CN109193591A - 一种通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法。实现方法为：在突变量启动电流定值的基础上增加浮动值，作为相间电流突变量启动门槛。当相间电流突变量瞬时值大于相间电流突变量启动门槛时，才允许相间电流突变量元件启动。使用通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法，可以防止运行过程中***频率相对工频的误差超过±2Hz时，保护装置频繁启动。

Description

一种通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法
技术领域
本发明属于电力***领域，具体地涉及为继电保护装置启动元件的实现方法。
背景技术
目前微机继电保护装置的交流量采样，主要是基于工频50Hz的算法。当频率变化超过±2Hz时，会影响交流电流和交流电压的计算精度。
孤岛运行时，***频率可能达到45Hz～68Hz的范围。孤岛运行过程中，没有发生***故障时，要求保护装置正常运行。但保护装置还是基于工频50Hz的算法，可能导致保护频繁启动，进入到故障处理中断。
保护装置在正常运行过程中的频繁启动，会导致不安全因素。正常运行过程中，如果突变量电流启动元件频繁启动，导致距离保护不断在振荡闭锁模块中运行，***故障时可能不能正常动作；保护装置的频繁启动，导致频繁录波，保护装置、主站和子站均不断存储大量的没有价值启动录波报告及启动报文；若频繁启动期间发生***故障时，导致保护动作的相对时间可能出现偏差。
本申请提出的一种通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法，使用该方法，可以防止运行过程中***频率相对工频的误差超过±2Hz时，保护装置频繁启动。
发明内容
为解决运行过程中***频率相对工频的误差超过±2Hz时，保护装置频繁启动的问题，本发明提出一种通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法。
首先对本发明中使用的以下技术术语进行说明或定义：
工频：中国电力工业的交流电标准频率定为50Hz，供应用电设备的厂家必须按照这个频率制作设备才能正常使用。
突变量启动电流定值：为保证***出现故障时保护装置能够启动，进入到故障处理阶段，设置了突变量启动电流定值门槛。当突变量电流值小于该定值时，保护的突变量电流元件不启动。
本发明具体采用以下技术方案。
一种通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法，其特征在于：
保护装置实时采集A相、B相和C相的二次电流瞬时值，计算AB、BC和CA相间电流突变量瞬时值；在突变量启动电流定值的基础上增加浮动值，作为相间电流突变量启动门槛，当任一相间电流突变量瞬时值连续设定次数大于相间电流突变量启动门槛时，才允许相间电流突变量元件启动。
相间电流突变量瞬时值按以下公式计算：
ΔIAB＝││IAB0-IAB20│-│IAB20-IAB40││
ΔIBC＝││IBC0-IBC20│-│IBC20-IBC40││
ΔICA＝││ICA0-ICA20│-│ICA20-ICA40││
其中，ΔIAB、ΔIBC、ΔICA分别为AB、BC、CA相间电流突变量瞬时值；IAB0为当前时刻的AB相间电流采样值，IBC0为当前时刻的BC相间电流采样值，ICA0为当前时刻的CA相间电流采样值；IAB20为20ms前时刻的AB相间电流采样值，IBC20为20ms前时刻的BC相间电流采样值，ICA20为20ms前时刻的CA相间电流采样值；IAB40为40ms前时刻的AB相间电流采样值，IBC40为40ms前时刻的BC相间电流采样值，ICA40为40ms前时刻的CA相间电流采样值。
相间电流突变量启动门槛按以下公式计算：
IFD＝IQD+K*max(│IAB20-IAB40│，│IBC20-IBC40│，│ICA20-ICA40│)│
其中，IFD为相间电流突变量启动门槛，IQD为突变量启动电流定值，K为可靠系数，其中，可靠系数K的取值范围为1.0～1.3。
相间电流突变量启动元件动作的判据为：
ΔIAB＞IFD；
ΔIBC＞IFD；
ΔICA＞IFD。
一种通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法，该方法包括如下步骤：
