专利名称：母线继电保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统的继电保护装置。
以前，在保护电力系统的母线的多个保护区域时，分别设置具有CT饱和对策的总体继电保护器，对包含多个保护区域的区域进行内部、外部的故障判定；和具有CT饱和对策的分割继电保护器，对各个保护区域分别进行内部、外部故障判定，通过这二种继电器的输出的组合，从多个保护区域中判断发生故障的母线，并向发生故障的母线系统发出断路输出。
但是，对于以上的母线继电保护装置，当保护具有多个保护区域的母线时，需要2台以上具有CT饱和对策的母线继电保护器，由此导致装置的整体结构变复杂，使得成本增大，可靠性降低。
本发明的目的在于为解决上述问题，提供一种母线继电保护装置，在对多个保护区域进行故障判定时，通过进行考虑了CT饱和的运算，减少分割继电保护器，简化结构，降低成本，提高可靠性。
为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案一种母线继电保护装置，其对电力系统的模拟量每隔一定周期进行取样，利用该取样数据从多个保护区域中判断故障发生区域，其特征在于包括动作量判定装置，利用根据与包含上述多个保护区域的区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量、和根据与上述单个保护区域对应的上述取样数据所得到动作量在一定时间的变化量，判定故障发生区域；故障检测装置，根据与上述保护区域对应的上述取样数据的变化量，检测出上述电力系统发生故障；和故障母线判定装置，根据上述动作量判定装置的判定结果和上述故障检测装置的检测结果，向上述故障发生区域发送断路输出。
一种母线继电保护装置，其对电力系统的模拟量每隔一定周期进行取样，利用该取样数据从多个保护区域中判断故障发生区域，其特征在于包括运算装置，利用上述取样数据算出动作量和抑制量，通过规定的比率差动运算判定包含上述多个保护区域的区域的内部、外部故障；动作量判定装置，算出根据与上述单个保护区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量，在该算出的单个保护区域的动作量的变化量和由上述运算装置得到的动作量在一定时间内的变化量之中，使用某一方或双方的变化量来判定故障发生区域；故障检测装置，根据与上述保护区域对应的上述取样数据的变化量，检测上述电力系统的故障发生；第1判定装置，根据上述动作量判定装置的判定结果和上述故障检测装置的检测结果，判定上述故障发生区域的故障发生，输出延长了一定时间的故障发生区域的判定结果；和第2判定装置，根据上述动算装置的运算结果和上述第1判定装置的判定结果，向故障发生区域发送断路输出。
所述的母线继电保护装置，其特征在于动作量判定装置算出根据与上述单个保护区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量，当这些算出的单个保护区域的动作量的变化量、大于根据与包含上述多个保护区域的区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间的变化量乘以一定系数后的值时，判定得到大的变化量的单个保护区域为故障发生区域。
所述的母线继电保护装置，其特征在于，上述动作量判定装置，在从2个保护区域中判定故障发生区域时，算出根据与上述2个单个保护区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量，当算出的2个动作量的变化量中的一个动作量的变化量，大于根据与包含上述2个保护区域的区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量乘以一定系数的值时，并且也比另一个动作量的变化量大时，判定得到大的变化量的单个保护区域为故障发生区域。
