用于多端T接输电线路的差动保护的判断方法与流程

本发明属于继电器保护领域，特别涉及用于多端t接输电线路的差动保护的判断方法。

背景技术：

近年来，随着风电大量接入电网，出于节省设备投资和减少征地面积等方面考虑，多端t接输电线路越来越多地出现在高压输电线路中。多点t型接线方式的特点是不同的节点t接在同一条联网线路上，所以并网线路比较重要，对保护的可靠性、灵敏性要求高。多点t型接线方式任何一端发生故障都要影响到其他几端的正常送电，所以一旦出现故障就要求快速切除，由于多端t接输电线路的特殊性，距离保护和零序保护难以满足速动性和选择性的要求。电流差动由于其原理简单，几乎不受电压互感器断线、串联补偿或输电线路同杆并架等诸多因数影响，广泛用于双端和三端高压输电线路中。

针对专利cn101237143b中提出的一种适用于多端差动判断的方法，该方法中提出制动电流ires的计算方法中的制动系数k依然是设定的固定制动系数，无法提高多端t接输电线路区域内灵敏度的情况下同时提高区域外制动特性的可靠性。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了用于通过故障情况可以改变制动系数k的数值，进而提高区域内灵敏度的情况下同时提高区域外制动特性的可靠性的用于多端t接输电线路的差动保护的判断方法。

为了达到上述技术目的，本发明提供了用于多端t接输电线路的差动保护的判断方法，在多端t接输电线路中确定任意一端作为主机保护装置，其余各端作为从机保护装置，所述判断方法包括：

步骤一、对多端t接输电线路上的主机保护装置和从机保护装置的各相电流进行采样，从机保护装置将采样到的各相电流幅值传输至主机保护装置；

步骤二、主机保护装置对从机保护装置和自身采样到的各相电流幅值进行计算，计算出各相幅值最大的故障分量电流还计算各相差动电流icd、各相制动电流ires、以及各相除去的故障分量电流的矢量和

步骤三、从采样到的各相电流幅值中选取目标相电流幅值，如果目标相电流幅值中的最大故障分量电流大于门槛设定值imax0，根据目标相电流幅值最大的故障分量电流的相角与目标相电流幅值中除去的故障分量电流的矢量和的相角之差确定目标相角差θ1，目标相角差θ1对制动系数k进行赋值，根据待定相角差θ确定制动系数k的设定值kθ；或

如果目标相电流幅值中的最大故障分量电流不大于门槛设定值imax0，确定制动系数k的固定值kset；

步骤四、针对每相电流幅值进行如步骤三所述的处理，得到与每相电流幅值对应的制动系数k的数值；

步骤五、将每相电流幅值中的差动电流icd和制动电流ires，结合步骤四中得到的与每相电流幅值对应的制动系数k的数值，根据以下公式进行差动判断：

如果目标相差动电流icd满足上述差动判断，则判定为目标相的区域内存在故障。

可选的，所述计算出各相幅值最大的故障分量电流包括：

一、获取全部从机保护装置和主机保护装置的各相故障分量电流基波幅值，主机保护装置从各相故障分量电流基波幅值选取目标相故障分量电流基波幅值，主机保护装置对目标相故障分量电流基波幅值进行比较，从连续预设数量的目标相故障分量电流基波幅值中选取最大为目标相幅值最大的故障分量电流

二、针对每相电流故障分量电流基波幅值进行如一所述的处理，得到每相幅值最大的故障分量电流

可选的，所述还计算各相差动电流icd、各相制动电流ires、以及各相除去的故障分量电流的矢量和包括：

根据全周傅式算法对主机保护装置和从机保护装置的各相电流幅值进行计算，根据公式一得到各相差动电流icd

其中，为多端t接输电线路的第j侧同相电流值，n为主机保护装置和从机保护装置的数目；

根据公式二得到各相除去的故障分量电流的矢量和

其中，为各相幅值最大的故障分量电流；

根据公式三得到各相制动电流ires

可选的，所述根据待定相角差θ确定制动系数k的设定值kθ，包括：

将待定相角差θ代入相角差函数进行计算：

kθ＝(asinθ/2+b)kset

其中，a、b为常数，待定相角差θ的取值范围为[0°，180°]；

根据计算结果，确定制动系数k的设定值kθ。

可选的，所述相角差函数为单调递增函数，当待定相角差θ为0°时，设定值kθ为kmin；

当待定相角差θ为180°时，设定值kθ为kmax；

其中，设定值kθ的取值为0＜kmin＜kset＜kmax＜1。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：可以根据故障情况自行选择制动系数k的数值，进而提高了多端t接输电线路区域内灵敏度同时提高区域外制动特性的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的用于多端t接输电线路的差动保护的判断方法的流程图；

