专利名称：：一种强馈入线路电流保护方法
技术领域：
：本发明涉及一种电流保护新方法，特别是一种针对强馈入线路高可靠高灵敏的电流保护方法。
背景技术：
：电流保护是66KV及以下电压等级输电线路相间短路故障的主保护以及更高电压等级线路的后备保护。目前，随着系统电源容量的增大，低压线路短路电流急剧增大，不少工业用户10kV线路或电动机的故障电流，最大可达到2030kA，而正常运行时的额定电流约是6070A，就是加了电抗器对故障电流限制后，还可能大于20kA，这就给设计时TA(电流互感器)的选型提出了难题。由于保护和测量TA—般变比相同或相近，按照额定电流的情况，一般选择TA为100/5、10P20的TA，但是在短路故障时，TA可能严重饱和，使得互感器二次侧基波电流发生畸变而变得不稳定，严重的TA饱和将会导致测得的故障电流基波分量很小。馈线柜电流互感器发生严重饱和后，虽然系统实际故障电流很大，但是经过互感器传变后的二次电流将无法正确反映到保护装置。从而造成保护启动后很快返回，无法保证在设置的动作时限内故障电流始终大于电流保护动作定值，所以无法发出跳闸命令，造成进线电流保护拒动。目前，国内外各厂家同类型微机保护装置的电流保护工作原理是计算实际系统基波电流的有效值(至少保持一个周波20ms)与保护定值进行逻辑判断，经过整定的延时发出跳闸命令，还无法结合TA饱和判断发出跳闸命令。低电压等级的保护中，TA饱和问题可能是一个很普遍的问题，为此我们应该更加深入的考虑这个问题。目前国内研究线路电流保护主要还是采用三段式电流保护，每段保护带有延时，选用一个周期的数据窗，利用全波傅氏算法计算电流基波有效值用于保护判断。该方法对于解决35kV及以下电压等级线路无TA饱和情况的短路故障是普遍公认的；但是在TA饱和情况下，该方法的使用情况通常不理想，经常拒动，引起上级保护越级跳闸，现场用户要求寻求切实可行的方法，保证供电的可靠性和系统的安全。也有采用反时限过电流保护实现的，但用于保护判据判断的电气量仍是电流基波有效值，其计算方法没有改变，同样解决不了TA饱和情况下保护动作可靠性和选择性的要求。另外国内电流保护也有一些带有自保持，智能记忆判断的保护。例如自并励发电机的过流保护就是带负反馈记忆的，只要保护定值达到设定值，就一直记忆直到保护延时时间出口跳闸。这是为了保证机端故障励磁不足的情况下，保护迅速跳闸。但是本方法也有缺陷，就是在外部故障情况下，要是电流启动，也可能误动。还有一些线路带有变压器或冲击负荷的过流保护带有涌流制动，采用二次谐波制动原理，这也是过流保护原理的一点改善。
发明内容本发明要解决技术问题是克服现有有电流保护在强馈入系统存在的上述问题，提供一种强馈入线路电流保护方法，解决TA饱和电流保护拒动问题，保证在线路故障电流发生严重TA饱和，电流有效值低于整定值的情况下，电流保护能准确动作。为了解决以上技术问题，本发明的强馈入线路电流保护方法，具体包括如下步骤A、通过交流采样得到当前采样点三相电流的瞬时值，由(1)式电流瞬时值突变量动作判据进行电流保护启动判断，当任一相连续三个采样时刻的电流突变量满足(1)式，则保护立即启动进入步骤B，同时计时器t清零并开始计时，否则重复本步骤，△，>L+1.25A/wW(1)式中p表示A、B、C三相另l」，为K时刻相电流差突变量，WH^W—2//"7V)+^("2iV)|,AiN(k)为k时亥lj浮动门槛，A/w(A:)-max";(Ar-A0-2/炉(A:-2iV)+^(A:-3A01》，Isrt为电流突变量启动定值，Z伊(W为k时刻P相采样电流瞬时值，N为一周波采样点数，k为采样时刻；B、当计时器t>500ms时，返回步骤A，否则利用(2)式和(3)式对上述连续三次满足(1)式的该相采样数据的下一个周波采样数据进行波形凹凸性变化判断如果相邻过零点之间各采样点中连续有两点满足(4)式，则认为该相电流互感器饱和，进入步骤C，否则进入步骤D;<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(2)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(3)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(4)式中ijk')，ijk'-l)，ijk'-2)分别为k'，k'-l，k'-2时刻《^相采样电流瞬时值；i/(k')，i/(k'-l)分别为k'，k'-l时刻P相采样电流瞬时值的-次求导值；i/'(k')，i/'(k'-2)为分别k'，k'_2时刻炉相采样电流瞬时二次求导值；T为采样时间间隔；C、判断出某相电流互感器饱和后，计时器t清零，计算相电流有效值，根据给定的电流保护动作整定值Iq进行电流保护动作判断，若；W)>厶则电流保护经整定的延时动作出口跳闸；若^(A:')^/,，则根据低电压整定值U^t和负序电压整定值Uht判断复压元件是否启动若相电压满足U,<仏.^或负序电压满足^>仏.^，则复压元件启动，电流保护经整定的延时后动作出口跳闸；否则返回步骤B;D、如果波形不饱和，则计算相电流有效值，采用传统电流保护判据进行保护动作出口判断，根据给定的电流保护动作整定值I,进行电流保护动作判断若；(^)〉厶，电流保护经整定的延时动作出口跳闸；否则返回步骤B。所述步骤A中，电流突变量启动定值Iset=20%In，式中In为电流互感器二次额定电流值。步骤C中电流保护的整定延时为0.5s至5s。本发明的有益效果如下本发明方法传统的电流保护原理的基础上，加入电流瞬时值突变量判别，保证在任何故障时保护判据能可靠启动。同时利用"波形识别法"有效的识别TA是否发生饱和。