CN102809681B - 一种涌流识别方法和利用该方法的中低压速断保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涌流识别方法和利用该方法的中低压速断保护方法，该技术方案是在线路自身的速断保护过流判据基础上（仍保留方向和低电压闭锁可选择），采用了二次谐波闭锁判据和波形比较原理闭锁判据相或逻辑，分相闭锁，同时采取低电压开放判据的涌流识别方法，该方法将配电网中线路手合或重合时的空投配电变压器励磁涌流和故障电流区分开来，从而保证速断保护的可靠性，同时兼顾故障时速断保护的快速性。

Description

一种涌流识别方法和利用该方法的中低压速断保护方法
技术领域
本发明涉及继电保护领域，特别是一种涌流识别方法和采用该涌流识别方法的中低压速断保护。
背景技术
当前在配电网（如10kV）电力***中中低压线路装有大量的配电变压器（见图1），在线路手合或重合的合闸瞬间，各配电变压器所产生的励磁涌流在线路上相互迭加、来回反射，产生了一个复杂的电磁暂态过程。当线路上配电变压器个数、容量增加到一定程度后，励磁涌流就会很大，时间常数也较大。二段式电流保护中的电流速断保护，由于要兼顾灵敏度，动作电流值往往取得较小，特别是在长线路或***阻抗较小时更明显。这种情况下励磁涌流值可能会大于电流速断保护整定值，使保护误动。
当前的处理办法，放弃电流速断段，采用一定的延时，例如0.1s,0.2s,以提高重合成功率，保证供电可靠性。然而，这样会带来一个问题：延时动作会导致设备（包括主变、开关、CT）在实际故障发生时，延长了耐受较大故障电流的时间，增加了一次设备故障的几率，加速了一次设备的老化，如果采取提高电流保护定值的方法，显然会降低保护的灵敏度。还有一种处理办法是增加低电压闭锁，但随着我国电网的加强，线路末端故障时线路首端的电压降幅有限，低电压整定值不易整定，不能满足保护范围的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种涌流识别方法，用以迅速可靠地分辨出涌流与故障电流。进一步的，本发明还提供了一种基于该涌流识别方法的中低压速断保护方法，用于解决现有保护方法不能满足设备和保护要求的问题。
为实现上述目的，本发明的涌流识别方法方案是：种涌流识别方法，当过电流发生时，判断下面的判据：二次谐波闭锁判据，如式（a）；
Iop.2＞K2*Iop.1（a）
式（a）中，Iop.2为电流中的二次谐波，Iop.1为电流中的基波，K2为整定的二次谐波制动系数；
波形比较原理闭锁判据，如式（b）；
|I'i+I′i+180°|≥K|I'i-I′i+180°|(b)
式（b）中，在电流微分后的波形中，设微分电流的前半周上任一点的值为I′i，后半周对应点的值为I′i+180°；K为不对称度；
对于任一相，如果不满足式（a)且不满足式（b）时，判断为对应相的故障电流；如果满足式（a），或者有1/4周期以上的点满足式（b），判断为对应相的励磁涌流。
所述K2为0.15。所述K为0.4。
本发明的速断保护方法方案是：一种中低压速断保护方法，当过电流发生时，进行励磁涌流和故障电流判断：
二次谐波闭锁判据，如式（a）；
Iop.2＞K2*Iop.1（a）
式（a）中，Iop.2为电流中的二次谐波，Iop.1为电流中的基波，K2为整定的二次谐波制动系数；
波形比较原理闭锁判据，如式（b）；
|I'i+I′i+180°|≥K|I'i-I′i+180°|(b)
式（b）中，在电流微分后的波形中，设微分电流的前半周上任一点的值为I′i，后半周对应点的值为I′i+180°；
低电压开放判据：min{Uab，Ubc，Uac}<Uk(c)
