一种母联死区故障识别及故障保护方法与流程

本发明属于电力系统故障判断的技术领域，具体涉及一种母联死区故障识别及故障保护方法。

背景技术：

目前，电力系统常见的电气主接线方式包括单母线、单母分段、单母三分段、双母线、双母双分、双母单分以及二分之三接线方式。对于双母线系统，母联互感器与母联断路器之间发生的故障称为死区故障。

中国杂志《继电器》第34卷第10期名称为“母线保护中母联死区故障保护逻辑的研究”的论文公开了一种母联死区故障的识别方法，通过在发生故障时启动大差，然后采集母联断路器两侧电流互感器的电流，当两个互感器的电流向量和的幅值为大差差值的幅值时，可判定发生了母联死区故障。

如图1所示，当N点发生死区故障时，首先大差启动，此时大差的差流为一定值然后采集两个电流互感器的电流，分别为和当所述电流满足时，判定母联死区故障发生。

该方法解决了传统保护装置先误跳无故障母线才能识别死区故障的问题，存在的缺点是上述死区故障判定条件存在失效的可能，这是由于互感器存在测量误差，即使发生了母联死区故障，也会使上述判定公式等号左右两边不相等，即使判定条件无法有效识别死区故障。该方法失效后小差仍然会误跳无故障母线，造成停电范围扩大，对供电的可靠性带来了不利影响。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种母联死区故障识别方法，用于解决现有技术不能有效识别母联死区故障的问题，还提供一种母联死区故障保护方法，用于解决现有技术不能有效识别母联死区故障的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种母联死区故障识别方法，包括三个识别方法方案：

识别方法方案一，包括以下步骤：

1)采集母联断路器两侧电流互感器的电流，所述电流分别记为1母侧电流、2母侧电流；

2)当1母侧电流、2母侧电流满足下列条件时，判定有母联死区故障发生：

所述1母侧电流、2母侧电流向量和的幅值与所述1母侧电流幅值的差值大于设定的第一阈值，或所述1母侧电流、2母侧电流向量和的幅值与所述2母侧电流幅值的差值大于设定的第二阈值。

识别方法方案二，在识别方法方案一的基础上，步骤2)所述条件还包括：所述1母侧电流大于设定的第三阈值，所述2母侧电流大于设定的第四阈值。

识别方法方案三，在识别方法方案二的基础上，所述第三阈值和第四阈值为差动保护动作定值。

为解决上述技术问题，本发明还提出一种母联死区故障保护方法，包括三个保护方法方案：

保护方法方案一，包括以下步骤：

1)采集母联断路器两侧电流互感器的电流，所述电流分别记为1母侧电流、2母侧电流；

2)当1母侧电流、2母侧电流满足下列条件时，判定有母联死区故障发生：

所述1母侧电流、2母侧电流向量和的幅值与所述1母侧电流幅值的差值大于设定的第一阈值，或所述1母侧电流、2母侧电流向量和的幅值与所述2母侧电流幅值的差值大于设定的第二阈值；

3)断开母联断路器，所述母联断路器两侧电流互感器的电流不记入各母线的小差，通过各母线的小差保护隔离故障。

保护方法方案二，在保护方法方案一的基础上，步骤2)所述条件还包括：所述1母侧电流大于设定的第三阈值，所述2母侧电流大于设定的第四阈值。

保护方法方案三，在保护方法方案二的基础上，所述第三阈值和第四阈值为差动保护动作定值。

本发明的有益效果是：通过检测母联断路器两侧互感器的电流，计算两个电流的向量和，根据向量和的幅值是否大于任意一个互感器电流的幅值，判断母联死区故障是否发生，该方法能够准确、有效识别母联死区故障，相对现有技术更好的体现继电保护选择性的要求。

附图说明

图1是双CT接入的双母线电气主接线示意图；

图2是母联死区故障防误切无故障母线判别流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

本发明的一种母联死区故障识别方法的实施例：

如图2所示，在母联断路器两侧均设置有电流互感器，分别用于监测母联断路器到1母及母联断路器到2母之间的差流，实时采集两个电流互感器的电流，分别记录为1母侧电流、2母侧电流。其中1母侧电流对应母联断路器到1母之间的差流，2母侧电流对应母联断路器到2母之间的差流。

