一种基于电流状态量的数字式不完全母线差动保护方法

摘要

本发明涉及一种基于电流状态量的数字式不完全母线差动保护方法，包括如下步骤：步骤1，确定系统为双侧电源供电系统或单侧电源供电系统，确定各电源支路电流的状态和电流方向；步骤2，确定各非电源支路电流的状态，各装置采用基于GOOSE服务发送电流状态量、各电源支路装置采用基于GOOSE服务订阅所在母线上的其它装置的发出的GOOSE电流状态量；步骤3，各电源支路装置根据系统是双侧电源供电系统还是单侧电源供电系统，分别同时进行分相故障判断等步骤。本发明的有益效果在于：动作判据能够正确区分正常运行及区内、外故障。2.动作判据采用各支路电流的状态量，由各电源支路的保护分别完成，不要求互感器特性一致。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统继电保护技术领域的方法，具体涉及一种基于电流状态量的数字式不完全母线差动保护方法。

背景技术

在电力系统中，35kV及以下电压等级的母线上连接的元件一般比较多，在这种情况下，采用完全电流差动保护差电流回路较复杂，成本较高，可靠性不高，为了简化母线保护，降低设备投资，不完全母线差动保护装置获得了广泛的应用。

母线不完全差动保护接入母线各电源支路上的电流(电源进、出联络线、母联)之和作为动作电流，不接入非电源支路的电流（馈出线）不参与动作量计算。

现有技术中的存在以下问题：

1、正常时，动作电流等于不接入各支路的电流总和。为保证保护装置在正常情况下不误动，保护的动作电流需大于本段母线上的最大负荷电流整定。当运行方式改变时，影响保护动作的选择性或灵敏度。

2、电源支路需装设特性相同的D级电流互感器。对互感器特性要求高。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于电流状态量的数字式不完全母线差动保护方法，采取的技术方案是：

步骤1，确定系统为双侧电源供电系统或单侧电源供电系统，确定各电源支路电流的状态和电流方向：

若系统为双侧电源供电系统时，1）电流由母线流向线路为电流的正方向。2）母联电流设为I母流入II母为电流的正方向；

当系统为单侧电源供电系统时，只确定各电源支路电流的状态；

双侧电源供电：Gx=1(Ix≥Iset，Dx=1)（1）

Gx=-1(Ix≥Iset，Dx=-1)（2）

Gx=0(Ix＜Iset)（3）

单侧电源供电：Gx=1(Ix≥Iset)（4）

Gx=0(Ix＜Iset)（5）

上述式中：G_X为某相电流Ix的状态，Dx为对应相电流方向，Dx=1代表正方向。

Iset为电流状态定值。

步骤2，确定各非电源支路电流的状态，各装置采用基于GOOSE服务发送电流状态量、各电源支路装置采用基于GOOSE服务订阅所在母线上的其它装置的发出的GOOSE电流状态量；

步骤3，各电源支路装置根据系统是双侧电源供电系统还是单侧电源供电系统，分别同时进行分相故障判断。

a)双侧电源判据：ΣGi＜0；（6）

Gi≤0；（7）

ΣGkj=0（8）

Gm≤0(I母)（9）

Gm≥0(II母)（10）

式(6)-(9)全满足时，I母不完全母差满足动作判据。

式(6)-(8)、(10)全满足时，II母不完全母差满足动作判据。

式中：Gi为同一母线上电源进、出线，i=1-n；Gm母联状态。

Gkj为同一母线上馈线状态，为闭锁量，j=1~m。

b)单侧电源判据：

ΣGi+Gm=1（11）

ΣGkj=0（12）

式(11)、(12)全满足时，不完全母差满足动作判据。

式中：Gi为同一母线上电源进、出线，i=1-n；Gm母联状态。

Gkj为同一母线上馈线故障状态，为闭锁量，j=1-m。

进一步的，装置满足动作判据后，延时10ms进出线电源间隔保护动作。

步骤4，母联间隔保护判据

母联间隔分别接收I母、II母各间隔的电流状态量，各段分别判别。进出线电源间隔参与动作，馈出线间隔为闭锁量。

当任一段判据满足时，母联间隔母线不完全差动保护动作。

当母联间隔处于合位时，执行下述判据。

a)双侧电源判据：

G1i≤0；(13)

ΣG1kj=0；(14)

Gm＜0(I母)(15)

Gm＞0(II母)(16)

式(13)-(15)为I母不完全母差满足动作判据。

式(13)、(14)、(16)为II母不完全母差满足动作判据。

式中：Gli为同一段母线上电源进、出线，i=1-n；Gm母联状态。

Glkj为同一段母线上馈线状态，为闭锁量，j=1-m。

b)单侧电源判据：

Gm=1(17)

Gli=0；(18)

ΣGlkj=0；(19)

