专利名称：利用同侧电流流向变化实现方向保护的方法
技术领域：
本发明涉及电力系统领域，更具体地涉及输电线路继电保护领域。
背景技术：
在电力系统中，输电线路继电保护系统经常使用方向高频保护、相差高频保护及光纤电流差动作为主保护。它的拒动(应动作而未动作)和误动(不应动作而动作)，都会造成大面积停电，损坏电力设备，使电能质量不满足要求，给国民经济带来巨大损失。
方向高频保护是采用故障电压及故障电流判断故障发生在正方向还是反方向，根据两侧故障方向决定是否动作跳闸。由于判断故障方向引入了电压量，在电压互感器断线、系统振荡时会出问题，这些情况下要闭锁保护，这时若发生故障后果严重。
相差高频保护是通过相互传送电流相位信息得到两侧电流相位差，以判断是否是区内故障而动作跳闸。输电线路上高频信号传输延时会造成电流相位误差，线路越长误差越大，对于远距离输电线会有保护死区甚至不能使用。
光纤差动保护是通过光纤通道传送输电线各侧电流采样值或电流向量以计算差动电流，构成输电线电流差动保护。光纤差动对通讯通道要求高，两端要同步，造价高。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上保护方案中的缺陷，提出了一种利用同侧电流流向变化实现方向保护的方法。所述的方法是通过如下的技术方案实现的，包括以下步骤被保护元件，如输电线路两端的保护装置各自对本侧电流互感器的电流波形经过幅值相位调整、模数转换后进行采样得到电流瞬时值；当电流有突变时取得电流突变前后电流采样值；
使用电流突变前后的采样值计算突变后电流向量和突变前电流向量的角度；由计算出的角度与角度预值W比较，若计算出的角度大于W则认为电流方向有变化；若计算出的角度小于W则认为电流方向无变化，判断出两侧各自电流流向是否有变化后，两侧保护装置通过通讯手段将本侧电流方向变化情况电流方向有变化或没有变化，告知对侧装置；各侧保护装置各自进行判断，若两侧电流方向均变化或均未变化则是被保护元件区外故障，保护装置不动作；若两侧电流方向一侧有变化而另一侧未变化则是被保护元件区内故障，保护装置动作，跳开断路器，隔离故障元件，保证电力系统可靠运行。
所述的预定值W是根据电力系统元件内部故障和元件外故障时故障电流向量和故障前电流向量角度差确定的，取95～105度。
本发明的有益效果本发明较好地解决长期以来采用电压量和电流量判断故障方向时，在系统振荡、电压互感器断线时保护装置的不正确动作。也避免了相差高频保护由于线路长度产生的信号延时等造成的保护死区。同时由于方向的变化是一个状态量，只有两种状态，所以对通讯通道的要求低，抗干扰能力强，提高了保护装置的可靠性。
图1是本发明方法的流程示意图。
具体实施例方式
图1是本发明方法的流程示意图。如图1所示，本发明提出的一种利用同侧电流流向变化实现方向保护的方法是通过如下的技术方案实现的，所述的方法包括步骤首先从步骤S101开始，保护装置对本侧电流互感器的电流波形经过幅值相位调整、模数转换后进行采样得到电流瞬时值，将电流的瞬时采样值存入采样队列。
在步骤S102使用电流突变量判据判断电流是否有突变，电流无突变则结束，若有突变则进入步骤S103。
步骤S103从采样队列中取得电流突变前后的电流采样值。
步骤S104使用步骤S103中得到得采样值，计算电流突变后电流向量相对于电流突变前向量的夹角。
步骤S105判断得到的夹角是否大于角度预定值W。
若夹角大于W则判为电流流向有变化，进入步骤S106查看由通讯通道收到的对端信息，对端夹角是否也大于W，若对端夹角大于W则表明对端电流流向有变化，两侧电流流向都有变化，表明是区外故障则闭锁保护，进入步骤S110结束；若对端夹角不大于W则表明对端电流流向无变化，本侧电流流向有变化而对侧电流流向无变化，是区内故障，进入步骤S109，保护动作跳开断路器。
若夹角小于W则判为电流流向无变化，进入步骤S107查看由通讯通道收到的对端信息，对端夹角是否也大于W，若对端夹角大于W则表明对端电流流向有变化，本侧电流流向无变化而对侧电流流向有变化，是区内故障，进入步骤S109，保护动作跳开断路器。若对端夹角不大于W则表明对端电流流向无变化，本侧电流流向无变化而对侧电流流向也无变化，是区外故障则闭锁保护，进入步骤S110结束。
所述的定值W一般取95～105度。
由于在本发明中上述方法是在具体装置中实现，例如对电流波形进行采样得到瞬时值、判断电流是否突变、取得突变前后的电流采样值、计算突变前后电流向量夹角以及判断电流流向的变化都可以由现有继电保护装置中的各个部分来实现，因此，上述的装置在这里没有必要进一步描述。本发明是仅利用同侧电流流向变化实现方向保护的方法，可以用于对输电线路、电力电缆等重要元件的继电保护系统。
根据上述的描述，本领域的技术人员可以对本发明的方法的各个步骤进行合并或分解。
权利要求
1.一种利用同侧电流流向变化实现方向保护的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤被保护元件两端的保护装置各自对本侧电流互感器的电流波形经过幅值相位调整、模数转换后进行采样得到电流瞬时值；当电流有突变时取得电流突变前后电流采样值；使用电流突变前后的采样值计算突变后电流向量和突变前电流向量的角度；由计算出的角度与角度预值W比较，若计算出的角度大于W则认为电流方向有变化，若计算出的角度小于W则认为电流方向无变化，判断出两侧各自电流流向是否有变化后，两侧保护装置通过通讯手段将本侧电流方向变化情况告知对侧装置；各侧保护装置各自进行判断，若两侧电流方向均变化或均未变化则是被保护元件区外故障，保护装置不动作；若两侧电流方向一侧有变化而另一侧未变化则是被保护元件区内故障，保护装置动作，跳开断路器，隔离故障元件，保证电力系统可靠运行。
2.根据权利要求1所述的利用同侧电流流向变化实现方向保护的方法，其特征在于，所述的角度预定值W是根据电力系统元件内部故障和元件外故障时故障电流向量和故障前电流向量角度差确定的，取95～105度。
全文摘要
本发明公开了一种利用同侧电流流向变化实现方向保护的方法，包括被保护元件两端保护装置各自对本侧电流进行采样；当电流有突变时，使用电流突变前后的采样值计算突变前后电流向量的角度；由计算出的角度判断两侧电流流向是否有变化；通过通讯手段将本侧电流方向变化情况告知对侧；若两侧电流方向均变化或均未变化则是被保护元件区外故障，保护装置不动作；若两侧电流方向一侧有变化而另一侧未变化则是被保护元件区内故障，保护装置动作。该方法较好地解决长期以来采用电压量和电流量判断故障方向时保护装置的不正确动作；避免了相差高频保护由于信号延时造成的保护死区；该方法对通讯通道要求低，抗干扰能力强，提高了保护装置的可靠性。
文档编号H02H3/26GK1787316SQ20051008692
公开日2006年6月14日 申请日期2005年11月18日 优先权日2005年11月18日
发明者和敬涵, 范瑜 申请人:北京交通大学