一种防止区外故障切除差动保护误动的方法及装置与流程

本发明涉及一种防止区外故障切除差动保护误动的方法及装置，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

差动保护作为电力系统中被保护设备的主保护，它对电力系统的安全运行起着非常重要的作用，但保护的不正确动作(包括拒动和误动)给电力系统造成的危害也是巨大的。

近年来，随着我国电子式电压互感器和电流互感器国家标准的颁布，电子式互感器在电力系统中应用越来越广泛。作为智能变电站中一次系统的传感元件，电子式互感器是所有继电保护的采样数据源头。与传统互感器相比，电子式互感器虽然具有良好的暂态传变特性、无铁磁谐振、无磁饱和等优势，但电子式互感器由于内部电子元器件的影响，区外故障切除时可能存在ct拖尾的想象，造成差动回路中存在不平衡电流，现场也多次出现故障切除造成差动保护误动的现象。另外，常规变电站也出现故障切除时不同ct之间暂态传变特性不一致造成差动保护误动的现象。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种防止区外故障切除差动保护误动的方法及装置，用于解决区外故障切除时导致差动保护误动作的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种防止区外故障切除差动保护误动的方法，步骤如下：

采集差动电流，判断是否满足差动保护启动判别；

若满足差动保护启动判别，判断三相差动保护继电器是否动作；

若三相差动保护继电器动作，判断a、b、c三相是否属于区内故障；

若不属于区内故障，判断三相差动电流是否满足对称性判别；

若某相差动电流不满足对称性判别，则判定为区外故障，闭锁本相差动保护。

本发明的有益效果是：在满足差动保护启动判别且差动保护继电器动作的情况下，若不属于区内故障，再对差动电流波形进行对称性比较，若不对称，则可以判断出属于区外故障，此时闭锁本相差动保护，有效避免了区外故障切除时由于ct特性原因导致差动保护误动，以提高保护装置的可靠性。

进一步的，为了保证区外故障切除时差动保护不误动，且区外转区内严重故障时差动保护也能快速动作，还包括：

若三相差动电流满足对称性判别，判断差动保护动作时设定周期前是否存在差流；

若差动保护动作时设定周期前不存在差流，判断当前的差动电流是否大于差动保护高定值门槛值；

若大于差动保护高定值门槛值，判断差动保护启动是否超过设定的时间阈值；

若超过设定的时间阈值，则判定区内严重故障，差动保护瞬时动作。

进一步的，还包括：差动保护动作时设定周期前存在差流、当前的差动电流不大于差动保护高定值门槛值或差动保护启动未超过设定的时间阈值，则差动保护延时动作。

进一步的，还包括：若a、b、c三相属于区内故障，则差动保护瞬时动作。

进一步的，还包括：若不满足差动保护启动判别或三相差动保护继电器未动作，则直接闭锁差动保护。

进一步的，若三相差动保护继电器动作，将三相差动电流波形进行微分，将微分后的三相差动电流波形的前半周和后半周进行对称性比较，连续比较一个周期的采样点，波形不对称的点数大于设定数目时则判别该相电流波形对称。