所述的母线继电保护装置，其特征在于，上述动作量判定装置，在从2个保护区域中判定故障发生区域时，算出根据与2个单个保护区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量，当这2个算出的动作量的变化量中的一个动作量的变化量大于另一个动作量的变化量时，判定得到大的变化量的单个保护区域为故障发生区域。
所述的母线继电保护装置，其特征在于，上述动作量判定装置在从2个保护区域中判定故障发生区域时，求出根据与2个单个保护区域对应的上述取样数据所得到的动作量和根据与包含上述2个保护区域的区域对应的上述取样数据所得到的动作量间的相位差，当该相位差小于规定的角度，并且当根据与上述2个单个保护区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量大于预先设定的灵敏度值时，判定这2个条件成立的单个保护区域为故障发生区域。
所述的母线继电保护装置，其特征在于，上述动作量判定装置在从2个保护区域中判定故障发生区域时，求出根据与2个单个保护区域对应的上述取样数据所得到的动作量和根据与包含上述2个保护区域的区域对应的上述取样数据所得到的动作量间的相位差，当该相位差小于规定的角度，并且当根据与上述2个单个保护区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量大于根据与包括2个保护区域的区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量时，判定这2个条件成立的单个保护区域为故障发生区域。
一种母线继电保护装置，其对电力系统的模拟量每隔一定周期进行取样，利用该取样数据从多个保护区域中判断故障发生区域，其特征在于包括运算装置，利用上述取样数据算出动作量和抑制量，通过规定的比率差动运算判定包含上述多个保护区域的区域的内部、外部故障；数据计算装置，将上述取样数据分解为正波和负波后，通过规定的运算算出包含上述多个保护区域的区域的正的动作量和负的动作量；第1判定装置，算出根据与上述单个保护区域对应的上述取样数据算出正的动作量和负的动作量，将这些正、负的动作量与由上述数据计算装置算出的正的动作量和负的动作量乘以一定系数后的值进行正项之间和负项之间的比较，当与单个保护区域对应的正、负的动作量均大时，检测出是得到该动作量的保护区域内部发生故障；和第2判定装置，根据上述运算装置的运算结果和上述第1判定装置的判定结果，向故障发生区域发送断路输出。
一种母线继电保护装置，在如权利要求8所述的母线继电保护装置中，其特征在于，上述第1判定装置设置有检测装置，根据与上述单个保护区域对应的上述取样数据算出正的动作量和负的动作量，将该动作量与由上述数据计算装置算出的正的动作量和负的动作量乘以一定系数后的值进行正项之间和负项之间的比较，当对应于单个保护区域的正、负的动作量均大时，并且当与该单个保护区域对应的正的动作量和负的动作量均大于预先设定的值时，检测出是得到大的动作量的保护区域内部发生故障。
一种母线继电保护装置，对电力系统的模拟量每隔一定周期进行取样，利用该取样数据从多个保护区域中判断故障发生区域，其特征在于包括运算装置，利用上述取样数据算出动作量和抑制量，通过规定的比率差动运算判定包含上述多个保护区域的区域的内部、外部故障；第1判定装置，根据与上述单个保护区域对应的上述取样数据算出正的动作量和负的动作量，当该算出的单个保护区域的动作量的绝对值的任意一个大于由上述运算装置算出的动作量的绝对值乘以一定系数的值，并且当此条件在一定时间内持续时，检测出是得到条件成立的动作量的单个保护区域内部发生故障；和第2判定装置，根据上述运算装置的运算结果和上述第1判定装置的判定结果，向故障发生区域发送断路输出。
