一种振荡中不对称故障差动保护加速方法

摘要

本发明涉及输变电领域的保护方法，具体涉及一种振荡中不对称故障差动保护加速方法。该方法包括下述步骤：（1）差动保护启动时，投入判别元件，确定差动保护支路的负序电流；（2）将负序电流幅值最大的支路等效为虚拟分支K；（3）将除负序电流幅值最大支路的其它支路的负序电流求和，该和负序电流支路等效为虚拟分支T；（4）投入虚拟两分支K和T负序电流方向元件判断故障点位置，并根据故障点位置来判断是否闭锁差动保护。可以快速对差动各支路负序电流进行采集计算，可以有效识别故障点是否位于差动保护区内，必要时加速差动保护动作，给输变电系统带来有利的影响。本发明判别准确，易于实现，具备良好的使用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及输变电领域的保护方法，具体涉及一种振荡中不对称故障差动保护加速方法。

背景技术

差动保护是一种重要的短路保护，其结构、工作原理简单，受负荷电流影响较小，因此 在电力系统中得到广泛的应用。目前差动保护普遍采用差流与制动电流比较的比率制动曲线 用于判别区内外故障，当系统振荡时制动电流随振荡周期性交变，且交变幅值很大。期间发 生不对称故障，差动保护易被比率制动曲线闭锁不能快速动作。严重情况下使系统振荡恶化， 甚至造成系统解列等情况，给电力系统运行带来很大危害。如何在可靠的前提下，加速差动 保护的动作时间一直是研究的关注点。利用故障点周边负序电流方向自身简单的特点，结合 差动保护各相关支路负序电流信息，全面计算分析接地点位置的变化与负序电流序网分布变 化的关系，取得一种能够加速差动保护动作的方法，为电力系统安全稳定运行带来有利的影 响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种振荡中不对称故障差动保护加速方法， 当故障发生时通过计算各支路负序电流的大小，排序将n支路等效成虚拟两分支。然后计算 虚拟两分支负序电流的方向、幅值判断故障点位置。根据分析结果加速差动保护元件，迅速 切除故障，给输变电系统带来有利的影响。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种振荡中不对称故障差动保护加速方法，其改进之处在于，所述方法包括 下述步骤：

（1）差动保护启动时，投入判别元件，确定差动保护支路的负序电流；

（2）将负序电流幅值最大的支路等效为虚拟分支K；

（3）将除负序电流幅值最大支路的其它支路的负序电流求和，该和负序电流支路等效为 虚拟分支T；

（4）投入虚拟两分支K和T负序电流方向元件判断故障点位置，并根据故障点位置来 判断是否闭锁差动保护。

进一步地，所述步骤（1）中，确定差动保护n条支路的负序电流I_i，i＝1,2,...n。

进一步地，所述步骤（2）中，比较n条支路负序电流的幅值，选取负序电流幅值最大 I_mx＝max{I₁,I₂,...I_n}，当I_mx＞I_yw时，将负序电流幅值最大支路为等效虚拟分支K，所述I_yw为 电流阈值；将所述虚拟分支K的负序电流记为I_mx。

进一步地，所述步骤（3）中，计算除负序电流幅值最大支路的其它支路负序和电流，其 它支路负序和电流支路等效为虚拟分支T，将所述虚拟分支T的负序电流记为I_ot， 当I_ot＞I_yw时，计算负序电流方向元件其中：和分别是带 有方向的虚拟分支K的负序电流矢量和虚拟分支T的负序电流矢量。

进一步地，所述步骤（4）中，包括下述情况：

①当虚拟两分支K和T的负序电流为反方向，且|I_mx|≈|I_ot|，满足 则判断故障点为差动保护区外，即发生区外不对称故障， 此时闭锁差动保护动作；所述θ₁为方向元件反向阈值；

②虚拟两分支K和T的负序电流夹角同系统负序阻抗角有关，当各支路负序阻抗角相等 时，虚拟两分支K和T的负序电流同方向，且满足则判断故障点为 差动保护区内，即发生区内不对称故障，此时加速差动保护动作；所述θ₂为方向元件正向阈 值。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明提供的振荡中不对称故障差动保护加速方法，可以快速对差动各支路负序电流 进行采集计算，可以有效识别故障点是否位于差动保护区内，必要时加速差动保护动作，给 输变电系统带来有利的影响。