(1)保护装置实时采集A相、B相和C相二次电流的瞬时值；
(2)保护装置实时计算出AB、BC和CA相间电流的瞬时值，作为采样值；
(3)保护装置计算当前与20ms前时刻的三个相间电流采样值的差值绝对值；
(4)保护装置计算20ms前与40ms前时刻的三个相间电流采样值的差值的绝对值，并计算出这三个差值绝对值的最大值，乘以可靠系数K，作为浮动值；
(5)保护装置计算ΔIAB、ΔIBC、ΔICA相间电流突变量瞬时值；
(6)在突变量启动电流定值的基础上增加浮动值，作为相间电流突变量启动门槛；
(7)ΔIAB、ΔIBC、ΔICA分别与相间电流突变量启动门槛进行比较，进入步骤(8)；
(8)当任一相间电流突变量瞬时值连续设定次数大于相间电流突变量启动门槛时，才允许相间电流突变量元件启动；否则，相间电流突变量元件不启动。
本发明进一步包括以下优选方案：
在所述步骤(1)中，所述的保护装置的采样频率固定不变，每1ms采集的瞬时值次数不少于1次。
在所述步骤(2)中，所述的保护装置记忆采样值的时间不小于60ms。
在所述步骤(4)中可靠系数K的取值范围为1.0～1.3。
***频率相对工频的误差超过±5Hz时，优选K＝1.3；否则，优选K＝1.0。
在所述步骤(8)中，相间电流突变量元件启动的设定次数为3-7之间的正整数，包括边界点。
相间电流突变量元件启动的设定次数优选4次。
本发明具有以下有益的技术效果：
通过适用于频率变化的相间电流突变量启动元件的判别方法，可以防止运行过程中***频率相对工频的误差超过±2Hz时，保护装置频繁启动。
附图说明
图1为正常运行中交流量为55Hz的录波图中的保护采样间隔示意图。
图2为本发明通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。
图1为正常运行中交流量为55Hz的录波图中的保护采样间隔示意图。
图中展示了保护录波的一部分，该录波为交流量55Hz。图中左侧显示出了L时刻(20ms时)和R时刻(40ms时)的各二次电流和二次电压的瞬时值，20ms时刻和40ms时刻的同一交流量的瞬时值均不同。此时，正常运行过程中每20ms间隔的相电流有明显的突变特征。
以A相电流为例，0ms时刻、20ms时刻和40ms时刻的瞬时值分别为-0.252、-0.369、-0.347。0ms时刻与20ms时刻、0ms时刻与20ms时刻的瞬时值均会出现差值。负荷电流越大，差值越大。但正常运行时，基本没有零序电流和零序电压。
高阻接地故障，零序电流和零序电压也可能很小；相间不接地故障，一般也没有零序电流和零序电压；相间电流可以滤除共模干扰，因此需要通过相间电流突变量判别启动。
为防止正常运行过程中相间电流突变量频繁启动，需要使用浮动门槛等措施。
图2所示为本发明公开的一种浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法流程示意图。
本申请的浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法包括以下步骤：
步骤1：保护装置实时采集A相、B相和C相二次电流的瞬时值。
保护装置的采样频率固定不变，运行过程中一直在采集A相、B相和C相二次电流的瞬时值。若保护装置的采样频率为1000Hz，每1ms采集的瞬时值为1次。若从0ms开始采样，40ms前采样的次数已达到了40次。
每1ms采集的瞬时值次数应不小于1次，若采样频率小于1000Hz，将影响保护装置的计算精度。
步骤2：保护装置实时计算出AB、BC和CA相间电流的瞬时值，作为采样值。
用相间电流的瞬时值计算突变量电流启动量，比相电流的灵敏度更高，同时还可以消除共模干扰的影响。
记忆采样值的时间应不小于60ms，以保证计算突变量启动电流时，能够记录至少2个周波的数据。
步骤3：保护装置计算当前与20ms前时刻的三个相间电流采样值的差值绝对值。
当前与20ms前时刻的三个相间电流采样值的差值的绝对值按以下公式计算：
IAB1＝│IAB0-IAB20│
IBC1＝│IBC0-IBC20│
ICA1＝│ICA0-ICA20│
其中，IAB1、IBC1、ICA1分别为当前与20ms前时刻的AB、BC、CA相间电流采样值的差值的绝对值；IAB0为当前时刻的AB相间电流采样值；IBC0为当前时刻的BC相间电流采样值；ICA0为当前时刻的CA相间电流采样值。
步骤4：保护装置计算20ms前与40ms前时刻的三个相间电流采样值的差值的绝对值，并计算出这三个差值绝对值的最大值，乘以系数K，作为浮动值。
