专利名称：判据以多元件电流变量的积分为主要参量的微机母线保护的制作方法
技术领域：
本发明是一种分散式微机型母线保护，主要适用于变电所和发电厂的6～10kv母线。本发明属于电力系统继电保护技术领域。
有关国家标准规定，在一定条件下，应装设6～10KV母线保护。当前使用的6～10KV母线保护，有完全差动母线保护和不完全差动母线保护两种。完全差动母线保护由于需要将母线上连接的所有电力元件的A、C两相电流二次回路都连接到母线保护继电器盘，增加了电流互感器二次回路的负担，电流二次回路断线也是不容忽视的不可靠因素，实际上现在已经很少使用；不完全差动母线保护虽然可以减少引到母线保护继电器处的电流二次回路数，但同时也带来了差动继电器定值被抬高，以及非选择性跳闸的问题。目前在探索、研制中的6～10KV母线保护，由于各种原因尚不能推广使用。
本发明使用微机鉴别故障发生后的电流波形的变化，构成保护系统。它能反应电力系统故障电力线路、母线及同一母线其他电力线路的电流量，在故障前的状态及故障后的变化，并依据设计的判据，经过计算、比较和逻辑判断，确定故障位置。
本发明主要由以下几个部分组成连接于电力回路电流互感器的检测元件1，主机2，通信网3，各个部件之间的连接线4，如图一所示。图一中其他项如下5.变压器，6.断路器，7.电流互感器。
检测元件1是一个单片机，接入的电流量为5安培或者1安培，内含有两个继电器，其中之一继电器动作，代表“区内故障”；另外一个继电器动作，代表“区外故障”。构成有节点出口，与主机相连。接在电源进线回路的检测元件还有检测该回路是否过电流的功能。
主机2是一个单片机，由通讯网与各个检测元件相连接。另外可通过一对小母线或者通过电缆与各个检测元件相连接，可双向传递信息。主机的主要功能是a.与各检测元件进行时钟同步校准。以便于故障时间纪录，检测元件作积分计算时也需要时钟。
b.接收检测元件关于短路故障地点—区内故障还是区外故障的报告。
c.综合接收到的检测元件关于短路故障地点的报告以及电源进线回路是否过电流，作出最终判断是母线区内故障，还是母线区外故障。
d.如果是区内故障，则瞬时向电源进线回路发出“跳闸”的指令。
e.短路故障发生后，经延时，向各个检测元件发出“复归”指令。
f.在电力系统正常运行时，检测各个检测元件的工作状态是否正常。如果发现某个检测元件工作不正常，则立即报警。
3.通信网，应选用速度快、可靠性高的。
4.为一对小母线或者电缆线。
本发明微机保护的工作方式描述如下1.电力系统没有出现短路故障的正常运行方式下。
a.初始状态，主机和检测元件完成时钟同步校准。主机发出“复归”指令。
b.检测元件电流值采样速率36点/20ms。
c.检测元件检测负荷电流，计算并定位1.正弦波形YA(t)，YC(t)；2.将波形上升段的“0”点，作为时间的起点。由主机时钟同步校准确定；3.确定电流正弦波的周期T(ms)。；4.随时刷新测量值，即正弦波型。
d.记忆和刷新记忆和刷新的周期不小于20ms，不大于40ms。
e.测量故障前的正弦波时，如某一点的值或大于前一点2倍的额定电流，或大于后一点2倍的额定电流，则取消这一点之值，以前后二点的平均值代替。
f.设置时间量，t0，t1，t2，t3。参考值t0～t1＝2ms，t2～t3＝2ms，t1～t2按该电力回路的时间常数确定，一般t1～t2为2～3倍电力回路时间常数。
2.发生短路故障后，保护启动a.按电流量突变20％额定电流为启动点。把这点作为故障后(0+)的第一个采样点，时间标记为t0。
b.故障采样同正常采样。电流值采样速率36点/20ms。
