一种基于自适应比率制动曲线的差动保护方法与流程

技术特征：

1.一种基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，所述差动保护方法用于变压器的差动保护，其特征在于：

当变压器任一侧相电流突变量满足相电流突变量启动判据后，差动保护在设定时间T₁内投入二折线制动特性判据；T₁时间后，退出二折线制动特性判据，投入三折线制动特性判据。

2.根据权利要求1所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

二折线制动特性判据为：

I_d＞I_dset I_r≤I_rset

I_d＞K(I_r-I_rset)+I_dset I_r＞I_rset

式中：I_d为差动电流，I_r为制动电流，I_dset为差流门槛值，I_rset为制动电流拐点值，K为比率制动系数；

三折线制动特性判据为：

I_d＞K₁I_r+I_dset I_r≤I_rset1

I_d＞K₂(I_r-I_rset1)+K₁I_rset1+I_dset I_rset1＜I_r≤I_rset2

I_d＞K₃(I_r-I_rset2)+K₂(I_rset2-I_rset1)+K₁I_rset1+I_dset I_rset2＜I_r

式中：K₁、K₂、K₃分别为三折线制动特性第一、二、三段折线的比率制动系数，I_rset1、I_rset2分别为第一、第二个制动电流拐点值。

3.根据权利要求2所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

预设的时间定值T₁的取值范围为20ms～40ms。

4.根据权利要求2或3所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

K₁<K₂<K₃。

5.根据权利要求4所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

比率制动系数K的取值范围为0.5～1，比率制动系数K₁的取值范围为0～0.3，比率制动系数K₂的取值范围为0.5～0.7，比率制动系数K₃的取值范围为0.7～1。

6.一种基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，所述差动保护方法用于变压器的差动保护；其特征在于，所述差动保护方法包括如下步骤：

步骤1：对变压器各侧的三相电流以预定的采样速率进行采样，并存储在数据区中；

步骤2：对采样得到的各侧相电流瞬时值计算得到各侧相电流相量值，并分别计算三相的差动电流和制动电流；

步骤3：对采样得到的各侧相电流瞬时值进行突变量计算，当任意侧相电流突变量满足相电流突变量启动判据即连续m次大于启动门槛时，则保护启动，并执行步骤4；若任意侧相电流突变量均不满足相电流突变量启动判据，则返回步骤1；其中，m为预设的次数阈值；

步骤4：相电流突变量启动判据启动瞬间计时器开始计时：

在0≤t≤T₁时，差动保护投入二折线制动特性判据，将步骤2中计算所得的差动电流和制动电流实时代入二折线制动特性判据中，并判断是否满足保护动作条件，若满足保护动作条件，则差动保护动作跳闸，若不满足保护动作条件，则差动保护不动作；

当t＞T₁时，退出二折线制动特性判据，投入三折线制动特性判据，并将步骤2所得的差动电流和制动电流实时代入三折线制动特性判据，并判断是否满足保护动作条件，若满足保护动作条件，则差动保护动作跳闸；若不满足保护动作条件，则差动保护不动作；

其中T₁为二折线制动特性判据的投入时间定值，其取值大于保护的暂态过程时间、小于故障完全切除所需的最短时间；

步骤5：检测相电流突变量启动判据是否满足复归条件，若满足复归条件则保护整组复归，且步骤4启动的计时器清零；若不满足复归条件则从第四步开始执行。

7.根据权利要求6所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

在步骤2中，采用全周傅式算法分别计算变压器各侧相电流相量值，分别计算三相的差动电流和制动电流。

8.根据权利要求6或7所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

在步骤2中，以指向被保护变压器为正方向时，所述差动电流、制动电流的计算公式如下：

$I_d=\left|\underset{i=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i\right|$

$I_r=\frac{1}{2}|{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{max}-\mathrm{\&Sigma;}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_i|$

式中：I_d为差动电流，为所有侧相电流之和；I_r为制动电流；为所有侧中幅值最大的相电流，为除最大相电流侧之外的其它侧相电流之和。

9.根据权利要求6或8所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

步骤3中所述的相电流突变量计算方法为：

式中为相电流突变量，下标表示A、B、C三相，N为一周采样点数，(t-N)即指t点的1周前的采样值，(t-2N)即指t点2周前的采样值；

相电流突变量启动判据为：

式中I_Qd为突变启动门槛。

10.根据权利要求6或7所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

预设的时间定值T₁的取值范围为20ms～40ms。

11.根据权利要求6或8所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

所述突变启动门槛I_Qd取值范围为(0.15～0.25)I_N，I_N为变压器各侧电流互感器的二次额定电流，其中，二次额定电流为1A或5A；

所述预设的次数阈值m取值范围为3～5。

12.根据权利要求11所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

所述突变启动门槛值I_Qd为0.2I_N；

所述预设的次数阈值m＝4。

13.根据权利要求8所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

步骤4中二折线制动特性判据为：

I_d＞I_dset I_r≤I_rset

I_d＞K(I_r-I_rset)+I_dset I_r＞I_rset

式中：I_dset为差流门槛值，I_rset为制动电流拐点值，K为比率制动系数。

14.根据权利要求13所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

所述差流门槛值I_dset的取值范围为(0.2～0.4)I_e，制动电流门槛值I_rset取值范围为(0.8～1)I_e，I_e为变压器高压侧额定电流；

比率制动系数K的取值范围为0.5～1。

15.根据权利要求14所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

所述差流门槛值I_dset取为0.3I_e，制动电流门槛值I_rset取为I_e，比率制动系数K取为0.6。

16.根据权利要求8或13所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

三折线制动特性判据为：

I_d＞K₁I_r+I_dset I_r≤I_rset1

I_d＞K₂(I_r-I_rset1)+K₁I_rset1+I_dset I_rset1＜I_r≤I_rset2

I_d＞K₃(I_r-I_rset2)+K₂(I_rset2-I_rset1)+K₁I_rset1+I_dset I_rset2＜I_r

式中K₁、K₂、K₃分别为三折线制动特性第一、二、三段折线的比率制动系数，I_rset1、I_rset2分别为第一、第二个制动电流门槛值，其中K₁<K₂<K₃。

17.根据权利要求16所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

第一个制动电流门槛值I_rset1的取值范围为(0.4～0.8)I_e，第二个制动电流门槛值I_rset2的取值范围为(4～8)I_e，I_e为变压器高压侧额定电流；

第一段折线的比率制动系数K₁的取值范围为0～0.3，第二段折线的比率制动系数K₂的取值范围为0.5～0.7，第三段折线的比率制动系数K₃的取值范围为0.7～1。

18.根据权利要求17所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

第一个制动电流门槛值I_rset1取为0.6I_e，第二个制动电流门槛值I_rset2取为5I_e，第一段折线的比率制动系数K₁取为0.2，第二段折线的比率制动系数K₂取为0.5，第三段折线的比率制动系数K₃取为0.7。

19.根据权利要求6所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

步骤4中所述的二折线特性和三折线特性的逻辑配合关系是：以相电流突变量启动判据启动作为起点，在其启动后的T₁时间段内投入灵敏度较高的二折线制动特性，用以保证内部轻微匝间故障时的灵敏度，而T₁时间之后，退出二折线制动特性，投入三折线制动特性，用来防止外部故障切除后保护的误动。

20.根据权利要求6或19所述的基于自适应比率制动曲线的差动保护方法，其特征在于：

步骤5中相电流突变量启动判据的复归条件需要同时满足以下两点：

1)任一侧相电流均不满足相电流突变量启动判据；

2)所配置的所有的变压器保护均复归。