20ms前与40ms前时刻的三个相间电流采样值的差值的绝对值按以下公式计算：
IAB2＝│IAB20-IAB40│
IBC2＝│IBC20-IBC40│
ICA2＝│ICA20-ICA40│
其中，IAB2、IBC2、ICA2分别为20ms前与40ms前时刻的AB、BC、CA相间电流采样值的差值的绝对值；IAB20为20ms之前时刻的AB相间电流采样值；IBC20为20ms之前时刻的BC相间电流采样值；ICA20为20ms之前时刻的CA相间电流采样值；IAB40为40ms之前时刻的AB相间电流采样值；IBC40为40ms之前时刻的BC相间电流采样值；ICA40为40ms之前时刻的CA相间电流采样值。
计算出这三个差值绝对值的最大值，并乘以系数K，作为浮动值。
浮动值为：
IFD＝K*max(IAB2，IBC2，ICA2)
其中，IFD为浮动值，K为可靠系数。
可靠系数K的取值范围为1.0～1.3。
若***频率相对工频的误差小于±2Hz，正常运行时，每间隔20ms的电流采样值变化不是很大，也可以不使用浮动值。另外，当负荷电流较小时，正常运行时的每间隔20ms的电流采样值变化也较小，此时不需要使用浮动值。
当***频率相对工频的误差大于±2Hz，需要使用浮动值。IAB2、IBC2和ICA2的数值处于变化中，浮动值选择IAB2、IBC2和ICA2中的最大值，可以有效减少频率变化对突变量启动电流元件的影响。
根据试验结果，***频率相对工频的误差超过±5Hz时，优选K＝1.3；否则，优选K＝1.0。
步骤5：保护装置计算ΔIAB、ΔIB、ΔICA相间电流突变量瞬时值
相间电流突变量瞬时值按以下公式计算：
ΔIAB＝││IAB0-IAB20│-│IAB20-IAB40││
ΔIBC＝││IBC0-IBC20│-│IBC20-IBC40││
ΔICA＝││ICA0-ICA20│-│ICA20-ICA40││
其中，ΔIAB、ΔIBC、ΔICA分别为AB、BC、CA相间电流突变量瞬时值。
用突变量电流判别电流启动，可以减少直流分量等因素的影响。***故障时，一般会有电流的变化，因此采用突变量电流判别启动有较高的灵敏度。
步骤6：在突变量启动电流定值的基础上增加浮动值，作为相间电流突变量启动门槛。
相间电流突变量启动门槛按以下公式计算：
IFD＝IQD+K*max(│IAB20-IAB40│，│IBC20-IBC40│，│ICA20-ICA40│)│
其中，IFD为相间电流突变量启动门槛，IQD为突变量启动电流定值，K为可靠系数。
通过可靠系数K来调整浮动值的大小。
对于***频率为50Hz，在正常运行时，IAB20-IAB40、IBC20-IBC40、ICA20-ICA40均基本为0，此时没有浮动值。
当***频率不是50Hz，在正常运行时，会有浮动值。频率偏差越大，浮动值随之越大，因此可以很好的调整突变量电流启动定值，有效防止保护频繁启动。
步骤7：ΔIAB、ΔIBC、ΔICA分别与相间电流突变量启动门槛进行比较。
相间电流突变量启动的判据为：
ΔIAB＞IFD，相间电流启动元件开始计时；
ΔIBC＞IFD，相间电流启动元件开始计时；
ΔICA＞IFD，相间电流启动元件开始计时。
以上3个判据为或的关系，任一相间电流突变量瞬时值大于相间电流突变量启动门槛时，开始计时。
步骤8：当任一相间电流突变量瞬时值连续设定次数(取3-7的正整数)大于相间电流突变量启动门槛时，才允许相间电流突变量元件启动。否则，相间电流突变量元件不启动。
相间电流启动元件动作的判据为：
ΔIAB＞IQD的次数达到连续4次，相间电流启动元件动作；
ΔIBC＞IQD的次数达到连续4次，相间电流启动元件动作；
ΔICA＞IQD的次数达到连续4次，相间电流启动元件动作。
保护需要对启动进行几次确认，防止偶然的干扰导致保护异常启动。
相间电流突变量元件启动的确认次数，优选4次。若每ms采样1次，即4ms时保护能够启动，进入到故障处理阶段。4ms保护启动，是一个较快的时间。
本申请结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法，其特征在于：
保护装置实时采集A相、B相和C相的二次电流瞬时值，计算AB、BC和CA相间电流突变量瞬时值；在突变量启动电流定值的基础上增加浮动值，作为相间电流突变量启动门槛，当任一相间电流突变量瞬时值连续设定次数大于相间电流突变量启动门槛时，才允许相间电流突变量元件启动。
2.根据权利要求1所述的通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法，其特征在于：