2、本发明采用比较各支路负序电流的幅值，选取I_mx＝max{I₁,I₂,...I_n}，且I_mx＞I_yw,记 该支路为等效分支K。计算相邻支路负序和电流并当I_ot＞I_yw时计算负序电流 方向据此方向判别故障点位置，简单、准确、快速。

3、本发明计算负序电流方向元件不受系统振荡的影响，同常规比率制动曲线相比，可 大幅提高振荡中差动保护动作速度。

4、本发明计算模型（）设计简单，故障识别实现快捷，可广泛应用于 变压器差动保护、母线差动保护等各类差动保护中。

5、本发明判别准确，易于实现，具备良好的使用前景。

6、振荡中区内故障，常规比率制动差动保护动作时间明显带有延迟，动作延迟与振荡周 期有关，极端情况下在电流波峰故障，动作延迟甚至达到近半个振荡周期时长。常规比率制 动差动保护与负序电流方向元件动作特性比对，采样频率为4000（点/秒），常规比率制动差 动保护在区内接地故障后150ms动作（对应采样点个数600点），而负序电流方向元件在故 障发生10ms内即开放。

附图说明

图1是本发明提供的振荡中不对称故障差动保护加速方法的流程图；

图2是本发明提供的振荡中区内接地故障常规比率制动与负序电流方向元件动作特性比 对图；

图3是本发明提供的振荡中区内三相故障常规比率制动与负序电流方向元件动作特性比 对图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

当电网发生不对称故障时，负序序网图示随着接地点位置的变化而变化的。根据负序电 网，故障发生时负序电流方向为从故障点流向系统。当区内故障时，各支路负序电流以区内 故障点为中心向外流出，各支路负序电流方向接近，具体角差同支路系统负序阻抗角有关。 当区外故障时，负序电流以区外故障点为中心向外流出，虚拟两支路负序电流方向相反。根 据负序电流方向可判断故障点位置，确认故障点位置在差动保护区内时，加速差动保护动作， 切除故障，维护电力系统稳定。

本发明提供一种振荡中不对称故障差动保护加速方法，其流程图如图1所示，包括下述 步骤：

（1）差动保护启动时，投入判别元件，确定差动保护n条支路的负序电流I_i，i＝1,2,...n。

（2）比较n条支路负序电流的幅值，选取负序电流幅值最大I_mx＝max{I₁,I₂,...I_n}，当 I_mx＞I_yw时，将负序电流幅值最大支路为等效虚拟分支K，所述I_yw为电流阈值；将所述虚拟 分支K的负序电流记为I_mx。

（3）计算除负序电流幅值最大支路的其它支路负序和电流，其它支路负序和电流支路等 效为虚拟分支T，将所述虚拟分支T的负序电流记为I_ot，当I_ot＞I_yw时，计算 负序电流方向元件其中：和分别是带有方向的虚拟分支K的负序电流 矢量和虚拟分支T的负序电流矢量。

（4）投入虚拟两分支K和T负序电流方向元件判断故障点位置，并根据故障点位置来 判断是否闭锁差动保护，包括下述情况：

①当虚拟两分支K和T的负序电流为反方向，且|I_mx|≈|I_ot|，满足 则判断故障点为差动保护区外，即发生区外不对称故障， 此时闭锁差动保护动作；所述θ₁为方向元件反向阈值；

②虚拟两分支K和T的负序电流夹角同系统负序阻抗角有关，当各支路负序阻抗角相等 时，虚拟两分支K和T的负序电流同方向，且满足则判断故障点为 差动保护区内，即发生区内不对称故障，此时可加速差动保护动作；所述θ₂为方向元件正向 阈值。

其中的电流阈值I_yw、方向元件反向阈值θ₁和方向元件正向阈值θ₂均可人为设定。

实施例

振荡中区内故障，常规比率制动差动保护动作时间明显带有延迟，动作延迟与振荡周期 有关，极端情况下在电流波峰故障，动作延迟甚至达到近半个振荡周期时长。图2所示常规 比率制动差动保护与负序电流方向元件动作特性比对，采样频率为4000（点/秒），常规比率 制动差动保护在区内接地故障后150ms动作（对应采样点个数600点），而负序电流方向元 件在故障发生10ms内即开放。

图3所示常规比率制动差动保护与负序电流方向元件动作特性比对，采样频率为4000（点 /秒），常规比率制动差动保护在区内三相故障后170ms动作（对应采样点个数680点），而负 序电流方向元件在故障发生最初的20ms内非同期故障阶段开放。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照 上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本 发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等 同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。