根据"TA饱和"和"不饱和"两种情况分别进行保护逻辑判断，不饱和时依据传统电流保护判据，饱和时利用电流瞬时值突变量启动和复压启动元件。保证在线路故障电流发生严重TA饱和，电流有效值低于整定值的情况下，电流保护能准确动作。这种利用故障电流不同特征采取不同处理方法的思想不仅适用于线路电流保护，而且对于其他电力系统的保护也具有普遍意义。下面结合附图对本发明作进一步的说明。图1为本发明强馈入线路电流保护新原理的流程框图。图2为实施例1动模试验中线路AB两相短路故障时，A、B、C三相电压波形图,图3为实施例1动模试验中线路AB两相短路故障时，A、B、C三相电流波形图,图4为实施例2动模试验中线路AC两相短路故障时，A、B、C三相电压波形图,图5为实施例2动模试验中线路AC两相短路故障时，A、B、C三相电流波形图,具体实施例方式如图1所示，为本发明流程图，强馈入线路电流保护方法，具体包括如下步骤A、通过交流采样得到当前采样点三相电流的瞬时值，由(1)式电流瞬时值突变量动作判据进行电流保护启动判断，当任一相连续三个采样时刻的电流突变量满足(1)式，则保护立即启动进入步骤B，同时计时器t清零并开始计时，否则重复本步骤，式中p表示A、B、C三相另l」，为K时刻相电流差突变量，△^W—^W-2/#-A0+U"2iV"，AiN(k)为k时亥lj浮动门槛，A^(A:)-inax(l/p(A;—iV)-2z;XA:—2A0+~(A:—3A0I}，Iset为电流突变量启动定值，^(W为k时刻伊相采样电流瞬时值，N为一周波采样点数，k为采样时刻；B、当计时器t>500ms时，返回步骤A，否则利用(2)式和(3)式对上述连续三次满足(1)式的该相采样数据的下一个周波采样数据进行波形凹凸性变化判断如果相邻过零点之间各采样点中连续有两点满足(4)式，则认为该相电流互感器饱和，进入步骤C，否则进入步骤D;2)(2);'(,:')——W)-W-"_W)-2-+W-2)(k'(k'-2)<0(3)(4)式中ijk')，ijk'-l)，ijk'-2)分别为k'，k'-l，k'-2时刻^相采样5电流瞬时值；i/(k')，i/(k'-l)分别为k'，k'-l时刻p相采样电流瞬时值的一次求导值；i/'(k')，i/'(k'-2)为分别k'，k'-2时刻(3相采样电流瞬时二次求导值；T为采样时间间隔；C、判断出某相电流互感器饱和后，计时器t清零，计算相电流有效值，根据给定的电流保护动作整定值Iq进行电流保护动作判断，若；W)〉/9则电流保护经整定的延时动作出口跳闸；若；(。《厶，则根据低电压整定值U^t和负序电压整定值Uht判断复压元件是否启动若相电压满足U,<仏.^或负序电压满足^>仏.^，则复压元件启动，电流保护经整定的延时后动作出口跳闸；否则返回步骤B;D、如果波形不饱和，则计算相电流有效值，采用传统电流保护判据进行保护动作出口判断，根据给定的电流保护动作整定值I,进行电流保护动作判断若；(^)〉厶，电流保护经整定的延时动作出口跳闸；否则返回步骤B。步骤A中，电流突变量启动定值Iset=20%In，式中In为电流互感器二次额定电流值。步骤C中电流保护的整定延时为0.5s至5s。实施例1:按图1所示步骤，采样频率为每秒1000点，即一个周波采样20个点，额定电流In=5A;电流突变量启动定值Isrt=1A;电流保护动作整定值Iq=7A;低电压定值Uuet=45V和负序电压定值U^et=IOV。线路AB两相短路故障的电流波形图如图2所示，根据图2统计的线路三相电流采样点数据见表l。以故障时刻为例AiA(0)=|iA(0)-2iA(-20)+iA(-40)I=9.35，Iset+1.25AiN(k)=l+max{|iA(-20)-2iA(-40)+iA(-60)}=1.11，即A^(0)〉/敏+1.25A^(0)，同样①〉4,+1.25^(1),(2)〉4,+1.25A/W(2)。所以由表1数据计算故障发生时刻A相连续三个点满足进行下一步判断。电流瞬时值突变量动作元件计时变量t=0，并起动t计时。由表1数据，利用"波形识别法"对电流瞬时值突变量启动相进行TA饱和判断。以表1中故障后3ms时刻和5ms时刻为例进行说明。C"3)-2-2)""1),-2*2;"22'8^"(5)="5)-2^(4)^(3)=-(U7—2*(-0.1)+0>0所以i/'(k)*i/'(k-2)=i/'(3)*i/'(5)〈0，认为A相TA饱和。判断出A相电流TA饱和后，此时IA(5)=4.52<IOA，不能根据传统电流保护判据判断故障。但可以根据此时给定的低电压整定值srt和负序电压整定值U2.srt，判断复压元件是否启动。在故障后5ms时刻相电压满足U$=40.9<50V，复压元件启动，则保证电流保护在延时到后立即出口跳闸。虽然此时IA(5)=4.52<IOA，但仍能保证电流保护可靠动作。实施例2:按图1所示步骤，采样频率为每秒1600点，即一个周波采样32个点，设额定电流In=5A;电流突变量启动定值Isrt=1A;电流保护动作整定值Iq=7A;低电压定值UL^=45V和负序电压定值U^et=10V。线路AB两相短路故障的电流波形图如图2所示，根据图2统计的线路三相电流采样点数据见表l。以故障时刻为例AiA(0)=|iA(0)-2iA(-20)+iA(-40)I=1.61，Iset+1.25AiN(k)=l+max{|iA(-20)-2iA(-40)+iA(-60)|}=1，即4,+1.25A^(0),同样，)>4,+1瑪(1)，A/,(2)>4,+1瑪(2)。所以由表1数据计算故障发生时刻A相连续三个点满足进行下一步判断。电流瞬时值突变量动作元件计时变量t=0，并起动t计时。