进一步的，差动保护启动判别的数学公式为：

iop＞0.8iop.0

其中，iop为差动保护差动电流的幅值，iop.0为差动保护启动电流定值。

进一步的，三相差动保护继电器动作的判别公式为：

其中，iop为差动保护差动电流的幅值，iop.0为差动保护启动电流定值，ires为差动保护制动电流的幅值。

进一步的，进行a、b、c三相区内故障判断时，从故障起始点开始按采样值进行判别，连续m个点中有n个点满足动作方程判为区内故障，判别方程为：

其中，iop(t)为差动保护差动电流的采样值，if(t)为差动保护制动电流的采样值，取各侧电流采样值的绝对值的和，in为电流互感器的二次额定值。

进一步的，每周波采样24点，m取5，n取3。

进一步的，三相差动电流对称性判别的数学公式为：

|i(k)+i(k+π)|/|i(k)-i(k+π)|≥0.5

其中，i(k)为前半周上当前点采样值，i(k+π)为后半周上对应的采样值，前半周与后半周差半个周波。

进一步的，判断差动保护动作时两周期前是否存在差流，存在差流的判别公式为：

iop(t-2t)＞0.8iop.0

其中，iop(t-2t)为差动保护两周前差动电流的幅值，iop.0为差动保护启动电流定值，t表示采样周期。

进一步的，当前的差动电流大于差动保护高定值门槛值的判别公式为：

iop＞iop.h

其中，iop为差动保护差动电流的幅值，iop.h为差动保护高定值门槛值，取iop.h＝max{4iop.0,2in}，iop.0为差动保护启动电流定值，in为电流互感器的二次额定值。

本发明还提供了一种防止区外故障切除差动保护误动的装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于处理存储在所述存储器中的指令以实现如下方法：

采集差动电流，判断是否满足差动保护启动判别；

若满足差动保护启动判别，判断三相差动保护继电器是否动作；

若三相差动保护继电器动作，判断a、b、c三相是否属于区内故障；

若不属于区内故障，判断三相差动电流是否满足对称性判别；

若某相差动电流不满足对称性判别，则判定为区外故障，闭锁本相差动保护。

进一步的，还包括：

若三相差动电流满足对称性判别，判断差动保护动作时设定周期前是否存在差流；

若差动保护动作时设定周期前不存在差流，判断当前的差动电流是否大于差动保护高定值门槛值；

若大于差动保护高定值门槛值，判断差动保护启动是否超过设定的时间阈值；

若超过设定的时间阈值，则判定区内严重故障，差动保护瞬时动作。

进一步的，还包括：差动保护动作时设定周期前存在差流、当前的差动电流不大于差动保护高定值门槛值或差动保护启动未超过设定的时间阈值，则差动保护延时动作。

附图说明

图1是防止区外故障切除差动保护误动的方法的流程图；

图2是差动保护动作的逻辑示意图；

图3是差动电流对称性判别采样示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

本发明提供了一种防止区外故障切除差动保护误动的装置，包括处理器和存储器，该处理器用于处理存储在存储器中的指令，以实现防止区外故障切除差动保护误动的方法。该防止区外故障切除差动保护误动的方法及装置作为一个独立的功能模块，主要应用于智能电网的继电保护装置中，该功能模块始终投入。

具体的，该防止区外故障切除差动保护误动的方法首先采用同步识别法进行区内外故障判别，然后再将差动电流波形进行对称性比较，最后根据差动电流的大小识别区外故障和区内严重故障，如果区内故障或区外转区内严重故障则差动保护快速动作，反之差动保护延时动作。由于区外故障切除时差动电流较小，而区内严重故障时差动电流很大，因此，可通过差动电流的大小来识别区外故障切除和区内严重故障，保证区外故障切除时差动保护不误动，区内故障时差动保护快速动作，提高保护装置的可靠性。

该防止区外故障切除差动保护误动的方法的流程图如图1所示，差动保护动作的逻辑图如图2所示，主要包括以下步骤：

(1)采集差动保护电流，判断是否满足差动保护启动判别，差动保护启动判别的数学公式为：

iop＞0.8iop.0

其中，iop为任一相差动保护差动电流的幅值，iop.0为差动保护启动电流定值。

若步骤(1)不满足差动保护启动判别，说明差动保护未启动，则不再对差动继电器、区内外故障和差动电流波形对称性进行判别，即不进行下面(2)～(5)等步骤，直接闭锁差动保护。

