一种防止CT饱和时距离保护误动的系统及方法与流程

本发明涉及线路保护技术领域，具体涉及一种防止ct饱和时距离保护误动的方法。

背景技术：

在电力系统中，对于双电源系统，在线路出口或者在母线处故障时，线路的ct(电流互感器)都可能会发生饱和。对于线路差动保护能够通过异步法和谐波判断法，两种成熟的方法可靠识别区内或者区外的ct饱和，以便防止差动保护误动和据动。但是，目前，针对线路ct饱和对距离保护的影响，虽然国内外多有研究，确实会造成距离保护的超越误动作，但是，如何没有提出一种方法，来防止ct饱和时对距离保护误动作的影响，是当前急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中无法消除ct饱和时对距离保护误动作影响的问题。本发明提供的防止ct饱和时距离保护误动的系统及方法，通过在距离保护元件前增加差分滤波元件、波形鉴别元件、低压元件、延时元件，有效避免ct饱和导致的距离保护误动作，进而提升距离保护的可靠性，提升电网安全，降低了线路误跳闸的风险，设计巧妙，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种防止ct饱和时距离保护误动的系统，其特征在于：包括差分滤波元件、波形鉴别元件、低压元件、延时元件和距离保护元件，

所述差分滤波元件的输入端外接故障电流，用于将故障电流中的非周期分量和直流分量滤除，并滤波后的电流数据传输给波形鉴别元件；

所述波形鉴别元件，用于识别电流数据的电流波形是饱和电流波形或者正常电流波形；

所述低压元件，输入端外接故障相电压，用于确认故障是否发生在ct近端处；

所述延时元件的输入端，分别与波形鉴别元件、低压元件的输出端相连接，用于在同时满足电流波形为饱和电流波形和故障发生在ct近端处两个条件时，躲过超越距离保护的暂态过程，

所述延时元件的输出端与距离保护元件的输入端相连接，所述距离保护元件，用于实现线路的距离保护。

前述的一种防止ct饱和时距离保护误动的系统，其特征在于：所述差分滤波元件的适用于采样频率为3200hz的故障电流采样单元，所述差分滤波元件对于基频分量的衰减为0，相移正向偏移78°，所述差分滤波元件内滤波器的特性系数m＝9.979；k＝10.139，且差分滤波元件的滤波器公式，如公式(1)所示，

y(n)＝9.979*x(n)-10.139*x(n-1)(1)

其中，y(n)为差分滤波元件内滤波器的输出，x(n)为当前采样点的故障电流值，x(n-1)为相邻的上一个采样点的故障电流值。

前述的一种防止ct饱和时距离保护误动的系统，其特征在于：所述波形鉴别元件，检查电流数据中相邻采样点的故障电流值是否同符号，是否同大于门槛值或者同小于门槛值，鉴别公式，如公式(2)、(3)所示，

其中，x(n)为当前采样点的故障电流值，x(n-1)为相邻的上一个采样点的故障电流值，thre为符号门槛；

设置同符号计数器cnt，若x(n)、x(n-1)满足公式(2)或者公式(3)，则同符号计数器cnt加1；否则清零同符号计数器cnt；

检查同符号计数器cnt是否小于设定值cntset，若小于设定值cntset，则判定电流数据的电流波形为饱和电流波形；否则，判定电流数据的电流波形为正常电流波形。

设定值cntset，根据公式(4)计算得到，

cntset≤(fs/fp)/4(4)

其中，fp为电力系统的频率，fs为故障电流采样单元的采样频率。

前述的一种防止ct饱和时距离保护误动的系统，其特征在于：所述低压元件的电压门槛值uset为相额定电压un的30％-45％，若故障相电压小于电压门槛值uset，则认为故障发生在ct近端处。

前述的一种防止ct饱和时距离保护误动的系统，其特征在于：所述延时元件，当同时满足电流波形为饱和电流波形和故障发生在ct近端处两个条件时，延时数值delay根据公式(5)计算得到，确保此时的延时数值delay＞15ms，

delay＞3/(4*fp)(5)

否则，对延时元件的延时数值delay清零。

前述的一种防止ct饱和时距离保护误动的系统，其特征在于：所述距离保护元件，在延时数值delay＞15ms时，ct饱和，距离保护延时延时数值delay后动作，躲过ct饱和的影响，防止误动作；在延时数值delay为零时，ct未饱和，瞬时动作。

一种防止ct饱和时距离保护误动的方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤(a)，建立差分滤波元件，对故障电流中的非周期分量和直流分量滤除，使得电流数据的电流波形以x轴为中心，并将滤波后的电流数据传输给波形鉴别元件；

步骤(b)，通过波形鉴别元件，识别电流数据的电流波形是饱和电流波形或者正常电流波形；并建立低压元件，确认故障是否发生在ct近端处，若同时满足电流数据的电流波形为饱和电流波形和故障发生在ct近端处两个条件时，执行步骤(c)；否则，执行步骤(d)；

