自适应电流保护算法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种继电保护算法，具体涉及一种线路电流继电保护算法。
【背景技术】
[0002]传统电流保护采用系统电势/(系统阻抗+本段线路阻抗)计算本段线路短路电流，进一步计算保护的整定值，因此其保护整定值为固定的，在系统运行方式发生变化时，系统阻抗随之发生变化，由于整定值不能随着系统阻抗变化而变化，导致此时电流保护的保护范围发生变化(电力系统实际运行的要求是希望其保护范围相对固定)，是电流保护的固有缺点。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种自适应电流保护算法，本发明解决了传统电流保护整定值不能随着系统阻抗变化而变化，导致系统阻抗变化时保护范围随之变化的技术问题。
[0004]本发明通过以下技术方案实现:
[0005]—种自适应电流保护算法，包括如下步骤:
[0006]步骤一、当短路故障发生时，保护装置故障启动程序将保护动作判别程序启动；
[0007]步骤二、保护动作判别程序抽取一个或半个周期的保护级电压采样数据和保护级电流采样数据，采用傅里叶算法计算抽取周期内三相电压、电流相量；
[0008]步骤三、用相序转换算法计算抽取周期内负序电压、电流相量、零序电压和电流相量，得到保护安装处的负序电压Ubh2、零序电压Ubho和流过此线路的负序电流I d2、零序电流Ido;
[0009]步骤四、计算系统负序阻抗Zxt2;
[0010]Zxt2 = Ubh2/(_Id2)
[0011 ]步骤五、将系统负序阻抗Zxt2赋值给系统阻抗冗…
[0012]Zxt = Zxt2
[0013]步骤六、根据装置内预先输入的线路单位长度阻抗2、、线路长度1、系统电势Ext和保护整定可靠系数K，计算从保护安装处至线路末端的线路阻抗Zxl、线路末端发生三相短路时的短路电流Id1;
[0014]Zxi = Zx* I；
[0015]Idi = Ext/(Zxt+Zxi)
[0016]步骤七、计算保护的实时整定值Ibhdz;
[0017]Ibhdz = K* I di=K* (Ext/(Zxt+Zxi))
[0018]步骤八、对比实时计算整定值Ibhdz与上述第三步计算出的电流相量，判断保护装置是否应该动作;若是，保护装置的电流速断保护跳闸;若否，转到第九步；
[0019]步骤九、查询故障启动程序是否返回，若是，程序结束;若否，转到第二步。
[0020]一种自适应零序电流保护算法，包括如下步骤:
[0021]步骤一、当短路故障发生时，保护装置故障启动程序将保护动作判别程序启动；
[0022]步骤二、保护动作判别程序抽取一个或半个周期的保护级电压采样数据和保护级电流采样数据，采用傅里叶算法计算抽取周期内三相电压、电流相量；
[0023]步骤三、用相序转换算法计算抽取周期内负序电压、电流相量、零序电压和电流相量，得到保护安装处的负序电压Ubh2、零序电压Ubho和流过此线路的负序电流I d2、零序电流Ido;
[0024]步骤四、定义保护安装处背后系统为M侧，定义线路对侧系统为N侧，计算M侧系统负序阻抗ZxtM2、零序阻抗ZxtMO ;
[0025]ZxtM2 = Ubh2/ (_Id2)
[0026]ZxtMo = Ubho/ (~Ido)
[0027]步骤五、根据装置内预先输入的线路单位长度阻抗Zx、线路单位长度零序阻抗Zx0、线路长度1、M侧系统电势ExtM、N侧系统电势ExtN、N侧系统正序阻抗ZxtN1、N侧系统负序阻抗ZxtN2和N侧系统零序阻抗ZxtNQ，计算正序、负序和零序网络的组合阻抗Ζ?ι、Ζ?2和Ζ?ο;
[0028]步骤501)计算M侧系统正序阻抗ZxtMU
[0029]ZxtMi —ZxtM2 ;
[0030]步骤502)计算本段线路正序、负序和零序阻抗Zxi1、Zxi2和Zx1;
[0031 ]Zxii = Zxi2 = Zx*l ；Zx1 = Zxo*l ；
[0032]步骤503)计算正序、负序和零序网络的组合阻抗ΖΣ1、ΖΣ2和Ζ?ο，其中//表示并联运算；
[0033]Zsi= (ZxtMl+Zxll)//ZxtNl= ( ZxtMl+Zxll )^ZxtNl/ (ZxtMl+Zxll+ZxtNl)
[0034]ΖΣ2 — ( ZxtM2+Zxl2 ) //ZxtN2 — ( ZxtM2+Zxl2 ) *ZxtN2/ ( ZxtM2+Zxl2+ZxtN2 )
[0035 ]ΖΣ0 = ( ZxtMO+ZxlO )//ZxtNO = ( ZxtM0+Zxl0 ) *ZxtNo/ ( ZxtMO+ZxlO+ZxtNO )
[0036]步骤六、计算短路点的零序电流1:
[0037]步骤601)计算正序网络中电源等值电动势Ε?μ