设定次数为3-7。
3.根据权利要求1或2所述的通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法，其特征在于：
相间电流突变量瞬时值按以下公式计算：
ΔIAB＝││IAB0-IAB20│-│IAB20-IAB40││
ΔIBC＝││IBC0-IBC20│-│IBC20-IBC40││
ΔICA＝││ICA0-ICA20│-│ICA20-ICA40││
其中，ΔIAB、ΔIBC、ΔICA分别为AB、BC、CA相间电流突变量瞬时值；IAB0为当前时刻的AB相间电流采样值，IBC0为当前时刻的BC相间电流采样值，ICA0为当前时刻的CA相间电流采样值；IAB20为20ms前时刻的AB相间电流采样值，IBC20为20ms前时刻的BC相间电流采样值，ICA20为20ms前时刻的CA相间电流采样值；IAB40为40ms前时刻的AB相间电流采样值，IBC40为40ms前时刻的BC相间电流采样值，ICA40为40ms前时刻的CA相间电流采样值。
4.根据权利要求3所述的通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法，其特征在于：
相间电流突变量启动门槛按以下公式计算：
IFD＝IQD+K*max(│IAB20-IAB40│，│IBC20-IBC40│，│ICA20-ICA40│)│
其中，IFD为相间电流突变量启动门槛，IQD为突变量启动电流定值，K为可靠系数，其中，可靠系数K的取值范围为1.0～1.3。
5.根据权利要求4所述的通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法，其特征在于：
相间电流突变量启动元件动作的判据为：
ΔIAB＞IFD；
ΔIBC＞IFD；
ΔICA＞IFD。
6.一种通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)保护装置实时采集A相、B相和C相二次电流的瞬时值；
(2)保护装置实时计算出AB、BC和CA相间电流的瞬时值，作为采样值；
(3)保护装置计算当前与20ms前时刻的三个相间电流采样值的差值绝对值；
(4)保护装置计算20ms前与40ms前时刻的三个相间电流采样值的差值的绝对值，并计算出这三个差值绝对值的最大值，乘以可靠系数K，作为浮动值；
(5)保护装置计算ΔIAB、ΔIBC、ΔICA相间电流突变量瞬时值；
(6)在突变量启动电流定值的基础上增加浮动值，作为相间电流突变量启动门槛；
(7)ΔIAB、ΔIBC、ΔICA分别与相间电流突变量启动门槛进行比较，进入步骤(8)；
(8)当任一相间电流突变量瞬时值连续设定次数大于相间电流突变量启动门槛时，才允许相间电流突变量元件启动；否则，相间电流突变量元件不启动。
7.根据权利要求6所述的通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法，其特征在于：
在所述步骤(1)中，所述的保护装置的采样频率固定不变，每1ms采集的瞬时值次数不少于1次。
8.根据权利要求6或7所述的通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法，其特征在于：
在所述步骤(2)中，所述的保护装置记忆采样值的时间不小于60ms。
9.根据权利要求8所述的通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法，其特征在于：
在所述步骤(4)中可靠系数K的取值范围为1.0～1.3。
10.根据权利要求9所述的通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法，其特征在于：
***频率相对工频的误差超过±5Hz时，优选K＝1.3；否则，优选K＝1.0。
11.根据权利要求6或10所述的通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法，其特征在于：
在所述步骤(8)中，相间电流突变量元件启动的设定次数为3-7的正整数。
12.根据权利要求11所述的通过浮动门槛判别相间电流突变量启动的方法，其特征在于：
相间电流突变量元件启动的设定次数优选4次。
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