步骤(c)，设定延时元件，满足延时元件的延时数值delay＞15ms，距离保护元件的距离保护延时延时数值delay后动作，躲过ct饱和的影响，防止误动作；

步骤(d)，设定延时元件，将延时元件的延时数值delay清零，距离保护元件的距离保护，瞬时动作。

前述的防止ct饱和时距离保护误动的方法，其特征在于：步骤(a)，建立差分滤波元件，包括以下步骤，

(a1)设定差分滤波元件采样频率，其的采样频率为3200hz的故障电流采样单元；

(a2)设定差分滤波元件对于基频分量的衰减为0，相移正向偏移78°；

(a3)设定差分滤波元件内滤波器的特性系数m＝9.979；k＝10.139，且差分滤波元件的滤波器公式，如公式(1)所示，

y(n)＝9.979*x(n)-10.139*x(n-1)(1)

其中，y(n)为差分滤波元件内滤波器的输出，x(n)为当前采样点的故障电流值，x(n-1)为相邻的上一个采样点的故障电流值。

前述的防止ct饱和时距离保护误动的方法，其特征在于：其特征在于：步骤(b)通过波形鉴别元件，识别电流数据的电流波形是饱和电流波形或者正常电流波形，并建立低压元件，确认故障是否发生在ct近端处，包括以下步骤，

(b1)检查电流数据中相邻采样点的故障电流值是否同符号，是否同大于门槛值或者同小于门槛值，鉴别公式，如公式(2)、(3)所示，

其中，x(n)为当前采样点的故障电流值，x(n-1)为相邻的上一个采样点的故障电流值，thre为符号门槛；

(b2)设置同符号计数器cnt，若x(n)、x(n-1)满足公式(2)或者公式(3)，则同符号计数器cnt加1；否则清零同符号计数器cnt；

(b3)检查同符号计数器cnt是否小于设定值cntset，若小于设定值cntset，则判定电流数据的电流波形为饱和电流波形；否则，判定电流数据的电流波形为正常电流波形，设定值cntset，根据公式(4)计算得到，

cntset≤(fs/fp)/4(4)

其中，fp为电力系统的频率，fs为故障电流采样单元的采样频率；

(b4)建立低压元件，所述低压元件的电压门槛值uset为相额定电压un的30％-45％，若故障相电压小于电压门槛值uset，则认为故障发生在ct近端处。

前述的防止ct饱和时距离保护误动的方法，其特征在于：其特征在于：步骤(c)，设定延时元件，当同时满足电流波形为饱和电流波形和故障发生在ct近端处两个条件时，延时数值delay根据公式(5)计算得到，确保此时的延时数值delay＞15ms，

delay＞3/(4*fp)(5)。

本发明的有益效果是：本发明的防止ct饱和时距离保护误动的系统及方法，通过在距离保护元件前增加差分滤波元件、波形鉴别元件、低压元件、延时元件，不用增加任何硬件资源，仅需要通过软件实现差分滤波元件、波形鉴别元件、低压元件、延时元件四个元件，即可有效避免ct饱和导致的距离保护误动作，进而提升距离保护的可靠性，提升电网安全，降低了线路误跳闸的风险，仅对距离保护增加较短延时即可躲过暂态超越，不会对距离保护的基本功能造成额外负担和影响，提升了距离保护的可靠性，设计巧妙，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的防止ct饱和时距离保护误动的系统的系统框图；

图2是本发明的防止ct饱和时距离保护误动的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的防止ct饱和时距离保护误动的系统，包括差分滤波元件、波形鉴别元件、低压元件、延时元件和距离保护元件，

所述差分滤波元件的输入端外接故障电流，用于将故障电流中的非周期分量和直流分量滤除，并滤波后的电流数据传输给波形鉴别元件；

所述波形鉴别元件，用于识别电流数据的电流波形是饱和电流波形或者正常电流波形；

所述低压元件，输入端外接故障相电压，用于确认故障是否发生在ct近端处；

所述延时元件的输入端，分别与波形鉴别元件、低压元件的输出端相连接，用于在同时满足电流波形为饱和电流波形和故障发生在ct近端处两个条件时，躲过超越距离保护的暂态过程，

所述延时元件的输出端与距离保护元件的输入端相连接，所述距离保护元件，用于实现线路的距离保护。

所述差分滤波元件的适用于采样频率为3200hz的故障电流采样单元，所述差分滤波元件对于基频分量的衰减为0，相移正向偏移78°，所述差分滤波元件内滤波器的特性系数m＝9.979；k＝10.139，且差分滤波元件的滤波器公式，如公式(1)所示，

y(n)＝9.979*x(n)-10.139*x(n-1)(1)

其中，y(n)为差分滤波元件内滤波器的输出，x(n)为当前采样点的故障电流值，x(n-1)为相邻的上一个采样点的故障电流值，所述差分滤波元件对基频分量不衰减，对于低频(包括非周期分量)有很好的滤除作用，对于高频信号有一定的放大作用，经本发明的差分滤波元件滤波后，可以有效将故障电流电流数据中的非周期分量滤除，避免波形鉴别元件的鉴别失误。