c.检测元件检测故障电流，作短路电流瞬时值对时间的积分，积分时间区间为t0～t1，t2～t3。得KA1，KC1，KA2，KC2。
d.按微机记忆的负荷电流时间曲线，计算A、C两相电流瞬时值对时间的积分，积分时间区间为(t0-T0)～(t1-T0)，(t2-T0)～(t3-T0)。得YA1，YC1，YA2，YC2。
e.根据表一、表二，对计算值KA1，KC1，KA2，KC2和YA1，YC1，YA2，YC2分别进行比较。根据比较结果，确定“母线保护区内故障”还是“母线保护区外故障”，并启动相应出口继电器。
f.各个检测元件将检测结果，通过网络或者电缆线发送到主机。
g.主机综合接收到的检测元件关于短路故障地点的报告、按表一、表二、以及电源进线回路是否过电流，作出最终判断是母线区内故障，还是母线区外故障。
i.如果是区内故障，则瞬时向电源进线回路发出“跳闸”的指令。
j.短路故障发生后，经延时，向各个检测元件发出“复归”指令。
k.电源进线回路是否过电流的判断按实际可能的最大过电流数值，虚拟过电流曲线，要求电流相位与负荷电流相位相同。ZA2，ZC2分别为A、C两相电流在时间t2～t3的积分。
权利要求
1.判据以多元件电流变量的积分为主要参量的微机母线保护，其特征在于连接于母线上的各个电力元件，包括一个电源进线及若干负荷回路，均设置一个检测元件，在电源进线设置“主机”，每个检测元件以其电流量作为主要变量，比较故障发生前后，A，C两相电流量对时间的积分值，判断短路故障是发生在区外，或是发生在区内，如果各个电力元件的检测元件检测结果，都说明是“区内故障”，没有“区外故障”，则是母线故障；如果有一个电力元件的检测结果是“区外故障”，则不是母线故障。
2.根据权力要求1所述的保护，其特征在于连接于母线上的各个电力元件设置的微机型检测元件，其主要功能是在短路故障发生后，取二个时间段，计算各个元件A、C两相电流对时间的积分；同时记忆该时间段相对一个电流周期的位置；计算故障前一个周期，相同时间段正常运行A、C两相电流的积分。
3.根据权力要求1所述的保护，其特征在于如果在短路故障发生后，取二个时间段例如均为2毫秒，二个时间段间隔2毫秒，计算ka1，Ya1；kc1，Yc1；ka2，Ya2；kc2，Yc2，并进行大小的比较，根据大小比较的结果及负荷回路的性质，判断短路故障属于“区内故障”，还是“区外故障”。
4.根据权力要求1所述的保护，其特征在于作为接收各检测元件信息的主机，其主要功能是如果没有收到“区外故障”的信息，且电源进线回路“过电流”，则向电源进线回路发出跳闸指令；在短路故障发生后，经过延时，主机向所有测量元件发出“复归”指令。
5.根据权力要求1所述的保护和权力要求2、3、4所述的特征，可以形成另一个实施方案如果检测元件判断为“区外故障”，且“过电流”，而该电力元件为终端回路，那么故障就在该电力回路，应不经延时或者延时跳闸。
6.根据权力要求1所述的保护和权力要求2、3、4、所述的特征，可以形成第三个实施方案如果电力负荷线路两端均装设了检测元件，检测元件均判断为“区外故障”，那么故障就在该电力回路，应不经延时或者延时跳闸。
全文摘要
本发明是一种分散式微机型母线保护,属于电力系统继电保护技术领域。主要适用于变电所和发电厂的6～10kv母线。工作原理是:在与母线连接的各个电力回路分别设一个检测元件,利用发生短路故障后电流波型的变化,判断故障是否母线故障。综合各检测元件的判断,由主机确定短路故障是否在保护区内。
文档编号H02H7/22GK1256539SQ9912411
公开日2000年6月14日 申请日期1999年11月25日 优先权日1999年11月25日
发明者李元龙, 徐晨亮 申请人:李元龙