本发明的工作原理是：将所在母线上各电源支路电流的状态量作为动作量，非电源支路的电流作为制动量，采用分相差动判据实现保护动作行为。

本发明的有益效果在于：1.动作判据能够正确区分正常运行及区内、外故障。2.动作判据采用各支路电流的状态量，由各电源支路的保护分别完成，不要求互感器特性一致。3.不完全母差保护的动作电流仅需考虑本电源支路的最大负荷，不需考虑本段母线上非电源支路总负荷电流，当运行方式改变时，选择性或灵敏度不受影响。4.本发明提供的方法中，利用变电站同一母线上的进、出线所配置的保护装置，采用通信的方式实现不完全母差保护，不需额外增加保护装置。5.本发明提供的方法适用于常规电流互感器、电子式互感器或两种互感器混合应用。6.本发明提供的方法中，进出线间隔的动作判据式（1）～（12）、母联间隔动作判据式（13）～（19）简单可靠。

附图说明

图1为本发明方法中单(双)侧电源供电系统及保护区内、外发生故障示意图。

图2为本实施例进线电源间隔逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

如图1所示，图1为本发明方法的典型应用(城市轨道交通中压环网供电)系统及保护示意图。图2为本发明方法的典型计算流程图。

具体实施例1

一种基于状态量的数字式不完全母线差动保护方法，该方法是依据母线上电源进出线、馈出线路的电流状态量，采用分相不完全差动判据来判断保护动作行为。以图1中I段母线为例说明（设母联Gm为断开状态），具体包括以下步骤：

步骤1，确定系统为双侧电源供电系统或单侧电源供电系统，当系统为双侧电源供电系统时（G11、G12进出线均为电源点），当系统为单侧电源供电系统时（G11、G12进出线仅其中一个为电源点）。

步骤2，根据系统为双侧电源供电系统或单侧电源供电系统，进出线间隔、母联间隔装置分别计算电流状态量。

步骤3，馈出线间隔按单侧电源系统模式计算电流状态量。

步骤4，各间隔发送电流状态量。

步骤5，进出线、母联间隔分别接收同一母线上其它各间隔的电流状态量。

步骤6，进出线、母联间隔根据双（单）侧电源供电系统判据、分别判断，当判据满足时，进出线、母联间隔中的母线不完全差动保护动作。

本实施例中，各间隔均采用支持DL/T860《变电站通信网络和系统》的DL/T860.81第8-1部分的GOOSE服务的保护装置。

GOOSE服务用于装置之间的通讯，处理跳闸等快速报文。

电流方向：电流由母线流向线路为电流的正方向。母联电流设为I母流入II母为电流的正方向。

步骤1中，根据变电站（所）系统接线图确定是单侧还是双侧供电系统。

步骤2中，进出线、母联间隔确定电流状态量，电流的二次有效值和电流方向可采用全周波傅氏算法或半周波傅氏算法。分别计算各相电流的实部、虚部、有效值，电压的实部、虚部、有效值，电压为参考确定电流方向。若系统为单侧电源供电系统时，不计算电压的实部、虚部、有效值及电流方向。

按式(1)-(5)计算出各相电流的状态量。

步骤3中，馈出线间隔确定电流状态量，电流的二次有效值采用全周波傅氏算法或半周波傅氏算法。分别计算各相电流的有效值。

按式(4)-(5)计算出各相电流的状态量。

步骤4中，各间隔保护装置采用基于GOOSE服务发送电流状态量。

步骤5中，进出线、母联间隔保护装置采用基于GOOSE服务订阅所在母线上的其它装置发出的GOOSE电流状态量。

步骤6中，系统正常运行时，没有故障发生，各间隔装置的电流状态量均为零。进出线间隔、母联间隔装置所设置的母线不完全差动保护不满足按式(6)-(19)的判据，保护均不动作。本实例中，设母联Gm为断开状态。

1）馈出线d2点发生短路故障

进线电源点的保护G11、G12、电流方向均为反方向，馈出线的保护Gk14电流状态均启动，其它馈出线、母联的保护均不启动。

G11=-1，G12=-1，Gm=0，GK11~GK13=0，GK14=1。

判据式（6），（7），（9）满足，但判据（8）不满足。分散设置在G11、G12中的不完全母差不动作。GK14中的保护动作，切除故障。

2）I段母线d1点发生短路故障

各馈出线、母联均不启动GK11~GK14=0，Gm=0,进线均启动G11=-1，G12=-1。

判据式（6）-（9）满足条件，分散设置在G11、G12中的不完全母差动作。

具体实施例2

本实施例中，G_m为合位状态。

1）馈出线d2点发生短路故障

进线电源点的保护G11、G12、电流方向均为反方向，馈出线的保护Gk14电流状态均启动，其它馈出线、母联的保护均不启动。

G11=-1，G12=-1，Gm=1，GK11-GK13=0，GK14=1。

判据式（13），（16）满足，但判据（14）不满足。II母不完全母差不动作。GK14中的保护动作，切除故障。

2）I段母线d1点发生短路故障

各馈出线、母联均不启动GK11=GK14=0，Gm=1,进线均启动G11=-1，G12=-1。

判据式（13），（14），（16）满足条件，II母不完全母差不动作。

最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。