多分布式新能源接入馈线下复式比率差动校验方法及装置与流程

本发明属于电力系统继电保护，具体涉及一种多分布式新能源接入馈线下复式比率差动校验方法及装置。

背景技术：

1、传统配电系统多为单电源辐射状网络，即使结构上是闭环网络也常采取开环运行方式，其潮流与故障电流均呈现单向流动的特点。因此，传统配电网保护配置较为简单，三段式电流保护即可满足要求。然而，分布式电源(dg)的接入改变了配电网的结构，使得传统配电网转变为有源网络。在有源配网新型架构下，潮流与故障电流的大小和方向均具有不确定性，传统三段式电流保护的灵敏度和选择性遇到重大挑战。在此新形势下，亟待研究适合有源配网特征的新型母线复式比率差动保护方法。与其他原理的保护相比，电流差动保护能较好地适应电力系统振荡、不对称短路等各种复杂故障工况，并且不受电压互感器断线的影响，在电力系统中得以广泛应用。从原理上来说，电流差动保护具备绝对选择性，是目前解决上述有源配电网保护新问题的最为有效的途径之一。

2、在现场的母线差动保护比率校验时，通常选用两个支路进行加量测试，具体的方法为：任选ⅰ母线上两条变比相同支路，在某相加入方向相反、大小相同的电流i1；再任选ⅱ母线上一条变比相同支路，在某相加入电流i2，调节电流大小，使ⅱ母线差动动作；记录所加电流，验证大差比率系数。对于多支路的母线差动比率校验对于现场的技术人员有一定难度，而在特定的条件下，比如实操，需要设定多支路母差比率校验，耗费大量的时间。

3、现有专利zl201310038256.7，名称：一种高精度电信号测量设备装置和方法，主要给出了电学信号的补偿识别和控制计量方法，没有给出母线复式比率差动的计算及识别方法；专利zl201610945569.4，名称：一种弧光保护装置及其故障诊断方法，也是采集相应的电压、电流信号，使弧光故障诊断方法加准备，没有涉及母线复式比率差动的计算及识别方法。

4、目前线路经常出现不平衡电流，易造成母线差动保护灵敏性、快速性和稳定性难以兼顾，同时母线差动保护逻辑复杂性高，现有母线复式比率差动保护逻辑校验复杂度高，易出错，比如对于大于两个支路的比率校验，需要考虑被加入支路的一次电流平衡、二次电流平衡及基准变比的换算等因素，现场试验人员的时间通常很紧张，若没有清楚的进行计算及校验往往很难获得正确的差动动作结果，耽搁了现场检验的时间，降低了工作效率及工作质量，压缩了回路、逻辑及其他工作的时间，埋下了潜在的电网安全风险。

5、因此如何克服现有技术的不足是目前电力系统继电保护技术领域亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术的不足，克服现有母线复式比率差动保护逻辑校验复杂度高，易出错的难题，提供一种多分布式新能源接入馈线下复式比率差动校验方法及装置，为现场技术人员提供快速多支路接入的比率差动校验方法。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、多分布式新能源接入馈线下复式比率差动校验方法，包括比率差动保护速动性校验、比率差动保护可靠稳定性校验和比率差动保护灵敏性校验；具体为：

4、第一步：计算理论复式比率kr；采集实际复式比率设置值kr’；

5、第二步：比率差动保护速动性校验为：将kr与实际复式比率设置值kr’进行比较，若kr等于实际复式比率设置值kr’，则判断为速动性校验通过；若kr大于或小于实际复式比率设置值kr’，则判断为速动性校验不通过；

6、第三步：比率差动保护可靠稳定性校验为：获取故障支路的ct饱和引起的传变误差 δ，之后进行可靠稳定性校验，若，则校验通过，反之，则校验不通过；

7、第四步：比率差动保护灵敏性校验为：获取流出母线的电流占总故障电流的比例ext，之后进行灵敏性校验，若，则灵敏性校验通过，反之，则校验不通过；

8、第五步：第二步、第三步和第四步中，任何一步校验不通过时，均需返回第一步，重新进行复式比率kr计算，当第二步、第三步和第四步均校验通过时，则认为比率差动校验通过。