所述波形鉴别元件，检查电流数据中相邻采样点的故障电流值是否同符号，是否同大于门槛值或者同小于门槛值，鉴别公式，如公式(2)、(3)所示，

其中，x(n)为当前采样点的故障电流值，x(n-1)为相邻的上一个采样点的故障电流值，thre为符号门槛；

设置同符号计数器cnt，若x(n)、x(n-1)满足公式(2)或者公式(3)，则同符号计数器cnt加1；否则清零同符号计数器cnt；

检查同符号计数器cnt是否小于设定值cntset，若小于设定值cntset，则判定电流数据的电流波形为饱和电流波形；否则，判定电流数据的电流波形为正常电流波形，设定值cntset，根据公式(4)计算得到，

cntset≤(fs/fp)/4(4)

其中，fp为电力系统的频率，fs为故障电流采样单元的采样频率。

所述低压元件的电压门槛值uset为相额定电压un的30％-45％，若故障相电压小于电压门槛值uset，则认为故障发生在ct近端处，这里对于相额定电压un为57.74v的电力系统，电压门槛值uset的设置范围为17.322v～25.983v。

所述延时元件，当同时满足电流波形为饱和电流波形和故障发生在ct近端处两个条件时，延时数值delay根据公式(5)计算得到，确保此时的延时数值delay＞15ms，

delay＞3/(4*fp)(5)

否则，对延时元件的延时数值delay清零。

所述距离保护元件，在延时数值delay＞15ms时，ct饱和，距离保护延时延时数值delay后动作，躲过ct饱和的影响，防止误动作；在延时数值delay为零时，ct未饱和，瞬时动作。

如图2所示，本发明的防止ct饱和时距离保护误动的方法，包括以下步骤，

步骤(a)，建立差分滤波元件，对故障电流中的非周期分量和直流分量滤除，使得电流数据的电流波形以x轴为中心，并将滤波后的电流数据传输给波形鉴别元件，包括以下步骤，

(a1)设定差分滤波元件采样频率，其的采样频率为3200hz的故障电流采样单元；

(a2)设定差分滤波元件对于基频分量的衰减为0，相移正向偏移78°；

(a3)设定差分滤波元件内滤波器的特性系数m＝9.979；k＝10.139，且差分滤波元件的滤波器公式，如公式(1)所示，

y(n)＝9.979*x(n)-10.139*x(n-1)(1)

其中，y(n)为差分滤波元件内滤波器的输出，x(n)为当前采样点的故障电流值，x(n-1)为相邻的上一个采样点的故障电流值；

步骤(b)，通过波形鉴别元件，识别电流数据的电流波形是饱和电流波形或者正常电流波形；并建立低压元件，确认故障是否发生在ct近端处，若同时满足电流数据的电流波形为饱和电流波形和故障发生在ct近端处两个条件时，执行步骤(c)；否则，执行步骤(d)，包括以下步骤，

(b1)检查电流数据中相邻采样点的故障电流值是否同符号，是否同大于门槛值或者同小于门槛值，鉴别公式，如公式(2)、(3)所示，

其中，x(n)为当前采样点的故障电流值，x(n-1)为相邻的上一个采样点的故障电流值，thre为符号门槛；

(b2)设置同符号计数器cnt，若x(n)、x(n-1)满足公式(2)或者公式(3)，则同符号计数器cnt加1；否则清零同符号计数器cnt；

(b3)检查同符号计数器cnt是否小于设定值cntset，若小于设定值cntset，则判定电流数据的电流波形为饱和电流波形；否则，判定电流数据的电流波形为正常电流波形，设定值cntset，根据公式(4)计算得到，

cntset≤(fs/fp)/4(4)

其中，fp为电力系统的频率，fs为故障电流采样单元的采样频率；

(b4)建立低压元件，所述低压元件的电压门槛值uset为相额定电压un的30％-45％，若故障相电压小于电压门槛值uset，则认为故障发生在ct近端处；

步骤(c)，设定延时元件，满足延时元件的延时数值delay＞15ms，距离保护元件的距离保护延时延时数值delay后动作，躲过ct饱和的影响，防止误动作，具体包括以下步骤，

当同时满足电流波形为饱和电流波形和故障发生在ct近端处两个条件时，延时数值delay根据公式(5)计算得到，确保此时的延时数值delay＞15ms，

delay＞3/(4*fp)(5)；

步骤(d)，设定延时元件，将延时元件的延时数值delay清零，距离保护元件的距离保护，瞬时动作。

综上所述，本发明的防止ct饱和时距离保护误动的系统及方法，通过在距离保护元件前增加差分滤波元件、波形鉴别元件、低压元件、延时元件，不用增加任何硬件资源，仅需要通过软件实现差分滤波元件、波形鉴别元件、低压元件、延时元件四个元件，即可有效避免ct饱和导致的距离保护误动作，进而提升距离保护的可靠性，提升电网安全，降低了线路误跳闸的风险，仅对距离保护增加较短延时即可躲过暂态超越，不会对距离保护的基本功能造成额外负担和影响，提升了距离保护的可靠性，设计巧妙，具有良好的应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。