式（c）中，min{Uab，Ubc，Uac}为三个线电压中的最小值，Uk为低电压门槛值；
对于任一相，如果不满足式(a）且不满足式（b）时，开放对应相的速断保护；如果满足式（a），或者有1/4周期以上的点满足式（b），判断（c），若不满足式（c），则闭锁对应相的速断保护，若满足式（c），开放三相的速断保护。
所述K2为0.15。所述K为0.4。所述低电压门槛值为70V。首先进行二次谐波闭锁判据与波形比较原理闭锁判据的判断，再进行低电压开放判据的判断。
一种采用涌流识别技术的中低压线路速断保护，解决配有大量配电变压器的配电网中涌流引起线路保护误动的问题，可兼顾保护的灵敏性和可靠性及快速性。该技术方案是在线路自身的速断保护过流判据基础上（仍保留方向和低电压闭锁可选择），采用了二次谐波闭锁判据和波形比较原理闭锁判据相或逻辑，分相闭锁，同时采取低电压开放判据的涌流识别方法，该方法将配电网中线路手合或重合时的空投配电变压器励磁涌流和故障电流区分开来，从而保证速断保护的可靠性，同时兼顾故障时速断保护的快速性。
附图说明
图1为配电网络示意图；
图2为现有的中低压线路速断保护逻辑模块图（以A相为例）；
图3为本发明的中低压线路速断保护逻辑模块图（以A相为例）；
图4为线路合闸涌流的波形图；
图5为图4线路合闸涌流的二次谐波含量分析图；
图6为图4线路合闸涌流的不对称度分析图（不对称度大于1时按1计）；
图7为图4线路合闸涌流的波形比较闭锁判别结果图；
图8为图4线路合闸涌流的电压幅值图；
图9为线路故障电流的波形图；
图10为图9线路故障电流的二次谐波含量分析图；
图11为图9线路故障电流的不对称度分析图（不对称度大于1时按1计）。
图12为图9线路故障电流的波形比较闭锁判别结果图；
图13为图9线路故障电流的电压幅值图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
涌流识别方法实施例
本实施例给出的是分相识别励磁涌流与故障电流的方法。
过电流发生时进行判断，有两个判据，即：二次谐波闭锁判据，采用电流中的二次谐波含量来识别励磁涌流，如式（a）；
Iop.2＞K2*Iop.1（a）
式（a）中，Iop.2为电流中的二次谐波，Iop.1为电流中的基波，K2为整定的二次谐波制动系数；
波形比较原理闭锁判据，如式（b）；采用电流微分后波形的前半周和后半周进行比较来识别励磁涌流。微分的目的是为了消除非周期分量的影响。
|I'i+I′i+180°|≥K|I'i-I′i+180°|(b)
式（b）中，在电流微分后的波形中，设微分电流的前半周上任一点的值为I′i，后半周对应点的值为I′i+180°；K为不对称度；
对于任一相，如果不满足式（a)且不满足式（b）时，判断为对应相的故障电流；如果满足式（a），或者有1/4周期以上的点满足式（b），则判断为对应相的励磁涌流。
保护方法实施例
在以上涌流识别的基础上，便能够非常方便的进行速断保护。对于任一相，若为故障电流，则开放对应相的保护，若判断为涌流则进一步引入低电压开放判据：
min{Uab，Ubc，Uac}<Uk(c)
式（c）中，min{Uab，Ubc，Uac}为三个线电压中的最小值，Uk为低电压门槛值。如果满足式（c），开放三相速断保护；如果不满足式（c），闭锁对应相保护。
如图1的配电网络，原速断保护流程如图2，采用本发明方法的保护流程如图3，本发明硬件可以直接采用现有微机线路保护的硬件装置，软件部分在原线路过流保护基础上增加涌流识别模块。涌流识别模块又包含二次谐波闭锁模块和波形比较原理闭锁模块和低电压开放模块三个子模块。如图3，三个子模块中，首先进行二次谐波闭锁模块，然后是波形比较原理闭锁模块，最后是低电压开放模块，即首先分相判断，对于某一相，如A相，首先判断式（a），然后式（b），最后用式（c）判断短路故障。