为了解决上述问题，本发明的母线继电保护装置，对电力系统的模拟量每隔一定周期进行取样，利用该取样数据从多个保护区域中判断故障发生区域，设置有动作量判定装置，利用通过与包含上述多个保护区域的区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量、和通过与上述单个保护区域对应的上述取样数据所得到动作量在一定时间内的变化量，判定故障发生区域；故障检测装置，根据与上述保护区域对应的上述取样数据的变化量，检测出上述电力系统故障的发生；和故障母线判定装置，根据上述动作量判定装置的判定结果和上述故障检测装置的检测结果，向上述故障发生区域发送断路输出。
并且本发明的母线继电保护装置设置有运算装置，利用上述取样数据算出动作量和抑制量，通过规定的比率差动运算判定包含上述多个保护区域的区域的内部、外部故障；动作量判定装置，算出与上述单个保护区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量，在该算出的单个保护区域的动作量的变化量和由上述运算装置得到的动作量的在一定时间内的变化量之中，使用一方或双方的变化量判定故障发生区域；故障检测装置，根据与上述保护区域对应的上述取样数据的变化量检测上述电力系统的故障发生；第1判定装置，根据上述动作量判定装置的判定结果和上述故障检测装置的检测结果判定上述故障发生区域的故障发生，延长一定时间输出故障发生区域的判定结果；和第2判定装置，根据上述运算装置的运算结果和上述第1判定装置的判定结果，发出向故障发生区域的断路输出。
因此，本发明通过采取以上的装置，变流器与具有电力系统的多个保护区域的母线相连接，对来自变流器的模拟电流信号每隔一定周期进行取样并变换为数字数据后，运算装置用取样数据算出动作量Id及抑制量Ir，通过规定的比率差动运算判定包含多个保护区域的区域的内部、外部故障。在这里，通过已知的方式对该运算装置施加变流器(CT)饱和对策。
另外，动作量判定装置根据各个保护区域得到的取样数据的数字数据，使用动作量在一定时间内的变化量ΔIdA和由上述运算装置得到的动作量的在一定时间内的变化量ΔId中的一方或双方判定故障发生区域，例如在使用变化量的情况下，|ΔIdA|≥K1·|ΔId|(K1为小于1的系数)的关系成立时，判定得到IdA动作量的保护区域为故障发生区域。通过判定这样的条件成立的状态；即使对于伴有CT饱和的故障，也能在故障发生后至CT饱和为止的期间正确地输出判定结果。
另一方面，故障检测装置将与全保护区域对应的模拟电流信号或变换了的数字数据等的取样数据在一定时间内的变化量相加，并与例如规定的灵敏度比相比较，由此检测出系统故障的发生。
由此，故障母线判定装置或第1判定装置将动作量判定装置的输出和故障检测装置的输出组合后延长一定时间，发出故障母线的判定输出，因而具有CT饱和的作用，可以不需要以往的具有多个CT饱和对策的分割继电保护器，即使对于伴有CT饱和的故障也能确实地向故障发生区域发出断路输出。
另外，本发明在单个保护区域的动作量的变化量和由运算装置得到的动作量的变化量中，使用一方或双方的变化量。
再有，本发明的母线继电保护装置，设置有运算装置，对电力系统的模拟量每隔一定周期进行取样，利用上述取样数据算出动作量和抑制量，通过规定的比率差动运算判定包含上述多个保护区域的区域的内部、外部故障；数据计算装置，将上述取样数据分为正波和负波后，通过规定的运算算出包含上述多个保护区域的区域的正的动作量和负的动作量；第1判定装置，算出根据与上述单个保护区域对应的上述取样数据算出正的动作量和负的动作量，将这些正、负的动作量与由上述数据计算装置算出的正的动作量和负的动作量乘以一定系数后的值进行正项之间和负项之间的比较，当与单个保护区域对应的正、负的动作量均大时，检测出得到该动作量的保护区域内部发生故障；和第2判定装置，根据上述运算装置的运算结果和上述第1判定装置的判定结果，向故障发生区域发出断路输出。
本发明通过采取上述装置，数据计算装置从取样数据分成包含多个保护区域的区域的正的动作量Idp和负的动作量Idn，或根据与单个保护区域对应的取样数据分成正的动作量IdAp和负的动作量Idn后，通过第1判定装置对正的动作量之间和负的动作量之间进行以下比较。