[0038]Ezxt= (ExtM*ZxtNl+ExtN*ZxtMl ) / ( ZxtMl+ZxtNl)
[0039 ]步骤602)采用序网络法计算单相接地短路时的零序电流101:
[0040]Ιο1 = ΕΣχ?/(ΖΣ1+ΖΣ2+ΖΣθ)
[0041 ]单相接地短路时保护安装处流过的零序电流Iqmi = IQ1*ZxtN()/(ZxtM()+Zxi()+ZxtN0)
[0042 ]步骤603)采用序网络法计算两相接地短路时的零序电流12:
[0043]12 = Ezxt/(Ζ?ι+Ζ?2//Ζ?ο) =Ezxt/(Ζ?ι+Ζ?2*Ζ?ο/(Ζ?2+Ζ?ο) ) =Ζ?2*Ε?χ?/(Ζ?ι*Ζ?2+Ζ?2*Ζ?ο+Ζ?ο*Ζ?ι)
[0044]两相接地短路时保护安装处流过的零序电流IQM2 = IQ2*ZxtN()/(ZxtM()+Zxi()+ZxtN0)
[0045]步骤七、根据预置的保护整定可靠系数K，计算零序电流线路保护I段整定计算值
[0046]IbhdzO:
[0047]1max = max ( 1Ml, 10M2 )
[0048]Ibhdz0 = K*3l0max
[0049]步骤八、对比实时整定计算值IbhdzQ与上述第三步计算出的电流相量，判断保护是否应该动作;若是，保护装置的电流速断保护跳闸;若否，转到第九步；
[0050]步骤九、查询故障启动程序是否返回，若是，程序结束;若否，转到第二步。
[0051]当线路对侧无电源，线路对侧为负荷且没有中性点直接接地的星形变压器时，ZxtNl、ZxtN2为负荷正、负序阻抗，经测量后预先输入保护装置，ZxtNO预先输入为无穷大。
[0052]当线路对侧无电源，线路对侧为负荷且有数量固定的中性点直接接地的星形变压器时，ZxtN1、ZxtN2为负荷正、负序阻抗，经测量后预先输入保护装置，ZxtNO与中性点接地的星形变压器阻抗、数量及接线形式有关，经测量后预先输入保护装置。
[0053]当线路对侧有电源，线路对侧系统的负序阻抗无变化且有数量固定的中性点直接接地的星形变压器时，ZxtN1、ZxtN2为负荷正、负序阻抗，经测量后预先输入保护装置，ZxtN0与中性点接地的星形变压器阻抗、数量及接线形式有关，经测量后预先输入保护装置。
[0054]K的取值范围为[1.2，1.3]。
[0055]本发明通过测量故障发生时保护安装处的负序电压、负序电流、零序电压、零序电流计算系统负序阻抗与系统零序阻抗，作为系统阻抗，并结合保护中预先输入的本段线路的阻抗值计算本段线路的整定值，解决了电流保护采用固定整定值的问题，实现了保护范围相对固定。本发明可以在多数情况下解决电流保护的保护范围随系统阻抗变化而变化的问题，具有一定的推广实用意义。
【附图说明】
[0056]图1为单电源系统在线路k点发生接地故障图；
[0057]图2为单电源系统在线路k点出现故障时的正序网络图；
[0058]图3为单电源系统在线路k点出现故障时的负序网络图；
[0059]图4为单电源系统在线路k点出现故障时的负序电压分布图；
[0060]图5为单电源系统在线路k点出现故障时的零序网络图；
[0061]图6为单电源系统在线路k点出现故障时的零序电压分布图。
[0062]图7为双侧电源系统在N侧母线(等效于下级线路出口处)发生接地故障图；
[0063]图8为双侧电源系统在N侧母线(等效于下级线路出口处)发生接地故障时正序网络图；
[0064]图9为双侧电源系统N侧母线(等效于下级线路出口处)发生接地故障时负序网络图；
[0065]图10为双侧电源系统N侧母线(等效于下级线路出口处)发生接地故障时零序网络图；
[0066]图11是本发明自适应保护算法的基本程序流程图。
【具体实施方式】
[0067]电力系统常见的短路故障主要有单相接地，两相短路，两相接地，三相短路等。
[0068]在出现非对称性短路时，在保护安装处会产生负序电压及负序电流;在出现接地短路时，在保护安装处会产生零序电压及零序电流。根据序网络法分析，在短路时，单纯看负序网络，其电源在短路点，而不像正序网络电源在保护安装处的系统侧，这样的话，可以根据保护安装处测量得来的负序电压及负序电流，计算系统侧负序阻抗，同理，可以根据保护安装处测量得来的零序电压及零序电流，计算系统侧零序阻抗。
[0069]在多数情况下，电力系统中各元件的正序阻抗与负序阻抗相同，而发电机除外，因此，在距离发电机电气距离较远的电网中，可以认为系统的正序阻抗与负序阻抗相等。
[0070]因此，可以用故障发生时测量保护安装处的负序电压、负序电流、零序电压、零序电流计算得出的系统负序阻抗与系统零序阻抗，作为系统阻抗，并结合保护中预先输入的本段线路的阻抗值计算本段线路的整定值，这样，就解决了电流保护采用固定整定值的问题，实现了保护范围相对固定。
[0071](一)普通电流保护
[0072]附图1显示