差动保护灵敏段动作判据，且在连续R点的数据窗内，若有S点及以上符合动作判据，则采样值差动保护灵敏段动作。
[0022]前述的多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，其特征在于:所述当采样值差动保护灵敏段一直投入时，R、Kset两个参数采用固定值，idse0 S两个参数采用自适应参数，其中参数R固定取一个工频周波的采样点数N，参数Ksrt按照在区外故障CT饱和时采样值差动保护灵敏段可靠不误动来选取，在保护运行过程中保持不变，而自适应参数idsrt、S是在运行过程中根据各相差动电流中二次谐波和三次谐波总含量进行动态调整，idset变化范围在idestl至idsrt2之间，Idestl按照正常运行时采样值差动保护灵敏段可靠不误动来设定，idsrt2按照在空充变压器和区外故障CT饱和时采样值差动保护灵敏段可靠不误动来设定；S变化范围为S1至S3，S1按照正常运行时采样值差动保护灵敏段可靠不误动来设定，S3按照在空充变压器和区外故障CT饱和时采样值差动保护灵敏段可靠不误动来设定。[0023]前述的多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，其特征在于:所述自适应参数idsrt的设定方法如下，
[0024]I)通过全周傅氏算法来计算差动电流中的基波、二次谐波和三次谐波有效值，根据公式(3)得到差动电流中二次谐波和三次谐波总含量Kha?，
【权利要求】
1.多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，其特征在于:包括以下步骤， 步骤(1)，对变压器各侧的三相电流进行高速率采样； 步骤(2 )，对步骤(1)采样得到的变压器各侧三相的电流采样值进行差分算法，并对差分算法后三相电流的幅值进行差分补偿； 步骤(3)，根据变压器绕组接线形式对变压器各侧三相的电流采样值进行相位校正和幅值校正，并根据各侧校正后三相的电流采样值计算三相采样值的差动电流和采样值的制动电流； 步骤(4)，根据步骤(3)计算的三相采样值的差动电流和采样值的制动电流，对采样值差动保护速动段是否动作进行逻辑判别，将逻辑判别结果传送给步骤(6)； 步骤(5)，根据步骤(3)计算的三相采样值的差动电流和采样值的制动电流，对采样值差动保护灵敏段是否动作进行逻辑判别，将逻辑判别结果传送给步骤(6); 步骤(6)，根据步骤(4)传送的采样值差动保护速动段的逻辑判别结果和步骤(5)传送的采样值差动保护灵敏段的逻辑判别结果，对采样值差动保护的总逻辑是否动作进行逻辑判别，若采样值差动保护的速动段和灵敏段有任何一个动作或者两个都动作，则采样值差动保护动作跳闸；否则采样值差动保护不动作。
2.根据权利要求1所述的多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，其特征在于:所述步骤(1)对变压器各侧的三相电流进行高速率采样的每个工频周期的采样点数N不小于40点。
3.根据权利要求1所述的多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，其特征在于:所述步骤(4)中，根据步骤(3)计算三相的采样值的差动电流和采样值的制动电流，对采样值差动保护速动段是否动作进行逻辑判别的方法如下， 根据单个采样点的采样值差动保护速动段的判别公式(1)， id ≥ idset 且 id ≥ Ksetir (I) 其中id是步骤(3)计算的采样值差动电流，L是步骤(3)计算的采样值制动电流，idset为门槛定值，Kset为斜率定值，当采样值差动保护速动段一直投入时，每个采样点都按照三相分别进行判别，若某个采样点的数据满足公式(I)的条件，则该采样点符合采样值差动保护速动段动作判据，在连续R个点的数据窗内，若有S个点及以上符合动作判据，则采样值差动保护速动段动作。
4.根据权利要求3所述的多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，其特征在于:所述当采样值差动保护速动段一直投入时，R、S、idsrt和Kset四个参数均采用固定值，是按照在空充变压器和区外故障CT饱和时采样值差动保护速动段可靠不误动来选取，在保护运行过程中保持不变。
5.根据权利要求1所述的多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，其特征在于:所述步骤(5)中，根据步骤(3)计算的采样值的差动电流和采样值的制动电流，对采样值差动保护灵敏段是否动作进行逻辑判别的方法如下， 根据单个采样点的采样值差动保护灵敏段的判别公式(2)， id ≥ idset 且 id ≥Ksetir (2) 其中id是步骤(3)计算的采样值差动电流，L是步骤(3)计算的采样值制动电流，idset为门槛定值，Kset为斜率定值，当采样值差动保护灵敏段一直投入时，每个采样点都按照三相分别进行判别，若某个采样点的数据满足公式(2)的条件，则该采样点符合采样值差动保护灵敏段动作判据，在连续R个点的数据窗内，若有S个点及以上符合动作判据，则采样值差动保护灵敏段动作。
6.根据权利要求5所述的多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，其特征在于:所述当采样值差动保护灵敏段一直投入时，R>Kset两个参数采用固定参数，idsrt、S两个参数采用自适应参数，其中参数R固定取一个工频周波的采样点数N，参数Ksrt按照在区外故障CT饱和时采样值差动保护灵敏段可靠不误动来选取，在保护运行过程中保持不变，而自适应参数idsrt、S是在运行过程中根据各相差动电流中二次谐波和三次谐波总含量进行动态调整，idsrt变化范围在idsrtl至idsrt2之间，idsrtl按照正常运行时采样值差动保护灵敏段可靠不误动来设定，idset2按照在空充变压器和区外故障CT饱和时采样值差动保护灵敏段可靠不误动来设定；S变化范围为S1至S3，S1按照正常运行时采样值差动保护灵敏段可靠不误动来设定，33按照在空充变压器和区外故障CT饱和时采样值差动保护灵敏段可靠不误动来设定。
7.根据权利要求5所述的多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，其特征在于:所述自适应参数idset的设定方法如下， 1)通过全周傅氏算法来计算差动电流中的基波、二次谐波和三次谐波有效值，根据公式(3)得到差动电流中二次谐波和三次谐波总含量Kha?，
8.根据权利要求5所述的多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，其特征在于:所述自适应参数S的设定方法如下，根据公式(6)计算S设定值，.S1 ， Kharm < Kharml
9.根据权利要求5所述的多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，其特征在于:所述斜率定值Ksrt在0.4~0.6范围之间。
10.根据权利要求1所述的多段式自适应高采样率变压器采样值差动保护方法，其特征在于:所述步骤(6)中的对采样值差动保护的总逻辑是否动作进行逻辑判别，包括以下步骤， 1)将步骤(4)传送的采样值差动保护速动段的逻辑判别结果和步骤(5)传送的采样值差动保护灵敏段的逻辑判别结果输入或门； 2)记录或门的输出结果，即若采样值差动保护的速动段和灵敏段有任何一个动作或者两个都动作，则采样值差动保护`动作跳闸；否则采样值差动保护不动作。
【文档编号】H02H7/045GK103579999SQ201210267199
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月30日 优先权日:2012年7月30日
【发明者】江卫良, 郝后堂, 史泽兵, 郑作伟, 顾志飞 申请人:国电南瑞科技股份有限公司, 南京南瑞集团公司