|IdAp|≥K2·|Idp|(K2为规定的系数)|IdAn|≥K2·|Idn|(K2为规定的系数)当上述关系成立时，判定具有IdAp、IdAn的动作量的单个保护区域发生故障。该条件仅当单个保护区域的内部发生故障时成立，而对于伴有CT饱和的外部故障中2个条件不同时成立，因而发挥CT饱和对策的作用。由此，通过上述运算装置的运算结果加上能够得到CT饱和对策的效果的故障母线判定结果进行断路母线的判定，可以不用设置多台以上的具有CT饱和对策的母线继电保护器，仅用1台带有CT饱和对策的母线继电保护器实现保护具有多个保护区域的母线的具有CT饱和对策的母线继电保护装置。
本发明设置有运算装置，利用上述取样数据算出动作量和抑制量，通过规定的比率差动运算判定包含上述多个保护区域的区域的内部、外部故障；第1判定装置，根据与上述单个保护区域对应的上述取样数据算出正的动作量和负的动作量，当该算出的单个保护区域的动作量的绝对值中的任意一个大于上述运算装置算出的动作量的绝对值乘以一定系数的值，并且当此条件在一定时间内继续时，判定检测出具有使条件成立的动作量的单个保护区域内部发生故障；和第2判定装置，根据上述运算装置的运算结果和上述第1判定装置的判定结果，向故障发生区域发出断路输出。
通过采取上述的装置，第1判定装置根据与单个保护区域对应的上述取样数据算出正的动作量和负的动作量，当该算出的单个保护区域的动作量的绝对值的任意一个大于由上述运算装置算出的动作量乘以一定系数后的值，并且该条件在一定时间继续时，判定具有使条件成立的动作量的单个保护区域内部发生故障，由此可以除去伴有CT饱和的动作量的误差，可以正确地判定故障母线。
根据上述说明本发明的效果在于，利用与包含多个保护区域的区域对应的取样数据所得到的动作量和与单个保护区域对应的取样数据所得到的动作量，即使对于伴有CT饱和的故障也能判别故障发生区域，因而可以削减具有CT饱和对策的分割继电保护器，由此能够以简单的结构降低成本，提高可靠性。
以下参照
本发明的实施例。
图1为本发明的母线继电保护装置的一个实施例的功能结构图。
图2为具有多个保护区域的母线的一个结构例图。
图3为标准的多母线结构的母线系统图。
图4为当图3所示母线B1发生故障时的CT二次电流和对每个母线算出的动作量的示意图。
图5为图1所示断路母线用判定表的数据排列的例图。
图6为本发明的母线继电保护装置的另一个实施例的功能结构图。
图7为本发明的母线继电保护装置的又一个实施例的功能结构图。
图8为图7所示断路母线用判定表的数据排列的例图。
以下为本发明的具体实施例。
图1是本发明的母线继电保护装置的一个实施例的功能框图。
在该图中，电力系统的母线继电保护装置10包括数据取得装置11，对来自与有多个保护区域的母线相连的变流器的模拟电流信号每隔一定周期进行取样，并变换为数字数据；总体保护运算装置12，利用由该数据取得装置11变换的数字数据，算出动作量(矢量和)、抑制量(标量和)，通过规定的比率差动运算判定包含多个保护区域的区域内部、外部的故障；动作量判定装置13，根据与每个保护区域对应的数字数据算出一定时间内的动作量的变化量，将算出的单个保护区域的变化量与由上述总体保护运算装置12求出的动作量在一定时间内的变化量进行比较，判定变化量变大的单个保护区域为故障发生区域；故障检测装置14，根据由上述数据取得装置11变换的数字数据或模拟电流信号的在一定时间内的变化量检测故障的发生；故障母线判定装置，该故障母线将上述动作量判定装置13的判定结果和上述故障检测装置14的检测输出进行组合延长一定时间输出故障母线的判定结果；断路母线判定表16，存储断路母线用判定数据；和断路母线判定装置17，根据总体保护运算装置12的内部或外部判定输出和上述故障母线判定装置15的故障母线判定输出，参照断路母线用判定数据进行断路母线的判定。
图2是具有多个保护区域的母线结构的一例。
输电线18的母线保护区域分为母线BA侧的A区域和母线BB侧的B区域，该母线BA和母线BB通过断路器COB分开。与输电线18连接的母线BA、BB由切断开关LSA、LSB进行转换。
以下对具有上述结构的装置的工作进行说明。
