专利名称：一种母线差动保护方法
技术领域：
本发明属于电力工程领域的继电保护自动化领域，具体为基于一种同步采样新方法和通道传输技术的，适用于各种电压等级的母线差动保护。
背景技术：
母线是电力系统发电厂、变电站中的重要设备之一，起着汇集和分配电能的作用。母线虽然总长度不过几十米或上百米，但由于连接的设备多、电气接线复杂，设备绝缘老化、污秽以及雷击等均会引起短路故障；同时由于操作频繁，值班人员的误操作等也会引起人为三相故障(如带地线合闸等)；因此，母线的短路故障在电力系统中仍占有一定的比例，且故障性质一般比较严重，对电力系统的安全危害较大。鉴于此，目前在我国的电力系统中要求IlOkV及以上电压等级母线及35kV电压等级的重要母线均需要装设母线差动保护。当前国内外常规的母线差动保护，是把母线上所有间隔的回路电流量引入母线差动保护装置，由母线差动保护装置完成模拟量的同步采样及差动逻辑判别。这种方法需要接入大量二次电缆，不仅电缆投资大，而且现场施工工作量大，在智能变电站中已经很难得到运行单位的认可。现阶段在智能变电站中，我们主要采取GPS同步时钟技术，在采集的电流电压数据中加入时间标签，这样就可以求出同一时刻母线上面的差流。但是随之而来的弊端也是明显的，这种母线差动保护对GPS信号具有很强的依赖性，在失去GPS同步信号时差动保护就要退出运行；同时GPS数据信息还要占用大量的通道资源。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于电压过零点同步的母线差动保护方法，用以解决现有母线差动保护对GPS信号依赖强的问题。为实现上述目的，本发明的方案是一种母线差动保护方法，其特征在于，包括如下步骤
A.连续对母线电压进行采样，同时，分别同步地对母线上所有间隔的电流进行采
样；
B.对母线电压采样值、各间隔的电流采样值分别进行拟合，得到母线电压拟合曲线和各间隔的电流拟合曲线；
C.在母线电压拟合曲线上确定一个电压过零点；对于每个间隔的电流拟合曲线，从上述电压过零点开始，按照设定的采样时间周期，在各自的电流拟合曲线上依次进行采样，得到每个间隔的采样序列，所述采样序列包括采样点的电流采样值，以及采样点对应的采样序号；各间隔的米样序列，相同时刻的米样点的米样序号相同；
D.存储各间隔的采样序列，将各间隔的采样序列的相同采样序号的电流值进行差动计算，并以计算结果为依据进行差动保护。步骤A中，所述母线为同一条母线，所述母线电压是该母线上的PT柜采集的母线电压。步骤A中，所述母线为并列运行的两条母线，所述母线电压是任一条母线上的PT柜采集的母线电压。各间隔的采样序列通过EPON网络发送至OLT设备，并由OLT设备发送至母线保护装置，由母线保护装置进行存储与计算由于同一母线段不同间隔采集的电压完全相同，因此具有相同的过零时刻。本发明正是基于这一点进行不同间隔之间电流量的同步，从而省掉了 GPS等对时手段。对于每个带电间隔，首先根据电压采样值确定电压过零点，然后以电压过零点为同步信号，根据设定的采样时间周期，在电流拟合曲线上重新采样(下面称为“重采样”)电流值，得到一个采样序列，各采样序列由采样点的电流值和采样序号构成，各间隔的采样序列，相同时刻的采样点的采样序号相同；最后根据各间隔的采样序列进行计算，进行差动保护。由于同一母线段上电压过零点时刻相同，因此同一母线段不同带电间隔经过“重采样”后相同采样序号的电流采样值是同步的，同步的电流采样值便可以进行差动计算。所以，本发明的方法省去了 GPS相关设备，减少了系统依赖性，保护稳定性强，还能够设备降低成本。
图I母线接线示意 图2过零点同步原理 图3采样数据传输原理 图4采样数据存储原理图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。如图I所示的单母分段接线，除分段间隔JGO外共有6个间隔JGf JG6，其中JGf JG3属于I母，JG4 JG6属于II母，PTl和PT2分别属于I母和II母。当母线分列运行时，JG1 JG3采集PTl电压，具有共同的电压过零点；JG4 JG6采集PT2电压，具有共同的电压过零点。当母线并列运行时，JGf JG6具有采集同一 PT (PTl或PT2)电压，具有共同的电压过零点。如果对I母进行差动保护，对I母的电压采样由PTl获得，I母上的间隔包括JGf JG3。如果对II母进行差动保护，对II母的电压采样由PTl获得，II母上的间隔包括JG4 JG6。对I母与II母并列运行时的差点保护，母线电压采样由PTl和PT2中任意一个获得，间隔包括JGf JG6。由于在一个周波中，不论电压如何波动，其电压过零点总是确定的，过零点是正弦波形从负幅值转变成正幅值或者从正幅值转为负幅值，以下实施例中取电压由负到正为过零点。首先进行初始采样，采样母线电压和各间隔电流，设一个周波中采样N个点。若一个周波中采样N个点，N=0，l，2，3……，记其中一个周波电压过零点前一个采样点的采样时刻为t (0+k*N)，电压采样值为u (0+k*N)，电流采样值为i (0+k*N)，其中k=0，l，2，3……，k为周波数。下一个采样点的采样时刻为t (l+k*N)，电压采样值为u(l+k*N)，电流采样值为i (l+k*N)，依次到第N个采样点。