一种适用于3/2接线TA饱和的光纤纵联差动保护方法与流程

本发明涉及继电保护技术领域，尤其是一种适用于3/2接线ta饱和的光纤纵联差动保护方法。

背景技术：

3/2接线具有可靠性高、运行灵活性好等优点，被广泛地应用于500kv变电站。一种典型的3/2接线如图1所示。在3/2接线下的输电线路，普遍采用光纤纵联电流差动保护作为主保护，典型配置为2m光纤收发设备。

受制于保护装置的实时性要求，光纤收发设备的传输容量受到限制。而在3/2接线侧模拟量较多(ta1、ta2各三相电流，共计6个电流量)，如果将上述数据传给对侧，可采用的方法有；(1)降低保护装置的采样频率；(2)改变现有光纤通信编码方式。前者会降低电流量的计算精度(采样频率越高，精度越高)，后者会改变硬件的底层设计并且还需要设计新的配套光纤收发设备。因此，普遍的做法是将3/2接线侧的两路电流合成之后再传给对侧，以达到节省带宽的目的。

但采用上述方案，存在ta饱和特性丢失、差动保护可能误动的问题。以图1、图2为例，当系统发生区外故障且ta2发生饱和时，其对应电流ia2呈现波形具有间隔角等典型ta饱和特性，见图2的“本侧i2”波形；而ta1与ta2合成之后的电流失去了饱和的典型特性，见图2的“本侧合流”波形，该波形会使目前常用的ta饱和判据失效，进而可能引起保护装置不正确动作。

另外，现有的差动动作判据也存在区外故障误动的可能性。目前常规的差动动作逻辑为：

其中idif表示差动电流，ire表示制动电流，imk为动作门槛，k为差动保护的差动系数。

差动电流计算公式为

制动电流计算公式为

其中分别为ta1、ta2、ta3对应的二次侧电流。

在图1所示的区外故障且ta2饱和时，根据基尔霍夫定律，ta1、ta2、ta3一次侧电流矢量和为0，不存在差流；但由于ta2饱和，导致其二次侧电流不能线性传变一次电流，故产生差流。由于ta2饱和时，其传变电流较正常传变时偏小，根据方程(2)得到的idif实际流向为从图1所示虚框流出，与近似同相位；把方程(2)带入方程(3)，得到制动电流为

从方程(4)可以看出，ire随着的大小而变化。当时，ire近似等于制动电流较大，差动电流较小，差动保护可靠闭锁；在与idif接近时，ire近似于idif相等，根据差动动作方程(1)，差动保护可能动作，从而失去继电保护的选择性。

综上所述，在3/2接线方式下，若发生区外故障导致的ta饱和，常规的差动保护方案存在饱和判据失灵、差动保护可能误动的缺陷。因此，有必要完善现有的光纤纵联差动保护方案，确保在上述情况下，两侧保护装置能正确判别ta饱和，并可靠闭锁差动保护。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种适用于3/2接线ta饱和的光纤纵联差动保护方法，该方法很好地兼容了现有的常规的差动保护方案，能够根据被保护线路的接线方式、ta运行工况，智能匹配对应的制动电流方案，可以有效防止因区外故障ta饱和导致的差动误动，提高光纤纵联差动保护的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于3/2接线ta饱和的光纤纵联差动保护方法，包括如下步骤：

(1)通过光纤传输两侧保护装置的配置信息，从而获取两侧保护线路对应的外部一次接线形式；

(2)两侧保护根据被保护线路的一次接线方式，执行相应的ta判别方案；

(3)根据ta实际的电流流向和被保护线路的接线方式，自动匹配对应的制动电流，确保制动电流的有效性。

优选的，步骤(1)中，一次接线形式有3/2接线或非3/2接线，两侧保护装置根据自身配置信息，得到其对应的外部接线形式，并将接线形式以1bit位传送给对侧。

优选的，步骤(2)中，3/2接线侧给对侧同时发送合电流和各相饱和判别结果，非3/2接线侧给对侧同时发送本侧三相电流和各相饱和判别结果。

优选的，步骤(3)中，ta饱和时的制动电流的选取方案为：

其中分别为ta1、ta2、ta3对应的二次侧电流；根据方程(5)，在发生区外故障时，ta1、ta2、ta3三者的电流满足基尔霍夫电流定律，此时最大的制动电流是流入的电流向量减去流出电流向量，取其模值；如f1处发生故障且ta2饱和时，

ta2对应的电流较正常传变时的模值变小，但是向角仍与相反，故可以选出最大制动电流为依照上述制动电流计算方法及基尔霍夫电流定律，选取差动电流制动电流比较系数为1.05～1.1。采用上述方案后，能够在区外故障导致的ta饱和时，可靠闭锁差动保护继电器；同时，在区外故障转区内故障时，能够快速开放差动保护继电器。