首先，数据取得装置11每隔一定周期取入与具有多个保护区域的母线连接的n个线路的变流器的电流，依次变换为数字数据，送给总体保护运算装置12。该运算装置12将来自n个线路的变流器的模拟电流变换为数字数据，利用这些数字数据，使用下述算式算出动作量Id及抑制量Ir。
Id=i1+i2+……+in ……(1)Ir=|i1|+|i2|+……+|in| ……(2)然后使用上述得到的算出量Id、Ir，例如当|Id|-K0·|Id|≥0(K0为对每个保护目标所设定的系数)的关系成立时，输出动作信号。例如送出母线的内部故障输出。另外，总体保护运算装置12设为已经考虑了已知的CT饱和对策运算。
另一方面，动作量判定装置13为了从多个保护区域中识别单个保护区域，采用了例如各线路的切断开关(LSA、LSB)条件。由切断开关条件进行保护区域的识别是公知的技术，在此省略其说明。
关于由该动作量判定装置13识别单个保护区域，参照图2说明故障时产生的动作量(动作电流)。
当图2所示母线的内部，例如A区域发生故障时，在包含2个区域的区域中产生的动作量Id，与母线内部的2个保护区域中的发生故障保护区域中产生的动作量IdA为同一个量。
因此，动作量判定装置13对于由总体保护运算装置12算出的动作量Id，分别与每个保护区域算的2个动作量IdA或IdB进行比较，当二者之间如果|IdA|≥K1·|Id| ……(3)的关系成立，则判定A区域发生故障。上述(3)式中的K1为小于1的系数。
但是，在伴有CT饱和的故障时，由于饱和产生的误差电流的影响，上述(3)式的判定有可能导致装置的误动作。
因此，动作量判定装置13根据动作量的变化量进行瞬间判定，作为CT饱和对策，算出每一保护区域在一定时间，例如1/12周期(30度左右)的期间内动作量的变化量的绝对值|ΔIdA|、|ΔIdB|，将该算出的一定时间内的变化量的绝对值|ΔIdA|、|ΔIdB|，和由总体保护运算装置12算出的在一定时间内的动作量的变化量的绝对值|ΔIdA|乘以一定系数K1(K1为小于1的系数)后的量进行比较，当下面的关系成立时，判定A区域发生故障。
|ΔIdA|≥K1·|ΔId|……(4)图3和图4是说明上述(4)式的判定效果的图。
图3是标准的多个母线的保护系统图，由母线A1、母线B1，将母线A1、B1分开的断路器CBT1构成。母线A1通过断路器CB11、CB12与输电线L01、L02连接。CTT1、CT11、CT12为变流器。
另一方面，图4是说明母线B1发生故障时的CT二次电流及对各母线算出的动作量(电流矢量和)的图。这里，图4(a)表示图3的CT11的二次电流Ip1、图4(b)表示图3的CT12的二次电流Ip2、图4(c)表示图3的CTT1的二次电流It、图4(d)表示包含二个母线A1、B1的区域的动作量Id、图4(e)表示母线A1的区域的动作量IdA、图4(f)表示母线B1区域的动作量IdB，假设变流器CTT1已达到CT饱和。
随着该变流器CTT1的饱和，为正常母线的不应产生动作量的母线A1的动作量IdA在饱和开始后增加，而故障母线B1的动作量IdB减少。因此，如上述(3)式所示，如果需要1/2周期的运算长度，根据绝对振幅值的判定可能导致误动作。但是，在用上述(4)式的变化量进行判定时，若在故障发生开始至CT饱和为止的期间内运算，则可通过饱和前的正常动作量进行比较判定，可以输出不受CT饱和影响的判定结果。
另一方面，在故障检测装置14中，将来自与母线连接的所有的变流器的模拟电流，或变换了的数字数据的在一定时间内的变化量ΔI的绝对值相加，将这些变化量绝对值的总和与规定的灵敏度值IK1比较，如下述关系式，当变化量绝对值的总和大于规定灵敏度值IK1时，检测出系统发生故障。
∑|ΔI|≥IK1……(5)以上述动作量判定装置13及故障检测装置14进行判定动作处理及故障检测处理，将其结果送至故障母线判定装置15。
当该故障母线判定装置15接收到来自故障检测装置14的故障检测信号时，确认从动作量判定装置13输出的判定结果，例如判定上述(3)式、(4)式等条件成立的区域为故障母线，不成立区域为正常母线，并保持一定时间的判定输出。
