本发明涉及一种基于IEC61850标准的铁路牵引供电系统主变压器差动保护模型，属于铁路电力领域。
背景技术：
：IEC61850标准采用面向对象技术和UML建模技术对变电站自动化系统进行了统一数据建模，其中逻辑节点LN是构建数据模型的核心组成部分。逻辑节点是具备通信功能的最小功能单元，其定义的数据对于变电站自动化系统的描述和达到互操作性的信息交换起决定作用。在IEC61850-7-4中面向电力系统定义了13个大类约90个兼容逻辑节点LN，它们覆盖了变电站和馈线设备的大多数应用，其中对应差动保护的逻辑节点是PDIF。对IED进行数据建模是应用IEC61850标准的一项重要内容，在功能准确分析和分解的基础上建立的符合客观实际的数据模型是实现IEC61850标准的前提条件。但是在进行铁路牵引供电系统的主变差动保护建模时，由于该系统的特殊性，直接使用标准PDIF逻辑节点不能完全满足要求。牵引供电系统特殊性表现在以下几个方面：一是牵引供电系统的外部供电系统是三相制，而牵引负荷是单相系统。二是为了躲过主变外部故障时的不平衡电流，差动保护必须有制动电流，并且制动电流要随差流而增大；三是当出现较大的差动电流时，差动保护又要立即动作；四是牵引供电系统主变的类型和结线方式多样，导致差流的计算比较复杂，需要增加平衡系数定值；五是牵引供电系统的主变压器有较多的投切操作，导致励磁涌流产生，因此差动保护必须具备闭锁条件。综上，作为牵引变压器主保护的差动保护，必须满足以下要求：1）需要按照高压侧A,B,C三相分别设置差动保护元件并可分别投退；2）差动保护需要设置两段动作区，速断动作区和比率动作区，比率动作区由双制动电流双斜率的三段折线构成；3）需要引入平衡系数定值来计算差流；4）需要具备两种闭锁模式，具备二次谐波闭锁和波形对称闭锁功能。针对以上要求，只使用单一标准逻辑节点PDIF无法完成牵引供电系统主变压器差动保护建模，会导致该有的必要信息无法在模型中体现，而不需要的冗余信息大量存在于模型中，影响差动保护的功能实现，影响模型的准确严谨和信息传输的效率。技术实现要素：本发明提出了一种基于IEC61850标准的铁路牵引供电系统主变压器差动保护模型，以解决用单一标准差动保护逻辑节点PDIF无法满足主变差动保护建模需求的问题。本发明立足铁路牵引供电系统的实际情况，遵循IEC61850标准的定义，满足了交流电气化铁路牵引变压器差动保护的特殊要求，拓展了IEC61850标准的应用领域。针对差动保护的两个动作区，分别建立两个逻辑节点模型：差动速断逻辑节点QTFD和比率差动逻辑节点QTRD。差动速断逻辑节点QTFD继承于公用逻辑节点，定值数据有差动速断动作电流定值。比率差动逻辑节点QTRD继承于公用逻辑节点，定值数据包括比率差动动作电流定值，制动电流1，制动电流2，斜率1，斜率2。针对差动电流计算的需要，引入平衡系数，建立平衡系数逻辑节点QTBF模型：该逻辑节点继承于公用逻辑节点，定值数据包括4个A相平衡系数定值、4个B相平衡系数定值、4个C相平衡系数定值。针对励磁涌流可能会导致差动保护误动作，建立差动闭锁逻辑节点QTDB模型，该逻辑节点继承于公用逻辑节点，定值数据包括闭锁模式、2次谐波含量和波形对称度。在完成建立上述逻辑节点的模型定义后，实例化三个QTFD差动速断逻辑节点和三个QTRD比率差动逻辑节点，分别对应A，B，C三相差动保护元件，实例化一个QTBF平衡系数逻辑节点和一个QTDB差动闭锁逻辑节点，实例化一个PTRC保护跳闸逻辑节点，以上9个逻辑节点都存在于一个逻辑设备PROT中。实例化3个MMXN单项测量值逻辑节点分别对应高压侧A，B，C三相电流IA、IB、IC。实例化4个MMXN单项测量值逻辑节点对应低压侧Iα、Iβ、IαF、IβF电流。以上7个逻辑节点存在于一个逻辑设备MEAS中。实例化两个XCBR断路器逻辑节点，分别对应高低压侧断路器，以上2个逻辑节点存在于逻辑设备CTRL中。最后设计由以上18个逻辑节点参与的完整差动保护功能模型。经过以上步骤，完整建立了牵引供电系统主变压器的差动保护模型。