本发明的有益效果为：(1)制动电流的选取更科学，能够确保在3/2接线区外故障引起的ta饱和时，差动保护可靠不动作，而在区外故障转区内故障时，即使发生ta饱和，差动保护仍然能快速正确出口；(2)信息编码效率高，在不改变现有采样频率与数据编码的情况，只需要增加较少的传输字节数，本侧保护装置就能够得到对侧各相ta饱和信息；(3)自适应被保护线路的接线方式，可以根据ta运行工况，自动选取对应的制动电流方案。

附图说明

图1为本发明的3/2接线示意图。

图2为本发明的区外故障ta的饱和示意图。

图3为本发明的两侧差动保护流程示意图。

具体实施方式

一种适用于3/2接线ta饱和的光纤纵联差动保护方法，包括如下步骤：

(1)通过光纤传输两侧保护装置的配置信息，从而获取两侧保护线路对应的外部一次接线形式；

(2)两侧保护根据被保护线路的一次接线方式，执行相应的ta判别方案；

(3)根据ta实际的电流流向和被保护线路的接线方式，自动匹配对应的制动电流，确保制动电流的有效性。

步骤(1)中，一次接线形式有3/2接线或非3/2接线，两侧保护装置根据自身配置信息，得到其对应的外部接线形式，并将接线形式以1bit位传送给对侧。

步骤(2)中，3/2接线侧给对侧同时发送合电流和各相饱和判别结果，非3/2接线侧给对侧同时发送本侧三相电流和各相饱和判别结果。

步骤(3)中，在ta饱和情况下，制动电流的选取采用如下方案：

其中分别为ta1、ta2、ta3对应的二次侧电流；方程(5)具备较好的通用性，可以同时适用于3/2侧、非3/2侧差动保护。两种不同接线方式下，方程(5)存在差异化处理。下面分别针对3/2侧、非3/2侧分别予以说明：

(1)3/2侧处理模式。根据方程(5)，在发生区外故障时，ta1、ta2、ta3三者的电流是满足基尔霍夫电流定律的，此时最大的制动电流是流入的电流向量减去流出电流向量，取其模值；如图1的f1处发生故障且ta2饱和时，虽然模值较正常传变时偏小，但向角仍与相反，故最大制动电流为

在方程(6)中，idif与方向相反，故ire>idif,即制动电流大于差动电流，3/2侧差动保护能可靠闭锁。

(2)非3/2侧处理模式。非3/2侧保护装置具有2类模拟量：对侧传来的合电流以及自身的电流其中为对侧3/2接线的2路电流的矢量和。为了适用方程(5)，令在发生图1所示的f1区外故障且ta饱和时，与同相，

根据方程(5)，可以得到非3/2侧的制动电流为

根据方程(7)，非3/2侧差动电流与制动电流相等，可以通过抬高方程(1)中的k值(取值范围1.05～1.1)，确保差动电流小于(制动电流*k)，从而可靠闭锁差动保护。

综上所示，在区外故障引起的ta饱和时，方程(5)可以同时适用于3/2接线侧、非3/2接线侧，能够确保差动保护可靠不动作，并且在区外转区内时，也能快速开放差动保护继电器。

如图3所示，一种适用于3/2接线ta饱和的光纤纵联差动保护方法，主要由发送侧、接收侧共同完成。对于两侧保护而言，均处于对等地位，同时作为发送侧、接收侧。

分别对发送、接收过程进行描述：

(1)发送侧。发送侧根据保护装置的配置信息，获取本侧对应的外部接线形式。当本侧为3/2接线时，保护装置生成三相合电流，并判断各相ta的饱和信息；当本侧为非3/2侧接线时，保护装置采集三相电流值，并判断各相ta的饱和信息。发送侧得到上述结果后，通过光纤通道将上述信息传送至对侧。

(2)接收侧。接收侧通过光纤接口得到对侧传递的信息，信息包括对侧接线形式、电流值、ta饱和信息等。接收侧会根据保护启动状态和ta保护情况，启动相应的动作逻辑。在保护启动情况下，如果发生本侧ta饱和或对侧ta饱和，执行变制动电流的差动方案；若两侧均无ta饱和，则执行常规差动方案。

需要特别说明的，在区外故障引起的ta饱和情况下，为了可靠防止差动保护误动，

本发明采用变制动电流的差动方案。该方案基于基尔霍夫定理，通过选取最大制动电流并抬高制动门槛系数k，使得差动电流小于(制动电流*k)，从而可靠闭锁差动保护。

在ta饱和时，制动电流的选取采用如下方案：

为了适应两侧不同接线，对方程(8)按情况进行分类处理，具体而言：

(1)3/2接线时，分别为本侧对应的电流，为对侧电流；

(2)非3/2侧接线时，为对侧合电流，为0，为本侧电流。

本发明较好地兼容了现有的常规差动保护方案,能够在不改变现有保护装置系统采样频率和通道信息编码方式的前提下，自适应被保护线路的接线方式，并且可以根据ta饱和情况智能切换对应的制动电流方案，从而确保光纤纵联差动保护的正确动作。

尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。