图如图2所示。规定由母线指向线路的方 向为正方向。母线出现故障时，各条出线均向母线注入故障电流，电流方向均同相且为负， 因此有
此时如果比率制动系数取〇〈Κ〈1，即式（5)
成立。
[0051]当出现区外故障时，图1对应的故障序网图如图3所示。规定由母线指向线路的方 向为正方向。线路故障对母线来说是区外故障，母线差动保护不应动作。如图3所示，假设在 线路5上出现故障，则线路5电流为故障穿越电流，方向为正，其余各回出现电流为母线的穿 越性电流，方向为负，且满足等式
而此时
远大于零。如果比率制 动系数取〇〈Κ〈1，式(5)
不成立。
[0052]按照式(5)计算结果判断是否发生母线故障。
[0053] 若
?则说明故障发生在区内上；
[0054] 若
则说明故障发生在区外上。
[0055] 以上即为本发明应用于母线差动保护的实施方法。
[0056]利用PSCAD仿真软件建立某地330kV降压到IlOkV的变电站，如图4所示，将本发明 提出整定方案用于该站中IlOkv母线，仿真采样频率设为4kHz，全周波傅氏算法数据窗长取 为20ms。分别针对区内故障和区外故障进行仿真验证。根据IEC61850规定，站内通信延时上 限为3ms，本仿真取极端情况，将变电站内延时设置为5ms，验证式(5)在数据不同步时保护 计算的准确性，为了增加仿真结果的说服力，将常规电流差动保护计算结果绘制于同一图 中作为对比。区内故障取图4中k处故障，区外故障取图4中kl故处障，仿真结果以A相接地故 障为例进行说明，其他故障类型仿真结果与A相接地故障类似，故不再赘述。
[0057] 当差动电流大于制动电流时差动保护动作，反之差动保护不动作。由图4可知，当 发生区内故障时，利用本发明提出的差动保护方法不但可以正确选择故障位置，还能正确 选择出故障相;但是常规电流差动保护在数据不同步情况下会发生健全相误动情况，即保 护会出现故障时误选相。
[0058] 由图5可知，当发生区外故障时，本方法方法只有很小的差动电流，差动电流值远 小于制动电流，故保护不会在区外故障时误动，且有很高的可靠性;但是常规电流差动保护 在数据不同步时有区外故障误动现象，不满足了继电保护选择性要求。
[0059] 由上述分析可知，本发明提出的差动保护方法（即式(5))在数据不同步时比常规 差动保护有更高的可靠性。为进一步验证本发明提出算法的有效性，进一步进行了不同故 障过渡电阻的仿真。均已A相故障为例进行说明，由上文所述可知，对于A相故障，非故障相 误动为数据不同步引起的主要问题，针对这一问题用仿真数据进行说明。故将非故障相(B 相)仿真数据列于表1和表2中（电流单位:kA):
[0060]表1区外故障时B相电流仿真结果
[0062]表2区内故障时B相电流仿真结果
[0064]由表1和表2中数据可知，本发明方法在出现故障且数据不同步时时，保护判断结 果不会收到过渡电阻不同的影响。无论故障发生在区内还是区外，本发明方法对非故障相 计算的差动电流结果都远小于制动电流，有较高的可靠性。
【主权项】
1. 一种不受母线数据不同步影响的母线差动保护方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一、采集与母线相连的每一回出线保护安装处A、B、C三相电压和电流数据； 步骤二、对采集得到的A、B、C三相电压和电流进行低通滤波、采样保持和A/D转换后，得 至丨JA、B、C三相电压和电流采样值;将采样结果记为UAi(k)，UBi(k)，uci(k)，iAi(k)，iBi(k)，ici (k);其中k为采样点序号，i为与母线相连线路序号； 步骤三、对采集到的电压电流瞬时值UAi(k)，UBi(k)，uci(k)，iAi(k)，iBi(k)，ici(k)进行 故障分量提取； 步骤四、对得到的电压电流故障分量瞬时值Δ%，做全周傅氏变换转换成对应的相 量值； 步骤五、按照式(5)计算结果判断是否发生母线故障： ? . Δ/ · Δ/ XAUm --l· > AUm = 1,2,-,n) (5:) m .'' 若?Χ备> 欠备，则故障发生在区内； tt Δ?/,, μ Δ (7, 若?χ甚，则故障发生在线区外； ^ Δ[/; tt 式中，K为比例制动系数;η为与母线相连出线数量；Δ?":取与母线相连的任意一回线路 互感器采集到的电压；同一回线路上采集到的电压和电流信息是同步的，每一回线路的 Δ/,/Δ?),为从母线看向该回线路的等效导纳。2. 根据权利要求1所述的一种不受母线数据不同步影响的母线差动保护方法，其特征 在于，步骤二中利用截止频率为300Hz的低通滤波器对采集得到的A、B、C三相电压和电流进 行低通滤波；步骤二中采样频率为4kHz，每工频周波采样点数N = 80,采样时间间隔Ts = 0.25ms〇3. 根据权利要求1所述的一种不受母线数据不同步影响的母线差动保护方法，其特征 在于，步骤三种进行故障分量提取具体为： (1) .⑷='.⑷-/[〇] ⑵ 式中：炉:表不A、B、C三相中的任意一相，Δ':分别为电压电流的故障分量，u[Q]，i[Q] 为故障前电压电流瞬时值。4. 根据权利要求3所述的一种不受母线数据不同步影响的母线差动保护方法，其特征 在于，步骤四的具体变换方式为； j N -1 - M·^ ' =^>身-下 (3) ^ /c-0 Λ· ΛΓ-1 _ ..2L·^ <=+ΣΑ!ι?'、 (4)。5. 根据权利要求1所述的一种不受母线数据不同步影响的母线差动保护方法，其特征 在于，步骤五中：〇<Κ<1。6. 根据权利要求1所述的一种不受母线数据不同步影响的母线差动保护方法，其特征 在于，Κ的取值为0.5。
【专利摘要】本发明公开一种不受母线数据不同步影响的母线差动保护方法，包括：步骤一、采集与母线相连的每一回出线保护安装处A、B、C三相电压和电流数据；步骤二、对采集得到的A、B、C三相电压和电流进行低通滤波、采样保持和A/D转换后，得到A、B、C三相电压和电流采样值；步骤三、对采集到的电压电流瞬时值进行故障分量提取；步骤四、对得到的电压电流故障分量瞬时值做全周傅氏变换转换成对应的相量值；步骤五、计算结果判断是否发生母线故障。通过本发明方法可以把从各回出线采集到的原本不同步的电流量转化为同一时刻，从而克服了数据传输不同步对母线电流差动保护的影响。
【IPC分类】H02H7/22, H02H7/26
【公开号】CN105470931
【申请号】CN201510999678
【发明人】雷明, 康小宁, 王文森, 焦在滨, 刘峰, 裘峰源
【申请人】国家电网公司, 国网陕西省电力公司, 西安交通大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月25日