图2是本发明提供的各相幅值最大的故障分量电流的流程图。

具体实施方式

为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。

实施例一

本发明提供了用于多端t接输电线路的差动保护的判断方法，在多端t接输电线路中确定任意一端作为主机保护装置，其余各端作为从机保护装置，如图1所示，所述判断方法包括：

步骤一、对多端t接输电线路上的主机保护装置和从机保护装置的各相电流进行采样，从机保护装置将采样到的各相电流幅值传输至主机保护装置；

步骤二、主机保护装置对从机保护装置和自身采样到的各相电流幅值进行计算，计算出各相幅值最大的故障分量电流还计算各相差动电流icd、各相制动电流ires、以及各相除去的故障分量电流的矢量和

步骤三、从采样到的各相电流幅值中选取目标相电流幅值，如果目标相电流幅值中的最大故障分量电流大于门槛设定值imax0，根据目标相电流幅值最大的故障分量电流的相角与目标相电流幅值中除去的故障分量电流的矢量和的相角之差确定目标相角差θ1，目标相角差θ1对制动系数k进行赋值，根据待定相角差θ确定制动系数k的设定值kθ；或

如果目标相电流幅值中的最大故障分量电流不大于门槛设定值imax0，确定制动系数k的固定值kset；

步骤四、针对每相电流幅值进行如步骤三所述的处理，得到与每相电流幅值对应的制动系数k的数值；

步骤五、将每相电流幅值中的差动电流icd和制动电流ires，结合步骤四中得到的与每相电流幅值对应的制动系数k的数值，根据以下公式进行差动判断：

如果目标相差动电流icd满足上述差动判断，则判定为目标相的区域内存在故障。

在实施中，首先采集多端t接输电线路上的主机保护装置和从保护装置的相电流，从保护装置将采样到的相电流传输至主机保护装置；其次，为了可以得到制动系数k的数值，根据主机保护装置对从机保护装置和自身采样到的各相电流幅值进行计算，计算出各相幅值最大的故障分量电流以及各相除去的故障分量电流的矢量和为了便于后续根据各相差动电流icd、各相制动电流ires判断出各相区域内是否存在故障，根据主机保护装置对从机保护装置和自身采样到的各相电流幅值进行计算，先计算各相差动电流icd、以及各相制动电流ires；

然后，根据各相故障情况自行选择制动系数k的数值，进而能提高各相区域内灵敏度的情况下同时提高区域外制动特性的可靠性，先从采样到的各相电流幅值中选取目标相电流幅值，如果目标相电流幅值中的最大故障分量电流大于门槛设定值imax0，根据目标相电流幅值最大的故障分量电流的相角与目标相电流幅值中除去的故障分量电流的矢量和的相角之差确定目标相角差θ1，目标相角差θ1对制动系数k进行赋值，根据待定相角差θ确定制动系数k的设定值kθ；或

如果目标相电流幅值中的最大故障分量电流不大于门槛设定值imax0，确定制动系数k的固定值kset；

最后，直至得到与每相电流幅值对应的制动系数k的数值，将每相电流幅值中的差动电流icd和制动电流ires，结合得到的与每相电流幅值对应的制动系数k的数值，根据以下公式进行差动判断：

如果目标相差动电流icd满足上述差动判断，则判定为目标相的区域内存在故障。

如果目标相差动电流icd未满足上述差动判断，则判定为目标相的区域内不存在故障。

基于是上述的判断方法，可以根据故障情况自行选择制动系数k的数值，在区域内故障时制动系数k较小，在区域外故障时制动系数k较大，进而提高了多端t接输电线路区域内灵敏度同时提高区域外制动特性的可靠性。

可选的，所述计算出各相幅值最大的故障分量电流如图2所示，包括：

一、获取全部从机保护装置和主机保护装置的各相故障分量电流基波幅值，主机保护装置从各相故障分量电流基波幅值选取目标相故障分量电流基波幅值，主机保护装置对目标相故障分量电流基波幅值进行比较，从连续预设数量的目标相故障分量电流基波幅值中选取最大为目标相幅值最大的故障分量电流