其结果，断路母线判定装置17根据总体保护运算装置12的内部、外部故障判定输出和故障母线判定装置15的故障母线判定输出，向故障发生区域发出断路输出。例如当总体保护运算装置12输出内部故障判定，故障母线判装置15输出A区域的故障判定时，参照图5所示断路母线判定用表16的断路母线用判定数据，对与A区域的母线BA连接的线路进行故障判定并发出断路输出。
因此，根据上述实施例，动作量判定装置13，利用根据单个保护区域取得取样数据的数字数据得到的动作量在一定时间内的变化量ΔIdA、和从运算装置12得到的动作量的在一定时间内的变化量ΔId，例如当|ΔIdA|≥K1·|ΔId|(K1为小于1的系数)的关系成立时，判定得到动作量IdA的保护区域为故障发生区域，因此即使对于伴有CT饱和的故障，在故障发生后至达到CT饱和期间，可以正确地输出判定的结果。而且，故障母线判定装置15将动作量判定装置13的输出和故障检测装置14的输出予以组合，延长规定的时间，发出故障母线的判定，因而CT饱和对策可以用运算方式来实施，可以不用像以往那样设置多个带有CT饱和对策的分割继电保护器，即便是伴有CT饱和的故障，也可以确实地判定故障发生区域，并输出断路信号。
下面说明本发明的继电保护装置的其它的实施例。
本实施例与图1有相同的结构，故对各结构单元的说明与上述对图1的说明相同，下面只对不同部分的动作量判定装置13的判定处理予以说明。
该继电保护装置以2个保护区域为保护对象，作为该动作量判定装置13，分别对2个保护区域单独算出动作量的在一定时间内的变化量，当算出来的这2个动作量的变化量中，有一个变化量大于由总体保护运算装置12运算得到的动作量的在一定时间内的变化量乘以一定系数后的值，并且大于另一个变化量时，判定具有大的变化量的区域为故障发生区域并输出。
即，动作量判定装置13当上述(4)式的条件成立的同时，一个变化量的绝对值|ΔIdA|与另一个变化量的绝对值|ΔIdB|进行比较，当|ΔIdA|≥|ΔIdB|……(6)条件成立时，判定具有ΔIdA动作量的变化量的区域A为故障发生区域。
另外，动作量判定装置13只用上述(6)式所示条件判定式也可以判定故障区域。
下面说明本发明的继电保护装置的另一个实施例。
本实施例与图1有相同的结构，故对各结构单元的说明与上述对图1的说明相同，下面只对不同部分的动作量判定装置13的判定处理予以说明。
该继电保护装置以2个保护区域为保护对象，该动作量判定装置13将总体保护运算装置12算出的动作量Id和对各保护区域分别算出的动作量IdA、IdB进行相位比较，当二者的相位差小于规定的相位角度θ，且在一定时间内的动作量的变化量ΔIdA大于规定的灵敏度值IK2(IK2为预先设定的灵敏度值)时，例如|Id和IdA的相位差|≤θ……(7)|ΔIdA≥IK2 ……(8)这2个条件成立时，判定具有IdA、ΔIdA动作量的保护区域发生故障。
另外，图4表示的是故障时的动作量，故障发生区域的母线B1的动作量IdB和包含A1、B1二个母线的动作量Id，在从故障发生开始至CT饱和为止的期间为同一个波形。由于在发生CT饱和以前的期间，故障发生区域的动作量(矢量)和总体保护运算装置12的动作量(矢量)之间不产生相位差，所以可以用上述(7)式的条件判定式判定故障发生后，由总体保护运算装置12算出的动作量和每个保护区域算出的动作量之间的相位差小于规定的相位角度θ，因而即使对伴有CT饱和的故障也能正确判定故障母线。另一方面，上述(8)式是为了进行相位比较判定，用来对最低限度必需动作量的变化量的标准进行确认的条件判定式。
下面说明本发明的继电保护装置的又一个实施例。
本实施例与图1有相同的结构，故对各结构单元的说明与上述对图1的说明相同，下面只对不同部分的动作量判定装置13的判定处理予以说明。