由表1数据，利用"波形识别法"对电流瞬时值突变量启动相进行TA饱和判断。以表1中故障后3ms时刻和5ms时刻为例进行说明。f"(3)=6(3)-2!、(2)+^(1)=一11.2-2*(-7.99)+(—4.2)>。力、乂^r*22f;。^(5)-2y，WL-n.6-2*(-".6)+(-n.2)>0所以V'(k)*i/'(k-2)=i/'(3)*i/'(5)X)，认为此时A相TA不饱和。从故障时刻到故障后8ms进行A、B、C三相TA饱和判断，都将得到i/'(k)*i/'(k_2)>O，所以认为这段时间内A、B、C三相TA不饱和，进入下一步判断。A、B、C三相TA不饱和，则计算相电流有效值，采用传统电流保护判据进行保护动作出口判断。在故障后8ms时刻A相电流有效值lA(8)=7.93>7八，则电流保护经动作延后出口跳闸。表1线路AB两相短路故障前后，三相电流采样点数据统计<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2线路AB两相短路时，线路三相电压，三相电流有效值数据统计<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表3线路AC两相短路故障前后，三相电流采样点数据统计<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表2线路AC两相短路时，线路三相电压，三相电流有效值数据统计<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。权利要求一种强馈入线路电流保护方法，具体包括如下步骤A、通过交流采样得到当前采样点三相电流的瞬时值，由(1)式电流瞬时值突变量动作判据进行电流保护启动判断，当任一相连续三个采样时刻的电流突变量满足(1)式，则保护立即启动进入步骤B，同时计时器t清零并开始计时，否则重复本步骤，式中表示A、B、C三相别，为K时刻相电流差突变量，ΔiN(k)为k时刻浮动门槛，Iset为电流突变量启动定值，为k时刻相采样电流瞬时值，N为一周波采样点数，k为采样时刻；B、当计时器t＞500ms时，返回步骤A，否则利用(2)式和(3)式对上述连续三次满足(1)式的该相采样数据的下一个周波采样数据进行波形凹凸性变化判断如果相邻过零点之间各采样点中连续有两点满足(4)式，则认为该相电流互感器饱和，进入步骤C，否则进入步骤D；<mrow><msubsup><mi>i</mi><mi>φ</mi><mo>′</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><msup><mi>k</mi><mo>′</mo></msup><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>i</mi><mi>φ</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msup><mi>k</mi><mo>′</mo></msup><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>i</mi><mi>φ</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msup><mi>k</mi><mo>′</mo></msup><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></mfrac><mo>,</mo><msubsup><mi>i</mi><mi>φ</mi><mo>′</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><msup><mi>k</mi><mo>′</mo></msup><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>i</mi><mi>φ</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msup><mi>k</mi><mo>′</mo></msup><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>i</mi><mi>φ</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msup><mi>k</mi><mo>′</mo></msup><mo>-</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msubsup><mi>i</mi><mi>φ</mi><mrow><mo>′</mo><mo>′</mo></mrow></msubsup><mrow><mo>(</mo><msup><mi>k</mi><mo>′</mo></msup><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><msubsup><mi>i</mi><mi>φ</mi><mo>′</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><msup><mi>k</mi><mo>′</mo></msup><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