专利名称：一种具有自适应出口延时特性的电流变化率保护方法
技术领域：
本发明属于电力系统技术领域，涉及一种继电保护，特别是一种地铁直流供电系统的保护。
背景技术：
首先，根据以下参考文献简要描述与本发明相关的现有技术情况。1)董斌，《地铁直流牵引供电系统中的di/dt和Δ I保护》，机车电传动，2003年第 3 期，38-39，53。2) 丁丽娜，《地铁直流牵引供电系统馈线保护方法》，现代电子技术，2005，196(5)， 87-89。目前，地铁直流供电系统的主要保护算法之一是电流变化率结合电流增量以定时限方式来实现的。有些产品，例如西门子DPU96，是在保护启动后进行延时，达到延时定值后判电流增量，如果超过电流增量定值则保护出口跳闸；有些产品，例如赛雪龙的SEPC0S， 是在保护启动并且电流增量达到电流增量定值后开始延时，延时时间到达后，保护出口跳闸。这些方式都是定时限方式，存在的问题是在动作区边缘，例如，刚刚超过电流增量定值，保护容易误动，特别是在负荷较大、延时时间较短的情况下，更容易误动；而在故障特征明显、电流增量很大的情况下，保护动作时间偏长，有可能延误最佳跳闸时机，使得故障电流过大，对开关设备造成较大冲击。针对现有电流变化率保护存在的问题，本发明提出了一种具有自适应出口延时特性的电流变化率保护。在故障特征明显时，保护快速动作跳闸；在故障特征不明显时，多判一些时间再出口跳闸，有效防止了在动作区边缘处保护的误动作，大大提高了保护可靠性。
发明内容
为了防止电流变化率保护在动作区边缘处误动作，并且在故障特征明显时加速保护动作，本发明公开了一种具有自适应出口延时特性的电流变化率保护方法。该方法在故障特征明显时快速跳闸，而在故障特征不太明显时，多判一些时间再出口跳闸，大大提高了保护的可靠性和快速性。本发明具体采用以下技术方案。一种具有自适应出口延时特性的电流变化率保护方法，其特征在于，所述保护方法包括以下步骤(1)馈线电流采样并计算地铁直流馈线保护装置对馈线电流通过隔离放大单元进行采样得到电流瞬时值， 即电流采样值；通过数字滤波算法，滤除电流采样值中的高频分量；将滤波后的电流采样值转化为实际电流值，并计算出电流变化率；(2)保护启动以及保护返回的判断
当所计算的电流变化率超过启动定值Eset时，保护启动，延时Tl元件启动计时，记忆该时刻的馈线电流作为电流增量的参考电流；如果在保护出口跳闸前电流变化率低于返回定值Fsrt，则保护返回；(3)计算电流增量积分值延时Tl元件计时时间、即延时时间Tl到达后，计算馈线电流增量Δ I = Ik-Iref, Ik为当前馈线电流值；从电流增量首次超过增量定值Δ Iset开始，即Δ I = Ik-Iref > Δ Iset 时，每Δ t毫秒计算一次电流增量积分:Qk = Qh+ (Ik- Δ Iset-Iref) * Δ t ；其中，Gjk为当前电流增量积分值，Qk-!为上次电流增量积分值，Ik为当前电流值，Δ Isrt为电流增量定值，Iref为电流增量的参考电流；(4)保护出口判据如果满足下列所有条件，则保护跳闸出口 a)保护已经启动；b)延时Tl元件的延时时间Tl已到；c) Δ I = Ik-Iref > Δ Iset ；d)电流变化率大于返回定值Fset，di/dt > Fset ；e) Qk = Qh+ (Ik- Δ Iset-I0) * Δ t > Qset其中，Glset为电流增量累加定值。本发明由于采用了自适应出口延时特性，因而在故障特征越明显时，跳闸时间越短；在故障特征越不太明显时，出口时间越长；从而大大提高了保护的可靠性和快速性。
图1显示了电流变化率保护跳闸特性曲线；图2显示了电流变化率保护自适应出口延时示意图；图3显示了电流采样系统接线示意图。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明做进一步的详细说明。参见图1。当电流变化率超过启动定值het，并且Tl延时到达后，从电流增量Δ I 超过增量定值AIset开始，经延时保护出口跳闸。参见图2。出口延时的长短取决于故障特征是否明显。当电流快速上升时，应快速出口 ；否则，如果电流增长速度较慢(但电流变化率不低于返回定值Fset)，则应适当加长保护出口时间。从图2可见，故障特征是否明显可以用电流的积分来描述
t
0= f(/t-Δ/μ-/re/>/i，其中，让为当前电流值，Δ Isrt为电流增量定值，为保护启动时
to
刻的电流值，也是电流增量计算的参考值。该积分值就是电流曲线下的电流增量的面积。在相同的时间段内，该积分值越大，表明故障特征越明显。显然，电流变化率越大，电流上升越快，积分值也越大，保护出口时间应越短；电流变化率越小，电流增长越慢，积分值也小，保护出口时间应该越长。