作为其他实施方式，也可以按照顺序（b）—（a）—（c），或者，（c）—（a）—（b），（c）—（b）—（a）。首先判断（a）、（b）判断比较节省时间。
从图4—图8，可见空载合闸出现线路合闸涌流时二次谐波制动原理和波形比较判别相或后各相均可以可靠闭锁保护。低电压开放判别不会误开放。从图9—图13，可知单纯线路故障时二次谐波制动原理和波形比较判别相或后故障相仅在故障开始的20ms内闭锁保护，考虑到运算处理数据窗的要求，不会对保护性能产生影响。对于远端故障或***电源容量大***阻抗小时，低电压开放判别没有开放。如图4~图13所示，根据仿真实验及试运行经验，二次谐波制动系数K2可整定为0.15，不对称度K可整定为0.4。因本发明保护中低电压元件主要是针对空投时涌流与故障的区分，不必考虑电网中电动机的启动影响，只需躲开手合或重合线路空投配电变压器时电压来整定，故低电压门槛值可取70V。

Claims (8)

1.一种涌流识别方法，其特征在于，当过电流发生时，判断下面的判据：二次谐波闭锁判据，如式(a)；
Iop.2＞K2*Iop.1  (a)
式(a)中，Iop.2为电流中的二次谐波，Iop.1为电流中的基波，K2为整定的二次谐波制动系数；
波形比较原理闭锁判据，如式(b)；
|I′i+I′i+180°|≥K|I′i-I′i+180°|  (b)
式(b)中，在电流微分后的波形中，设微分电流的前半周上任一点的值为I′i，后半周对应点的值为I′i+180°；K为不对称度；
对于任一相，如果不满足式(a)且不满足式(b)时，判断为对应相的故障电流；如果满足式(a)，或者有1/4周期以上的点满足式(b)，判断为对应相的励磁涌流；在线路自身的速断保护过流判据基础上，采用了二次谐波闭锁判据和波形比较原理闭锁判据相或逻辑，分相闭锁。
2.根据权利要求1所述的一种涌流识别方法，其特征在于，所述K2为0.15。
3.根据权利要求1所述的一种涌流识别方法，其特征在于，所述K为0.4。
4.一种中低压速断保护方法，其特征在于，当过电流发生时，进行励磁涌流和故障电流判断：
二次谐波闭锁判据，如式(a)；
Iop.2＞K2*Iop.1  (a)
式(a)中，Iop.2为电流中的二次谐波，Iop.1为电流中的基波，K2为整定的二次谐波制动系数；
波形比较原理闭锁判据，如式(b)；
|I′i+I′i+180°|≥K|I′i-I′i+180°|  (b)
式(b)中，在电流微分后的波形中，设微分电流的前半周上任一点的值为I′i，后半周对应点的值为I′i+180°；
低电压开放判据：min{Uab，Ubc，Uac}<Uk  (c)
式(c)中，min{Uab，Ubc，Uac}为三个线电压中的最小值，Uk为低电压门槛值；
对于任一相，如果不满足式(a)且不满足式(b)时，开放对应相的速断保护；如果满足式(a)，或者有1/4周期以上的点满足式(b)，判断(c)，若不满足式(c)，则闭锁对应相的速断保护，若满足式(c)，开放三相的速断保护；解决配有大量配电变压器的配电网中涌流引起线路保护误动的问题。
5.根据权利要求4所述的中低压速断保护方法，其特征在于，所述K2为0.15。
6.根据权利要求4所述的中低压速断保护方法，其特征在于，所述K为0.4。
7.根据权利要求4所述的中低压速断保护方法，其特征在于，所述低电压门槛值为70V。
8.根据权利要求4所述的中低压速断保护方法，其特征在于，首先进行二次谐波闭锁判据与波形比较原理闭锁判据的判断，再进行低电压开放判据的判断。
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