二、针对每相电流故障分量电流基波幅值进行如一所述的处理，得到每相幅值最大的故障分量电流

在实施中，幅值最大的故障分量电流的选择方法影响着制动系数k的数值，进而影响着判断区域内是否存在故障。根据实验室测试，本实施例中预设数量的目标相故障分量电流基波幅值通常为4～10个。第一步获取全部从机保护装置和主机保护装置的各相故障分量电流基波幅值，主机保护装置从各相故障分量电流基波幅值选取目标相故障分量电流基波幅值，主机保护装置对目标相故障分量电流基波幅值进行比较，在连续4个目标相故障分量电流基波幅值中，选取最大的为目标相幅值最大的故障分量电流第二步重复操作第一步，直至获取每相幅值最大的故障分量电流

可选的，所述还计算各相差动电流icd、各相制动电流ires、以及各相除去的故障分量电流的矢量和包括：

根据全周傅式算法对主机保护装置和从机保护装置的各相电流幅值进行计算，根据公式一得到各相差动电流icd

其中，为多端t接输电线路的第j侧同相电流值，n为主机保护装置和从机保护装置的数目；

根据公式二得到各相除去的故障分量电流的矢量和

其中，为各相幅值最大的故障分量电流；

根据公式三得到各相制动电流ires

在实施中，根据公式一得到各相差动电流，各相差动电流为各相电流幅值中主机保护装置和从机保护装置的电流的矢量和，根据公式二得到各相除去的故障分量电流的矢量和根据公式三得各相制动电流ires，各相制动电流ires为各相电流幅值中的最大故障分量电流与除去的故障分量电流的矢量和的矢量和。获取这些值为了用于判断各相区域内是否存在故障。

可选的，所述根据待定相角差θ确定制动系数k的设定值kθ，包括：

将待定相角差θ代入相角差函数进行计算：

kθ＝(asinθ/2+b)kset

其中，a、b为常数，待定相角差θ的取值范围为[0°，180°]；

根据计算结果，确定制动系数k的设定值kθ。

在实施中，相角差函数为kθ＝(asinθ/2+b)kset，其中a、b为常数，待定相角差θ的取值范围为[0°，180°]；当目标相电流幅值中的最大的故障分量电流不大于门槛设定值imax0时，制动系数k直接确定固定值kset，根据实验需求，本实施例的固定值kset取值为0.7；当目标相电流幅值中的最大的故障分量电流大于门槛设定值imax0时，确定制动系数k为设定值kθ，将设定值kθ代入相角差函数为kθ＝(asinθ/2+b)kset，当a取值为0.7，b取值为0.5时，则相角差函数为kθ＝(0.7sinθ/2+0.5)kset，进而只要确定待定相角差θ的大小，再将相角差θ代入kθ＝(0.7sinθ/2+0.5)kset中就能计算出设定值kθ的数值，其中，设定值kθ是随着待定相角差θ的变化而变化。如表1所示，确定设定值kθ与待定相角差θ的关系还可以通过查表的方式快速实现，就不需要进行人工计算。

表1

可选的，所述相角差函数为单调递增函数，当待定相角差θ为0°时，设定值kθ为kmin；

当待定相角差θ为180°时，设定值kθ为kmax；

其中，设定值kθ的取值为0＜kmin＜kset＜kmax＜1。

在实施中，相角差函数为单调递增函数，设定值kθ随着待定相角差θ增加而增加。根据上述可知，固定值kset取值为0.7，当目标区域内故障时，确定待定相角差θ为0°，根据查表方式确定设定值kθ为kmin，kmin取值为0.35，当目标区域外故障时，确定待定相角差θ为180°，根据查表方式定设定值kθ为kmax，kmax取值为0.85，确定设定值kθ的取值为0＜kmin＜kset＜kmax＜1。

本发明提供了用于多端t接输电线路的差动保护的判断方法，判断方法包括：对各相电流进行采样并计算，计算出各相幅值最大的故障分量电流各相差动电流icd、各相制动电流ires、以及各相除去的故障分量电流的矢量和将各相电流幅值中的最大故障分量电流与门槛设定值imax0作比较，根据比较结果确定与各相电流幅值对应的制动系数k的数值，将各相电流幅值中的差动电流icd和制动电流ires根据差动保护公式进行差动判断：如果各相差动电流icd满足上述差动判断，则判定为各相的区域内存在故障。通过所述判断方法，可以根据故障情况自行选择制动系数k的数值，进而提高了多端t接输电线路区域内灵敏度同时提高区域外制动特性的可靠性。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。

以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。