在延时Tl到达且电流增量超过定值后，能够使得保护跳闸的最小电流变化率是返回定值Fset。设在电流变化率为Fset时，保护出口时间设定为T2，则其积分值(面积) 为Qset = 0.5*Fset*T22。可以用该值作为出口判据的门槛值。当电流积分超过该门槛值时，保护出口跳闸。综上分析，根据地铁直流供电系统的特点，本发明公开了一种具有自适应出口延时特性的电流变化率保护方法。该方法包括以下步骤(1)电流信号采样并计算如图3所示，地铁直流馈线保护装置对馈线电流通过隔离放大单元进行采样得到电流瞬时值；通过数字滤波算法，滤除高频分量；将滤波后的电流采样值转化为实际电流值，并计算出电流变化率；(2)保护启动及保护返回当电流变化率超过启动定值Eset时，保护启动，延时Tl元件启动计时，记忆该时刻的电流作为电流增量的参考电流；如果在保护出口跳闸前电流变化率低于返回定值Fset，则保护返回；其中，Tl延时是为了躲过尖峰干扰脉冲，本实施例中优选 0 彡 Tl 彡 100ms。(3)计算电流增量积分值延时Tl元件时间到达后，计算电流增量Δ I = Ik-Iref, Ik为当前电流值；从电流增量首次超过增量定值Δ Iset开始，即Δ I = Ik-Iref > Δ Iset时，每Δ t毫秒计算一次电流增量积分Qk = Qk-A(Ik-AIsrt-Iref)Mt ；其中，(4为当前电流增量积分值，Qlri为上次电流增量积分值，Ik为当前电流值，为电流增量的参考电流，AIsrt为电流增量定值，该定值按躲过机车启动、加速时的最大电流增量来整定，本实施例中优选1 ( Δ Iset ( IOkA ；其中， Δ t为计算间隔，建议取采样中断间隔时间，即，每次测量得到新数据就计算一次；(4)出口判据如果满足下列所有条件，则保护跳闸出口 a)保护已经启动；b) Tl延时已到；c) Δ I = Ik-Iref > Δ Iset ；d) di/dt > Fset ；e) Qk = Qh+ (Ik- Δ Iset-I0) * Δ t > Qset其中，Qsrt为增量累加定值。增量累加定值(^t可以按下述方法整定，但不限于此方法Qset = 0. 5*Fset*T22，即，当电流变化率为返回定值Fset时，保护出口时间为T2。该定值的物理意义是电流曲线下电流增量的面积。
权利要求
1.一种具有自适应出口延时特性的电流变化率保护方法，其特征在于，所述保护方法包括以下步骤(1)馈线电流采样并计算地铁直流馈线保护装置对馈线电流通过隔离放大单元进行采样得到电流瞬时值，即电流采样值；通过数字滤波算法，滤除电流采样值中的高频分量；将滤波后的电流采样值转化为实际电流值，并计算出电流变化率；(2)保护启动以及保护返回的判断当所计算的电流变化率超过启动定值艮&时，保护启动，延时Tl元件启动计时，记忆该时刻的馈线电流Iref作为电流增量的参考电流；如果在保护出口跳闸前电流变化率低于返回定值Fsrt，则保护返回；(3)计算电流增量积分值延时Tl元件计时时间、即延时时间Tl到达后，计算馈线电流增量Δ I = Ik-Iref, Ik为当前馈线电流值；从电流增量首次超过增量定值Δ Iset开始，即Δ I = Ik-Iref > Δ Iset时， 每At毫秒计算一次电流增量积分=Qk = Q1^ak-AIset-IrefRAt;其中，Qk为当前电流增量积分值，Qk-!为上次电流增量积分值，Ik为当前电流值，Δ Iset为电流增量定值，为电流增量的参考电流；(4)保护出口判据如果满足下列所有条件，则保护跳闸出口 a)保护已经启动；b)延时Tl元件的延时时间Tl已到；c)Δ I = Ik-Iref > Δ Iset ；d)电流变化率大于返回定值Fset，di/dt> Fset ；e)A = Qh+(Ik-Δ Iset-I0) * Δ t > Aet其中，Qsrt为电流增量累加定值。
2.根据权利要求1所述的电流变化率保护方法，其特征在于所述增量累加定值Qsrt可以按下述方法整定』set = 0. 5*Fset*T22，即，当电流变化率为返回定值Fset时，保护出口时间为T2。
全文摘要
一种具有自适应出口延时特性的电流变化率保护方法。该方法包括对馈线电流采样得到电流瞬时值；通过数字滤波算法，滤除高频分量；将滤波后的电流采样值转化为实际电流值，并计算出电流变化率；当电流变化率超过启动定值时，保护启动，T1延时元件启动计时；保护启动后，在保护出口跳闸前如果电流变化率低于返回定值，则保护返回；在T1延时到达后，判断电流增量是否超过电流增量定值；在电流增量首次超过增量定值开始，对电流增量进行积分运算，当所述积分值超过积分定值时，保护动作出口。该方法在故障特征明显时快速跳闸，在故障特征不太明显时，多判一些时间再出口跳闸，有效防止了在动作区边缘处保护的误动作，大大提高了保护可靠性。
文档编号H02H7/26GK102195275SQ20111012903
公开日2011年9月21日 申请日期2011年5月18日 优先权日2011年5月18日
发明者屠黎明, 李继晟, 秦应力, 聂娟红, 董杰, 邹卫华 申请人:北京四方继保自动化股份有限公司