该模型完全立足于牵引供电系统客观实际，根据IEC61850标准进行功能分析和分解，然后详细制定了差动保护相关逻辑节点及各个逻辑节点实例化的功能配合。该模型完全满足铁路牵引供电系统对主变差动保护的特殊要求，并遵守IEC61850标准的命名和定义规定，使得IEC61850标准可以应用于铁路牵引供电系统领域，拓展了IEC61850的应用领域。附图说明图1牵引供电系统主变压器差动保护动作区。图2牵引供电系统主变压器差动保护功能模型。具体实施方式1.差动速断逻辑节点QTFD的建模根据IEC61850标准的规定“如果现有逻辑节点类不适合待建模的功能，应根据新逻辑节点的规定，创建新的逻辑节点”，创建新的差动速断逻辑节点，该逻辑节点的命名按照IEC61850标准制定的“新逻辑节点命名规则”而制定，见表1。表1QTFD命名QTDF的数据定义见表2，该逻辑节点继承自公用逻辑节点类，选择必备信息，不选择可选信息，建立Str和Op状态信息，建立差动电流和制动电流两个被测值信息，新增定值DifFVal。表2QTFD定义2.比率差动逻辑节点QTRD的建模比率差动逻辑节点的命名按照IEC61850标准制定的“新逻辑节点命名规则”而制定，见表3。表3QTRD命名QTRD的数据定义见表4，该逻辑节点继承自公用逻辑节点类，选择必备信息，不选择可选信息，建立Str和Op状态信息，建立差动电流和制动电流两个被测值信息。新增定值DifRVal，RstA1，RstA2，RstF1，RstF2。根据多年运行经验总结，RstF1一般取0.3，RstF2一般取0.5。以上5个定值定义了比率动作区和制动区，见图1。表4QTRD定义3.平衡系数逻辑节点QTBF建模平衡系数逻辑节点的命名按照IEC61850标准制定的“新逻辑节点命名规则”而制定，见表5。表5QTBF命名本发明采用平衡系数法计算主变差流。平衡系数逻辑节点QTBF的数据定义见表6，该逻辑节点继承自公用逻辑节点类，选择必备信息，不选择可选信息，新增定值包括：A相平衡系数4个，B相平衡系数4个，C相平衡系数4个。表6QTBF定义平衡系数的计算方法和主变类型有关，牵引供电系统常用主变类型有7种。表7，表8，表9定义了这7种主变类型的A，B，C三相平衡系数计算方法。表中的K定义为变压器高低压侧绕组匝数比。表7A相平衡系数表8B相平衡系数表9C相平衡系数4.差动闭锁逻辑节点QTDB建模差动闭锁逻辑节点的命名按照IEC61850标准制定的“新逻辑节点命名规则”而制定，见表10。表10QTDB命名QTDB的数据定义见表11，该逻辑节点继承自公用逻辑节点类，选择必备信息，不选择可选信息，新增定值BlkMod闭锁模式，Ph2Val二次谐波含量，WavSym波形对称度。闭锁模式可选无闭锁、二次谐波闭锁、波形对称度闭锁、二次谐波闭锁和波形对称度闭锁。二次谐波含量和波形对称度为百分比值，一般取值为15%和5%。表11QTDB定义5.实例化建模实例化三个QTFD差动速断逻辑节点和三个QTRD比率差动逻辑节点，分别对应A，B，C三相差动保护元件，实例化一个QTBF平衡系数逻辑节点和一个QTDB差动闭锁逻辑节点，实例化一个PTRC保护跳闸逻辑节点，以上9个逻辑节点都存在于一个逻辑设备PROT中。实例化3个MMXN单项测量值逻辑节点分别对应高压侧A，B，C三相电流IA、IB、IC。实例化4个MMXN单项测量值逻辑节点对应低压侧Iα、Iβ、IαF、IβF电流。以上7个逻辑节点存在于一个逻辑设备MEAS中。实例化两个XCBR断路器逻辑节点，分别对应高低压侧断路器，以上2个逻辑节点存在于逻辑设备CTRL中。该功能模型如图2所示，QTFD和QTRD根据MMXN的输入和QTBF的设定值来计算主变差流和制动电流，再根据QTFD和QTRD的设定值来判断是否达到保护启动条件，当达到启动条件后根据QTDB的闭锁条件决定是否要启动保护。差动保护启动后，保护出口命令传输给PTRC。XCBR根据PTRC的输出实现对断路器的跳闸控制。当前第1页1 2 3