msubsup><mi>i</mi><mi>φ</mi><mo>′</mo></msubsup><mrow><mo>(</mo><msup><mi>k</mi><mo>′</mo></msup><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>i</mi><mi>φ</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msup><mi>k</mi><mo>′</mo></msup><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mn>2</mn><msub><mi>i</mi><mi>φ</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msup><mi>k</mi><mo>′</mo></msup><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>i</mi><mi>φ</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msup><mi>k</mi><mo>′</mo></msup><mo>-</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><msup><mi>T</mi><mn>2</mn></msup></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msubsup><mi>i</mi><mi>φ</mi><mrow><mo>′</mo><mo>′</mo></mrow></msubsup><mrow><mo>(</mo><msup><mi>k</mi><mo>′</mo></msup><mo>)</mo></mrow><mo>*</mo><msubsup><mi>i</mi><mi>φ</mi><mrow><mo>′</mo><mo>′</mo></mrow></msubsup><mrow><mo>(</mo><msup><mi>k</mi><mo>′</mo></msup><mo>-</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow><mo><</mo><mn>0</mn><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>4</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>式中iφ(k′)，iφ(k′-1)，iφ(k′-2)分别为k′，k′-1，k′-2时刻相采样电流瞬时值；iφ′(k′)，iφ′(k′-1)分别为k′，k′-1时刻相采样电流瞬时值的一次求导值；iφ″(k′)，iφ″(k′-2)为分别k′，k′-2时刻相采样电流瞬时二次求导值；T为采样时间间隔；C、判断出某相电流互感器饱和后，计时器t清零，计算相电流有效值，根据给定的电流保护动作整定值Iq进行电流保护动作判断，若则电流保护经整定的延时动作出口跳闸；若则根据低电压整定值Ul.set和负序电压整定值U2.set判断复压元件是否启动若相电压满足Uφ＜Ul.set或负序电压满足U2＞U2.set，则复压元件启动，电流保护经整定的延时后动作出口跳闸；否则返回步骤B；D、如果波形不饱和，则计算相电流有效值，采用传统电流保护判据进行保护动作出口判断，根据给定的电流保护动作整定值Iq进行电流保护动作判断若电流保护经整定的延时动作出口跳闸；否则返回步骤B。F2009102632698C00011.tif,F2009102632698C00012.tif,F2009102632698C00013.tif,F2009102632698C00014.tif,F2009102632698C00015.tif,F2009102632698C00016.tif,F2009102632698C00017.tif,F2009102632698C000111.tif,F2009102632698C000112.tif,F2009102632698C000113.tif,F2009102632698C00021.tif,F2009102632698C00022.tif,F2009102632698C00023.tif2.根据权利要求1所述的强馈入线路电流保护方法，其特征是所述步骤A中，电流突变量启动定值Iset=20%In，式中In为电流互感器二次额定电流值。3.根据权利要求1所述的强馈入线路电流保护方法，其特征是所述步骤C中电流保护的整定延时为O.5s至5s。全文摘要一种强馈入线路电流保护方法，其在传统的电流保护原理的基础上，加入电流瞬时值突变量判别，保证在任何故障时保护判据能可靠启动；同时利用“波形识别法”有效的识别TA是否发生饱和。根据“TA饱和”和“不饱和”两种情况分别进行保护逻辑判断，不饱和时依据传统电流保护判据，饱和时利用电流瞬时值突变量启动和复压启动元件。保证在线路故障电流发生严重TA饱和，电流有效值低于整定值的情况下，电流保护能准确动作。文档编号H02H3/08GK101710689SQ200910263269公开日2010年5月19日申请日期2009年12月18日优先权日2009年12月18日发明者丁网林,杨仪松,温传新,王汉林,阙连元,骆健,黄福祥申请人:南京中德保护控制系统有限公司