一种基于功率模型的功率型差动保护算法

摘要

本发明公开了一种基于功率模型的功率型差动保护算法，包括：获取被保护元件的电压、电流采样数据；根据调整后的同步采样数据，计算各断路器的瞬时功率采样值数据；对所有侧断路器的瞬时功率采样值数据归算到相同电压等级侧；根据各断路器的瞬时功率采样值数据分别计算功率差动动作功率和功率差动制动功率；进行功率差动保护动作区域判定。本发明有益效果：解决了利用电流型差动保护算法实现存在很多实际问题，如变压器档位调节带来的电流不平衡、励磁涌流和和应涌流识别、直流换流变压器差动算法更加复杂、交直流混合电网广域电流差动保护难以构建等。

说明书

技术领域

本发明涉及电网差动保护算法，尤其涉及一种基于功率模型的功率型差动保护算法。

背景技术

电网差动保护的基本原理是基于能量守恒定律，能量守恒在电力系统中的反映就是功率守恒。而以往的继电器型与微机型差动保护装置，由于过去技术条件限制和降低成本考虑，将本应该检测故障状态的基于功率模型的功率差动保护算法简化为单纯的基于电流模型的电流型差动保护算法。但由于缺乏电压输入数据，电流型差动保护算法实现存在很多实际问题，如变压器档位调节带来的电流不平衡、励磁涌流以及和应涌流识别、直流换流变压器差动算法更加复杂、交直流混合电网广域电流差动保护难以构建等，同时面向广域电网范围的广域电网差动保护更是由于以上问题的综合交错而导致电流差动保护更加复杂和保护实现效果更差。

当前随着智能变电站技术的推广应用，变电站内数据信息已经实现了极大共享，利用电压电流数据完成基于功率模型的差动保护算法已不再存在明显技术限制和成本压力。因此有必要让电网差动保护算法回归本质，基于功率模型重新构建功率差动保护算法，解决当前电流差动保护存在的一些实际问题，提高差动保护的可靠性和安全性。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述电流型差动保护存在的问题，提供了一种基于功率模型的功率型差动保护算法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于功率模型的功率型差动保护算法，包括以下步骤：

1)从差动保护范围内各侧断路器的合并单元获取被保护元件的电压、电流采样数据；对获取的电压、电流采样数据进行同步调整；

2)根据调整后的同步采样数据，计算各断路器的瞬时功率采样值数据；

3)对所有侧断路器的瞬时功率采样值数据归算到相同电压等级侧，保证正常运行工况下差动保护范围内所有侧功率一次值矢量和为零；

4)根据各断路器的瞬时功率采样值数据分别计算功率差动动作功率和功率差动制动功率；

5)根据计算得到的功率差动动作功率和功率差动制动功率以及预先设定的功率差动启动功率定值、功率差动制动功率定值和功率差动斜率定值，进行功率差动保护动作区域判定；

6)对功率差动处于动作区域内的状况，认定为功率差动保护范围区内的一次设备发生故障，并向每侧断路器的智能终端发出跳闸命令。

进一步地，所述步骤3)中，根据预先设定的电压互感器和电流互感器变比，将测得的所有侧二次功率转换成一次功率；通过外部接线和内部参数设置保证所有侧功率一次值矢量和为零。

进一步地，所述步骤4)中，功率差动动作功率具体为：各断路器的瞬时功率采样值的积分之和的绝对值。

进一步地，所述步骤4)中，功率差动制动功率具体为：各断路器的瞬时功率采样值积分后的绝对值之和乘以制动系数。

进一步地，所述步骤5)中，进行功率差动保护动作区域判定的方法具体为：

$>\left(\begin{array}{cc}{P}_d>P_{qd}& P_r\le P_{rset}\\ P_d>P_{qd}+(P_r-P_{rset})\times K& P_r>P_{rset}\end{array}\right);$>

其中，P_d为功率差动保护动作功率，P_r为功率差动保护制动功率，P_qd为功率差动保护启动功率定值，P_rset为功率差动保护制动功率拐点定值，K为功率差动保护斜率定值。

如果满足上述条件，则说明功率差动处于动作区域内，认定为功率差动保护范围区内的一次设备发生故障，并向每侧断路器的智能终端发出跳闸命令。否则，功率差动不在动作区域内。

本发明的有益效果是：

采用本发明所述基于功率模型的差动保护算法，能够更好地应用功率守恒定律，解决了利用电流型差动保护算法实现存在很多实际问题，如变压器档位调节带来的电流不平衡、励磁涌流和和应涌流识别、直流换流变压器差动算法更加复杂、交直流混合电网广域电流差动保护难以构建等。

附图说明

图1为站内基于功率模型的差动保护算法的主机数据连接图；

图2为站间基于功率模型的差动保护算法的主机数据连接图；

图3为站内基于功率模型的差动保护算法的带交换机主机数据连接图；

图4为站间基于功率模型的差动保护算法的带交换机主机数据连接图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

本发明方法可以分别应用于站内基于功率模型的差动保护算法的主机、站间基于功率模型的差动保护算法的主机、站内基于功率模型的差动保护算法的带交换机主机以及站间基于功率模型的差动保护算法的带交换机主机内，具体接线如图1-4所示。

本发明基于功率模型的功率型差动保护算法，具体包括以下步骤：

1)从差动保护范围内各侧断路器的合并单元获取被保护元件的电压、电流采样数据；采用插值方法对获取的电压、电流采样数据进行同步调整；

2)根据调整后的同步采样数据，计算各断路器的瞬时功率采样值数据；

P_M(t)＝u_M(t)i_M(t)；

其中，P_M(t)为各断路器瞬时功率采样值数据；u_M(t)、i_M(t)分别为各断路器的电压、电流采样数据，M为断路器顺序编号。

3)对所有侧断路器的瞬时功率采样值数据归算到相同电压等级侧，保证正常运行工况下差动保护范围内所有侧功率一次值矢量和为零；

根据预先设定的电压互感器和电流互感器变比，将测得的所有侧二次功率转换成一次功率；通过外部接线和内部参数设置保证所有侧功率一次值矢量和为零。

4)根据各断路器的瞬时功率采样值数据分别计算功率差动动作功率和功率差动制动功率；

其中，功率差动动作功率为：

P_d＝|ΣP₁(t)+ΣP₂(t)+......+ΣP_M(t)|；—功率差动保护动作功率：各断路器瞬时功率采样值积分后向量和之绝对值；

功率差动制动功率为：

P_r＝k*(|ΣP₁(t)|+|ΣP₂(t)|+......+|ΣP_M(t)|)；—功率差动保护制动功率：各断路器瞬时功率采样值积分后绝对值之和；k为0.5～1范围内的制动系数固定值。

5)根据计算得到的功率差动动作功率和功率差动制动功率以及预先设定的功率差动启动功率定值、功率差动制动功率定值和功率差动斜率定值，进行功率差动保护动作区域判定；

进行功率差动保护动作区域判定的方法具体为：

$>\left(\begin{array}{cc}{P}_d>P_{qd}& P_r\le P_{rset}\\ P_d>P_{qd}+(P_r-P_{rset})\times K& P_r>P_{rset}\end{array}\right);$>

其中，P_d为功率差动保护动作功率，P_r为功率差动保护制动功率，P_qd为功率差动保护启动功率定值，P_rset为功率差动保护制动功率拐点定值，K为功率差动保护斜率定值。

6)满足上述任一种情况的计算值，认定为功率差动保护范围区内的一次设备发生故障，并向每侧断路器的智能终端发出跳闸命令。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。