9、进一步，在进行比率差动保护可靠稳定性校验时，需要模拟母线区外故障条件，具体方法为：

10、1)任选同一条母线上的两条变比相同支路，在这两条支路中同时加入某相电流，电流的大小相等、但方向相反；

11、2)母线差动保护不应动作；

12、3)大差电流、小差电流应等于零。

13、进一步，在进行比率差动保护灵敏性校验时，需要模拟母线区内故障条件，具体方法包括如下步骤：步骤（1），验证差动门槛定值：

14、a)任选母线上的一条支路，在这条支路中某相加入一定的电流，该电流值大于差动门槛定值；

15、b)母线差动保护应瞬时动作，切除母联及该支路所在母线上的所有支路，母线差动动作信号灯应亮；

16、步骤（2），验证差动比率系数高值：

17、a)母联开关合；

18、b)任选ⅰ母线上两条变比相同支路，在某相加入方向相反电流；

19、c)再任选ⅱ母线上一条变比相同支路，在某相加入电流，调节电流大小，使ⅱ母线差动动作；

20、d)记录所加电流，验证差动比率高值系数；

21、步骤（3），验证差动比率系数低值：

22、a)母联开关断；

23、b)任选ⅰ母线上两条变比相同支路，在某相加入方向相反电流；

24、c)再任选ⅱ母线上一条变比相同支路，在某相加入电流，调节电流大小，使ⅱ母线差动动作;

25、d)记录所加电流，验证差动比率低值系数；

26、步骤（4），验证小差比率系数：

27、a)任选同一母线上两条变比相同支路，在某相加入方向相反、大小不同的电流；

28、b)固定其中一支路电流，调节另一支路电流大小，使母线差动动作；

29、c)记录所加电流，验证小差比率系数。

30、进一步，步骤（2）中，验证差动比率高值系数的具体方法为：差动比率高值系数为， id为差动保护的动作电流量；此时， id的计算方法为：母联合上后，除母联外所有支路电流矢量之和； i r为制动电流量，是所有支路绝对值之和；

31、；

32、其中，表示 l n支路的电流互感器变比；为各相应支路的二次电流量；为差动动作时，在 lx支路加入的电流量；s表示基准变比；，若该等式成立，则验证通过。

33、进一步，步骤（3）中，验证差动比率低值系数的具体方法为：

34、差动比率低值系数为， id为差动保护的动作电流量；此时， id的计算方法为：母联断开后，母线上所有支路电流矢量之和； i r为制动电流量，是所有支路绝对值之和；，若该等式成立，则验证通过。

35、进一步，步骤（4）中，验证小差比率系数的具体方法为：表示小差比率系数， id为差动保护的动作电流量；此时， id的计算方法为：ⅰ母或ⅱ母上所有支路电流矢量之和， i r为制动电流量，是i母或ii母所有支路绝对值之和；，若该等式成立，则验证通过。进一步，在进行比率差动保护灵敏性校验时，还需要模拟双母线倒闸操作过程中母线区内故障条件，具体方法为：

36、1)任选某母线上的一条支路，合上该支路的ⅰ母和ⅱ母刀闸；

37、2)在这条支路中加载某单相电流，电流值大于差动门槛定值；

38、3)母线差动保护应瞬时动作，切除母联及母线上的所有支路；

39、4)ⅰ母、ⅱ母差动作信号灯亮。进一步，第四步中，取值范围为大于或等于1.5，小于或等于3。进一步，第四步中，取值为2。本发明同时提供多分布式新能源接入馈线下复式比率差动校验装置，采用上述多分布式新能源接入馈线下复式比率差动校验方法，包括：

40、采集模块，用于采集实际复式比率设置值kr’、故障支路的ct饱和引起的传变误差、流出母线的电流占总故障电流的比例ext；第一处理模块，与采集模块相连，用于计算理论复式比率kr，然后进行比率差动保护速动性校验，将kr与实际复式比率设置值kr’进行比较，若kr等于实际复式比率设置值kr’，则判断为速动性校验通过；若kr大于或小于实际复式比率设置值kr’，则判断为速动性校验不通过；第二处理模块，与采集模块相连，用于进行可靠稳定性校验，若，则校验通过，反之，则校验不通过；第三处理模块，与采集模块相连，用于进行灵敏性校验，若，则灵敏性校验通过，反之，则校验不通过；显示处理模块，分别与采集模块、第一处理模块、第二处理模块、第三处理模块相连，用于显示校验结果；若有任一校验不通过时，则需重新返回至采集模块进行采集，并重新进行后续校验；若校验均通过时，则认为比率差动校验通过。

41、本发明与现有技术相比，其有益效果为：通常现场对于母线差动比率及差动保护的验证，所选取支路不会超过三个支路进行校验，在特定环境中，要求接入多支路进行母线差动元件比率验证，往往技术人员要花大量的时间进行计算，本发明采用首先采用平衡各支路的一次电流值，再进行二次电流值的折算和加量，思路清晰，不易混淆，节省了大量的验证时间。通过对多支路复式差动保护的差动电流、制动电流计算及验证，提高了工作效率，减少了试验线，降低了电网安全风险。