一种反映平均电流变化率的电流增量保护方法

摘要

本发明公开了一种反映平均电流变化率的电流增量保护方法。该方法包括以下步骤：地铁直流馈线保护装置对馈线电流通过隔离放大单元进行采样得到电流瞬时值；通过数字滤波算法，滤除高频分量，计算出实际电流值；当所取的数据窗内电流增量超过启动定值时，保护启动，出口计时器开始计时；计算保护启动前20ms和保护启动后20ms这段时间内的电流变化率，如果电流变化率超过定值且保持20ms以上，则置增量保护允许标志；在出口计时器超过增量保护时间定值时，如果电流增量不低于增量保护返回定值，且有增量保护允许标志，则保护出口跳闸。该方法反映了一段时间内的平均电流变化率，不随电流变化率的波动而波动，稳定可靠。

说明书

技术领域

本发明属于电流系统继电保护技术领域，特别涉及是一种地铁直流供电系统的保护。

背景技术

首先，根据以下参考文献简要描述本发明的相关技术。

1)丁复华，《地铁直流牵引供电系统的电气保护与定值》，都市快轨交通，2005，18(4)。

文献1)介绍了一种电流增量保护方法。该保护设有ΔI，Δt，t三个参数。在Δt时间内，当电流增量达到ΔI时，便发出记时信号。当电流增量不小于ΔI，且时间达到t后，便发出跳闸指令。该方法能适应各种各样的故障电流波形，有较广的保护范围，并具有较强的抗干扰能力及较好的选择性。在列车车内发生故障时，能在车上开关拒动时起远后备保护作用。但该方法存在一个问题，即，当出现阶跃波形时，保护会误动作。例如，机车短时脱离接触轨时，电流突变为零。当机车再次与接触轨接上时，电流突变为负荷电流。在此情况下，保护会误动。

针对上述问题，本发明提出了一种反映平均电流变化率的电流增量保护方法。该方法反映了一段时间内的平均电流变化率，不随电流变化率的波动而波动，稳定可靠，且可避免阶跃波形时保护误动。

发明内容

为解决电流变化率波动大，容易引起保护的拒动和误动保护问题，并避免阶跃波形时保护误动，本发明提出了一种反映平均电流变化率的电流增量保护方法。

本发明具体采用以下技术方案。

一种反映平均电流变化率的电流增量保护方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)地铁直流馈线保护装置对馈线电流进行采样得到电流瞬时值，即电流采样值；

通过数字滤波算法，滤除电流采样值中的高频分量；

将滤波后的电流采样值转化为实际电流值；

(2)当设定时间T1数据窗内的电流增量超过电流增量保护定值dIset时，保护启动，出口计时器开始计时；

(3)保护启动后，如果在保护出口跳闸前，电流增量低于增量保护返回定值dIset.r，则保护返回；

(4)计算保护启动前20ms和保护启动后20ms这段时间内的电流变化率，如果电流变化率超过设定的电流变化率定值didt_set且保持20ms以上，则置增量保护允许标志；

(5)在出口计时器超过增量保护时间定值T2时，如果电流增量不低于增量保护返回定值，且有增量保护允许标志，则保护出口跳闸。

本发明提出的反映平均电流变化率的电流增量保护方法，解决了电流变化率波动大、容易引起保护的拒动和误动保护问题，并避免了阶跃波形时保护误动，大大提高了保护可靠性。

附图说明

图1显示了直流牵引供电系统构成示意图，其中1：牵引变电站，2：馈电线，3：接触网，4：电动机车，5：接触轨，6：回流线，7：电分段；

图2显示了电流采样系统接线示意图；

图3显示了故障电流及增量保护原理示意图；

图4显示了机车短时脱离接触轨时的电流曲线及电流变化率曲线。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步的详细说明。

图1显示了直流牵引供电系统构成示意图，地铁供电系统的牵引变电所1从地区变电所取得电源，经过变压、整流后，通过馈电线路2将直流输送到接触网3上。接触网3可由架空线构成，也可由第三轨构成(称为接触轨5)。电动机车4从接触网上取得电源驱动机车前进。电源正极经接触网、机车负载、钢轨、回流线6回到电源负极构成回路。

参照图1、图2，地铁直流馈线保护装置通过分流器、测量放大器对馈电线路电流进行采样。

参照图4，当机车短时脱离接触轨时，电流突变为零。当机车再次与接触轨接上时，电流突变为负荷电流。在此情况下，普通的电流增量保护会误动。

根据地铁直流供电系统的特点，本发明公开了一种反映平均电流变化率的电流增量保护方法。该方法包括以下步骤：

(1)电流信号采样并计算

地铁直流馈线保护装置对馈线电流通过隔离放大单元进行采样得到电流瞬时值；

通过数字滤波算法，滤除高频分量；

将滤波后的电流采样值转化为实际电流值；

(2)保护启动

如图3所示，计算T1数据窗内的电流增量：ΔI＝I(k)-I(k-T1)；其中，I(k)为当前电流值，I(k-T1)为T1时间之前的电流值；在本实施例中，优选1ms≤T1≤200ms

当电流增量超过电流增量保护定值dIset时，保护启动，出口计时器T2启动计时，同时，记忆该时刻的电流I₀作为后面计算电流增量的参考电流；在本实施例中，优选T2为1ms≤T2≤200ms，优选电流增量保护定值dIset为2kAms≤dIset≤18kA；

(3)在保护启动后，如果在保护出口跳闸前电流增量ΔI＝I(k)-I₀低于增量保护返回定值dIset.r，则保护返回。在本实施例中，优选增量保护返回定值dIset.r为0.95*dIset≤dIset.r≤1.0*dIset

(4)上升时间检查

计算保护启动前20ms和保护启动后20ms这段时间内的电流变化率，如果电流变化率超过电流变化率定值didt_set且保持20ms以上，则置增量保护允许标志；在本实施例中，优选电流变化率定值didt_set固定为30A/ms

(5)保护出口

保护启动后，计算电流增量：ΔI＝I(k)-I₀；

在出口计时器T2达到增量保护时间定值时，如果电流增量不低于增量保护返回定值，且有增量保护允许标志，则保护出口跳闸。

以上给出的实施例用以说明本发明和它的实际应用，并非对本发明作任何形式上的限制，任何一个本专业的技术人员在不偏离本发明技术方案的范围内，依据以上技术和方法作一定的修饰和变更当视为等同变化的等效实施例。