然后分别对母线电压和各间隔电流(1-η，η为带电间隔数)采样值进行拟合，得到它们的拟合曲线，如图2所示。图2中，一个周波采样8个点，在母线电压的线性拟合曲线上，可以求出电压过零点的时刻t0’，然后在各间隔的电流拟合曲线上求出电压过零点to’对应的电流值1(0)，即在电流拟合曲线上的电流采样值，所谓“重采样”值。将电压过零点时亥Ij t0’从电压拟合曲线对应到电流拟合曲线的方法采用在电压拟合曲线上求出t(0+k*N)和t0’的时间差X，由于在电流拟合曲线上i (0+k*N)到I (O)的时间差也是X，从而在电流拟合曲线上定位t0’。作为其他实施方式，求出t (l+k*N)和t0’的时间差也是可行的。获得了电压过零点的“重采样”值I (0)，选取一定的时间周期在在各间隔的电流拟合曲线上依次采样，分别求出各间隔的采样序列；采样序列包括采样点的电流采样值，以及采样点对应的采样序号；各间隔的采样序列，相同时刻的采样点的采样序号相同。如
图2，间隔I的采样序列I (0)，I (I), ......，I (N-I)......，间隔η的采样序列I (0)，I
Cl),……，I (N-I)……。由于同一母线段上电压过零点时刻相同，因此同一母线段不同间隔经过重采样后相同采样序号的电流采样值是同步的，即各间隔的采样序列的相同采样序号的电流值是同步的。 存储各间隔的采样序列，将各间隔的采样序列的相同采样序号的电流值进行差动计算，并以计算结果为依据进行差动保护。如图3，智能采集装置集成了 ONU模块，经过CPU模块进行重采样后的采样数据附带相应的采样序号传输至ONU模块，ONU模块再通过EPON网络将采样数据上传。经过测试，在I个OLT设备下挂8个ONU模块的情况下，ONU模块的最长传输等待延时不超过500微秒(远远小于电流/电压模拟量的周期20毫秒)，因此可以有效避免对时逻辑发生跨周波序号对应的错误情况发生。如图4，母线保护装置对经过EPON通讯网络上送的同一母线段上不同间隔的采样数据按照采样序号(Tn对齐存放。依据电压过零点同步原理，采样序号相同的采样数据是同一时刻的数据，可以进行差流计算。母线保护装置据此可以进行差动保护的各种逻辑运算并根据实际故障情况正确动作出口。由于ONU模块的最长传输等待延时+传输延时不超过2ms,故同一时刻接收到的米样序号存在两种情况1)米样序号相差较小，小于N/4。以两个间隔为例,如某一时刻间隔I的采样序号如果为10，间隔2的采样序号只能为9或者11，序号差小于N/4; 2)在电压过零点附近，存在采样序号相差较大(大于N/2)的情况。以两个间隔为例，如某一时刻间隔I的采样序号为本周波的序号0，间隔2的采样序号可能为上一周波的序号N-1。
上述两种情况之外，均应为由于通讯异常，造成数据接收出现异常的情况。故装置设置通讯异常告警逻辑，避免跨周波数据存储错误的情况发生。当同一时刻接收到的采样序号差大于N/4 (N为每周波采样点数)且小于N/2时，母线保护装置发通讯异常告警信息并闭锁差动保护。
权利要求
1.一种母线差动保护方法，其特征在于，包括如下步骤 A，连续对母线电压进行采样，同时，分别同步地对母线上所有间隔的电流进行采样； B，对母线电压采样值、各间隔的电流采样值分别进行拟合，得到母线电压拟合曲线和各间隔的电流拟合曲线； C，在母线电压拟合曲线上确定一个电压过零点；对于每个间隔的电流拟合曲线，从上述电压过零点开始，按照设定的采样时间周期，在各自的电流拟合曲线上依次进行采样，得到每个间隔的采样序列，所述采样序列包括采样点的电流采样值，以及采样点对应的采样序号；各间隔的米样序列，相同时刻的米样点的米样序号相同； D，存储各间隔的采样序列，将各间隔的采样序列的相同采样序号的电流值进行差动计算，并以计算结果为依据进行差动保护。
2.根据权利要求I所述的一种母线差动保护方法，其特征在于，步骤A中，所述母线为同一条母线，所述母线电压是该母线上的PT柜采集的母线电压。
3.根据权利要求I所述的一种母线差动保护方法，其特征在于，步骤A中，所述母线为并列运行的两条母线，所述母线电压是任一条母线上的PT柜采集的母线电压。
4.根据权利要求2所述的一种母线差动保护方法，其特征在于，各间隔的采样序列通过EPON网络发送至OLT设备，并由OLT设备发送至母线保护装置，由母线保护装置进行存储与计算。
全文摘要
本发明涉及一种母线差动保护方法，对于每个带电间隔，首先根据电压采样值确定电压过零点，然后以电压过零点为同步信号，根据设定的采样时间周期，在电流拟合曲线上重新采样电流值，得到一个采样序列，各采样序列由采样点的电流值和采样序号构成，各间隔的采样序列，相同时刻的采样点的采样序号相同；最后根据各间隔的采样序列进行计算，进行差动保护。由于同一母线段上电压过零点时刻相同，因此同一母线段不同带电间隔经过“重采样”后相同采样序号的电流采样值是同步的，同步的电流采样值便可以进行差动计算。所以，本发明的方法省去了GPS相关设备，减少了系统依赖性，保护稳定性强，还能够设备降低成本。
文档编号H02H7/22GK102623966SQ20121009561
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者刘星, 宋小会, 李国斌, 王定国, 魏勇 申请人:许昌许继软件技术有限公司, 许继电气股份有限公司, 许继集团有限公司