(2)若满足差动保护启动判别，判断a、b、c三相差动保护继电器是否动作，三相差动保护继电器动作的判别公式为：

其中，ires为差动保护制动电流的幅值。

若三相差动保护继电器未动作，不再对区内外故障和差动电流波形对称性进行判别，即不再进行下面步骤(3)～步骤(5)的判别，直接闭锁差动保护。

(3)若三相差动保护继电器动作，差动保护按a、b、c三相分别进行区内外故障判别。

其中，进行a、b、c三相区内故障判断时，从故障起始点开始按采样值进行判别，连续m个点中有n个点动作方程满足则判为区内故障，判别方程为：

其中，iop(t)为差动保护差动电流的采样值，if(t)为差动保护制动电流的采样值，取各侧电流采样值的绝对值的和，in为电流互感器的二次额定值，每周波采样24点，m取5，n取3。

若某相差动保护判为区内故障时，该相差动保护瞬时动作，不再对该相差动保护进行步骤(4)和步骤(5)的判别。

(4)若不属于区内故障，判断三相差动电流是否满足对称性判别。

其中，若a、b、c三相不属于区内故障，将三相差动电流波形进行微分，微分方程为：

δik＝ik-ik-1

其中，ik为当前点采样值，ik-1为前一点采样值，δik为微分后的电流采样值。

将微分后的三相差动电流波形的前半周和后半周进行对称性比较，如图3所示，采用差动电流波形前半周和后半周的采样数据逐点进行对称性比较，连续比较一个周期的采样点(24点)，波形不对称的点数大于设定数目时则判别该相电流波形对称，例如可以设置设定数目为18，三相差动电流对称性判别的数学公式为：

|i(k)+i(k+π)|/|i(k)-i(k+π)|≥0.5

其中，i(k)为前半周上当前点采样值，i(k+π)为后半周上对应的采样值，前半周与后半周差半个周波。

(5)若某相差动电流不满足对称性判别，则判定为区外故障，闭锁本相差动保护。

在步骤(5)中，若三相差动电流满足对称性判别，由于断路器通常在电流过零点附近时切除故障，区外故障切除时差动电流较小，而区内严重故障时差动电流很大，因此可通过差动电流的大小来识别区外故障切除和区内严重故障，保证区外故障切除时差动保护不误动，区内严重故障时差动保护快速动作，提高保护装置的可靠性，具体步骤如下：

1)判断差动保护动作时设定周期前是否存在差流。

在本实施例中，按相判别差动保护动作时两周期前是否存在差流，存在差流的判别公式为：

iop(t-2t)＞0.8iop.0

其中，iop(t-2t)为差动保护两周前差动电流的幅值，iop.0为差动保护启动电流定值，t表示采样周期。

2)若差动保护动作时设定周期前不存在差流，判断当前的差动电流是否大于差动保护高定值门槛值，也就是判断高定值差动继电器是否动作。

当前的差动电流大于差动保护高定值门槛值的判别公式为：

iop＞iop.h

其中，iop为差动保护差动电流的幅值，iop.h为差动保护高定值门槛值，取iop.h＝max{4iop.0,2in}，iop.0为差动保护启动电流定值，in为电流互感器的二次额定值。

3)若大于差动保护高定值门槛值，判断差动保护启动是否超过设定的时间阈值，例如40ms；若超过设定的时间阈值，则判定区内严重故障，差动保护瞬时动作。

通过上述步骤1)～步骤3)，某相差动保护两周前无差流电流、高定值差动继电器动作、保护启动40ms中三个条件都满足时，本相差动保护瞬时动作；反之差动保护延时动作，即若差动保护动作时设定周期前存在差流、当前的差动电流不大于差动保护高定值门槛值或差动保护启动未超过设定的时间阈值，则差动保护延时动作。其中，差动保护延时动作时间为20ms～30ms，可以根据实际进行设定。

本发明的防止区外故障切除差动保护误动的方法及装置通过识别区内外故障保证正常区内故障快速动作，再通过差动电流波形对称性和差动电流的大小来识别区外故障切除和区内严重故障，防止区外故障切除时差动保护误动，区外转区内严重故障时差动保护也能快速动作，以提高保护装置的可靠性，实现方式简单，适用于各类电力设备的电流差动保护。