一种全电流回路的线路差动保护模拟送电运行方法与流程

本发明属于变电站电流互感器，具体涉及一种全电流回路的线路差动保护模拟送电运行方法。

背景技术：

1、现阶段在变电站投运前的工程现场中，线路差动保护由于涉及两侧电流互感器二次回路，以及两座变电站内电流互感器通大电流困难、危险，线路差动保护在变电站一次设备带电前，无法先于一次设备投入运行。目前电流互感器输出电流，采用一次侧接入大电流发生器的方法，但该方法既存在人身风险高、设备昂贵、重量大、易损坏的风险，且两座变电站内电流互感器跨距离通流难以实现。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全电流回路的线路差动保护模拟送电运行方法，使得在变电站一次设备来电前，线路差动保护能够先于一次设备投入运行，并且全部实现通流。

2、本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

3、一种全电流回路的线路差动保护模拟送电运行方法，其特征在于：所述方法的步骤为：

4、s1、尖峰脉冲激励下的电流互感器响应特性分析；

5、s2、电流互感器产生可控制电流的同步策略，互感器工频激励下二次侧输出波形为初相角为0的正弦波形，当a变电站和b变电站施加母线侧激励时，经同步器同步，则互感器二次侧输出波形将实现同步，为初相角为0的正弦波形；

6、s3、线路差动保护模拟送电运行策略，当电流互感器的二次侧电流波形同步产生时，同比例改变rh+rl和lh+ll调节电流的幅值大小；通过检查线路差动保护各个间隔的电流采样，与实际电流对应，检查软压板、功能压板对保护行为的控制，从而达到线路差动保护模拟送电运行的目的。

7、而且，所述s1具体为：

8、1)根据互感器本体传递函数，得到互感器各参数数学关系

9、互感器的rlc输入输出二端口无源网络中，lh表示高压侧电感，rh表示高压侧电阻，ll表示低压侧折算后的电感，rl表示低压侧折算后的电阻，rlc输入输出无源网络用复数阻抗表示后的电路图中，

10、

11、z2＝(lh+ll)s+rh+rl  (2)

12、

13、式中s表示复频率，可得：

14、

15、当输入波形为尖峰脉冲，即ui(t)＝δ(t)；

16、根据拉普拉斯变换公式，ui(s)＝1，上式(4)变为：

17、

18、根据拉氏变换对照表，上式形式满足

19、阻尼比

20、固有频率

21、根据拉氏变换对照表，的拉氏反变换的时域表达式为：

22、

23、因此，

24、式中：

25、

26、

27、

28、其通式为：

29、uo(t)＝asinωt·e-τt；

30、2)调节二次侧输出波形频率为工频频率

31、调节二次侧输出波形频率为工频频率，则满足：

32、

33、可得幅值表达式为：

34、

35、3)得到二次侧波形叠加的波形幅值表达式

36、若一次侧尖峰脉冲按照倍频输入，且正负交替出现，则二次侧输出波形为uo(t)＝asinωt·e-τt正负交替叠加；

37、4)尖峰脉冲工频激励下的电流互感器响应特性分析

38、根据叠加原理，波形稳定后的幅值等于波形极大值的加和，其表达式为：

39、

40、忽略极小值与极大值存在的大小差异，稳定后的二次输出电压波形表达式为：

41、

42、由于：

43、

44、可得：

45、4c2(lh+ll)-c22(rh+rl)2＝16π2f2c22(lh+ll)2

46、设：

47、

48、则：4c2(lh+ll)-c22(lh+ll)2k2＝16π2f2c22(lh+ll)2

49、可得：

50、

51、将式(15)(14)带入式(13)，可得：

52、

53、可见，母线在尖峰脉冲工频激励下时，电流互感器输出电压波形为幅值固定，初相角为0度的正弦波，其幅值：

54、

55、其中：

56、因此，母线在尖峰脉冲工频激励下时，电流互感器输出电流波形为幅值固定，初相角为0度的正弦波，电流幅值表达式为：

57、

58、5)尖峰脉冲工频激励下的电流互感器电压幅值线性化特性分析

59、根据desmos系统绘制复杂函数的函数图像，其中横坐标为k，纵坐标为由于幅值的函数表达式较为复杂，需简化其幅值函数关系，k值在[300，+∞]时，与幅值近似为负相关的线性关系；

60、6)尖峰脉冲工频激励下的电流互感器二次电流调节方式

61、由公式(17)可见：

62、a)如工程中需要增大某个电流互感器的时：若减小该电流互感器的此时需改变rh+rl或lh+ll，但维持不变较困难；

63、b)如工程中需要增大某个电流互感器的时：若减小该电流互感器的此时rh+rl和lh+ll同比例改变即可，维持不变简单易行；

64、通过对比a)、b)可得，rh+rl和lh+ll同比例改变即可方便调节某个电流互感器此方法同时维持了恒定；因此母线上的输入为ui(t)＝δ(t)时，母线上连接的任意电流互感器都可以产生幅值可调的同步工频震荡电流波形；

65、7)电流互感器尖峰脉冲激励的工频震荡模拟运行策略

66、在互感器二次侧接入电容电阻电感可调节接线盒，接入电流互感器二次侧回路后，充分调节各参数，得到参数k的选值区间，从k的选值区间内，选取靠近中值的某一数值，将其固定，互感器一次侧施加工频激励的尖峰脉冲，根据公式(15)，结合当前的lh+ll，调节电容c2，使得互感器二次侧产生工频震荡电流；同比例增加或减小rh+rl和lh+ll，调节工频震荡电流的幅值，直到适合现场工作，此过程中，反比例减小或增加电容c2，维持二次侧电流工频震荡；

67、至此，母线上的输入为ui(t)＝δ(t)时，母线上连接的任意电流互感器都可以产生幅值可调的同步工频震荡电流波形。

68、本发明的优点和有益效果为：

69、本发明的全电流回路的线路差动保护模拟送电运行方法，先将电流互感器抽象为等效电路图，并分析其电路特性；推导电流互感器在弱电脉冲的条件下产生可控制电流的方法；根据电流互感器产生的二次侧可控制电流的方法制定了线路差动保护在一次设备未投入运行时的运行策略；使得在变电站一次设备来电前，线路差动保护能够先于一次设备投入运行，并且全部实现通流。

技术特征：

1.一种全电流回路的线路差动保护模拟送电运行方法，其特征在于：所述方法的步骤为：

2.根据权利要求1所述全电流回路的线路差动保护模拟送电运行方法，其特征在于：所述s1具体为：

技术总结
本发明涉及一种全电流回路的线路差动保护模拟送电运行方法，包括S1、尖峰脉冲激励下的电流互感器响应特性分析；S2、电流互感器产生可控制电流的同步策略；S3、线路差动保护模拟送电运行策略。本发明设计科学合理，先将电流互感器抽象为等效电路图，并分析其电路特性；推导电流互感器在弱电脉冲的条件下产生可控制电流的方法；根据电流互感器产生的二次侧可控制电流的方法制定了线路差动保护在一次设备未投入运行时的运行策略；使得在变电站一次设备来电前，线路差动保护能够先于一次设备投入运行，并且全部实现通流。

技术研发人员：甄国栋,张昌钦,种浩程,林蒙,殷学功,崔岩,刘宇浩,孟天宇,孙沛川,刘雪飞,王杰,郭凯,姚泰昂,刘东
受保护的技术使用者：国网天津市电力公司高压分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15