当1母侧电流、2母侧电流向量和的幅值与所述1母侧电流幅值的差值大于设定的第一阈值，或当1母侧电流、2母侧电流向量和的幅值与所述2母侧电流幅值的差值大于设定的第二阈值时，可判定有母联死区故障发生，判定式如下：

I_add-I₁＞I_n

I_add-I₂＞I_m

其中，表示1母侧电流向量，I₁表示1母侧电流幅值，表示2母侧电流向量，I₂表示2母侧电流幅值，表示1母侧电流向量和2母侧电流向量的和，I_add表示1母侧电流向量和2母侧电流向量的和的幅值，I_n表示设定的第一阈值，I_m表示设定的第二阈值。

本发明的母联死区故障识别方法能够准确、有效识别母联死区故障，解决母线差动保护把母联死区故障误认为母线故障的问题。

为防止互感器检测的电流过小或者空载时导致死区故障识别的误判，需要对单个电流互感器电流的电流大小需要做出限定，即1母侧电流大于设定的第三阈值，2母侧电流大于设定的第四阈值，第三阈值和第四阈值可设置为差动保护动作定值，判定式如下：

I₁＞I_set

I₂＞I_set

其中，I_set表示差动保护动作定值。

本发明的一种母联死区故障保护方法的实施例：

如图2所示，在母联断路器两侧均设置有电流互感器，分别用于监测母联断路器到1母及母联断路器到2母之间的差流，实时采集两个电流互感器的电流，分别记录为1母侧电流、2母侧电流。其中1母侧电流对应母联断路器到1母之间的差流，2母侧电流对应母联断路器到2母之间的差流。

当1母侧电流、2母侧电流向量和的幅值与1母侧电流幅值的差值大于设定的第一阈值，或当1母侧电流、2母侧电流向量和的幅值与2母侧电流幅值的差值大于设定的第二阈值时，可判定有母联死区故障发生，判定式如下：

I_add-I₁＞I_n

I_add-I₂＞I_m

其中，表示1母侧电流向量，I₁表示1母侧电流幅值，表示2母侧电流向量，I₂表示2母侧电流幅值，表示1母侧电流向量与2母侧电流向量的和，I_add表示1母侧电流向量与2母侧电流向量的和的幅值，I_n表示设定的第一阈值，I_m表示设定的第二阈值。

当判定母联死区故障发生后，需要解除母联电流，通过差动保护解除母联死区故障。具体的做法是瞬时跳母联断路器，闭锁母线差动保护100ms，100ms延时满足后启动母线差动保护，即可跳开故障母线，实现母联死区故障的有效识别和保护，且不会误跳无故障母线，即解决发生死区故障时先判定为母线故障、再启动母线差动保护导致的误跳故障母线问题，消除了误跳无故障母线对供电可靠性产生的不利影响。

为防止电流过小或者空载时误判，需要对单个电流互感器电流的电流大小需要做出限定，即1母侧电流大于设定的第三阈值，2母侧电流大于设定的第四阈值，第三阈值和第四阈值可设置为差动保护动作定值，判定式如下：

I₁＞I_set

I₂＞I_set

其中，I_set表示差动保护动作定值。

上述实施例是实时采集母联断路器两侧互感器电流进行故障保护的过程，作为改进，还可以通过检测大差的差动电流的情况，当差动电流满足下列条件时，采集断路器两侧的1母侧电流、2母侧电流：

I_d＞I_set

I_d＞kI_r

其中，I_d为大差的差动电流，表示参与差流计算支路的支路电流的向量和；I_set为差动保护动作定值，表示参与差流计算支路的支路电流绝对值的和；k为比率制动系数，I_r为制动电流。

本实施例中采用全周傅里叶算法求取1母侧电流向量和2母侧电流向量的和的幅值，计算式如下：

其中，I_add表示(1母侧电流向量、2母侧电流向量的和)的幅值，I_m表示的最大值，T为的周期，ω为的角频率，θ表示的初相。

本实施例采用全周傅里叶算法分别计算母联断路器两侧互感器电流的幅值，计算式如下：

其中，I_m1表示的最大值，ω₁表示的角频率，θ₁表示的初相，T₁表示的周期，I_m2表示的最大值，ω₂表示的角频率，θ₁表示的初相，T₂表示的周期。

在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。