该继电保护装置也以2个保护区域为保护对象，该动作量判定装置13将总体保护运算装置12算出的动作量Id和对各保护区域分别算出的动作量IdA、IdB进行相位比较，当二者的相位差小于规定的相位角度θ例如30度，且对各保护区域分别算出的动作量在一定时间内的变化量大于由总体保护运算装置12算出的动作量在一定时间内的变化量乘以一定系数后的值时，例如上述(7)式和(4)式同时成立时，能够判定具有IdA、ΔIdA动作量的保护区域为故障发生区域。
在该装置中，当动作量IdA、IdB的相位差小于规定的相位角度θ例如30度时，由于在达到CT饱和前是根据(4)式、(7)式的关系式判定，因此即使对于伴有CT饱和的故障，也能正确地判定故障母线。
图6是本发明的继电保护装置的又一个实施例的功能框图。
该继电保护装置20由数据取得装置21、总体保护运算装置22、总体正负数据计算装置23、故障母线判定装置24、存储断路母线判定用数据的断路母线判定表25、及断路母线判定装置26构成。其中，总体正负数据计算装置23将包含多个保护区域的区域的动作量按正和负分开计算，故障母线判定装置24对多个保护区域分别算出各个正的动作量和负的动作量，将这些正、负的动作量和由上述总体正负数据算出装置算出的动作量进行比较，判定发生故障的区域。
另外，数据取得装置21、总体保护运算装置22、及断路母线判定装置26与图1所示数据取得装置11、总体保护运算装置12、及断路母线判定装置17具有相同的结构，所以在此省略其详细说明。
以下对上述继电保护装置的工作进行说明。
当数据取得装置21每隔一定周期从与具有多个保护区域的母线相连接的变流器取入电流信号，变换为数字数据并输出时，总体保护运算装置22利用来自数据取得装置21的数字数据算出动作量、抑制量，通过规定的比率差动运算判定包含多个保护区域的区域的内部、外部故障并输出。
另一方面，负数据算出装置23将由数据取得装置21变换的数字数据分解为正波和负波，对于包含多个保护区域的保护区域的动作量，通过规定的运算，例如，将1个周期(360度间)的取样数据相加，将正的动作量|Idp|和负的动作量|Idn|分别算出，送给故障母线判定装置24。
故障母线判定装置24对于从上述数据取得装置21输出的数字数据，取入以往公知的例如各线路的切断开关条件，识别单个保护区域，并算出多个保护区域例如A及B的2个区域的正的动作量|IdAp|、|IdBp|和负的动作量|IdAn|、|IdBn|，将这些算出的动作量和由总体正负数据算出装置23算出的动作量|Idp|、|Idn|乘以一定系数后的值进行正项之间和负项之间的分别比较，当比各保护区域算出的正、负的动作量的绝对值都大时，例如|IdAp|≥K2·|Idp| ……(9)|IdAn|≥K2·|Idn|……(10)的关系同时成立时，检测出具有|IdAp|、|IdAn|动作量的保护区域发生了故障。K2为小于1的常数。另一方面，当|IdBp|≥K2·|Idp|……(11)|IdBn|≥K2·|Idn|……(12)的关系同时成立时，检测出具有|IdBp|、|IdBn|的动作量的保护区域发生了故障。K2为小于1的常数。
这里从图4所示故障时的动作量说明该继电保护装置20的判定效果。
一般地，发生故障母线的母线B的动作量存在正波和负波(参照图4(f))。与此相反，正常母线的母线A的动作量只存在正波(参照图4(e))。这是因为随着CT饱和产生的动作量的误差(正常母线一侧产生的误差电流)只产生正波或负波中的一种情况下。这种现象是因为CT饱和现象主要是由电流的直流成分产生的磁通的偏离所造成。因而可以通过上述(9)式～(12)式从故障时的动作量来正确判定发生故障的保护区域。
因此，根据上述实施例，可以将对多个保护区域分别算出的正的动作量的绝对值和负的动作量的绝对值，和包含多个保护区域的区域的正的动作量和负的动作量进行正项之间和负项之间的比较，因此对伴有CT饱和的故障也能正确判定故障母线。
下面说明本发明的继电保护装置的又一个实施例。
本实施例与图6有相同的结构，故对各结构单元的说明与上述对图6的说明相同，下面只对不同部分的故障母线判定装置24予以说明。
该故障母线判定装置24除了上述(9)式和(10)式的判定条件外，当对各保护区域分别算出的正波的动作量绝对值|IdAp|和负波的动作量绝对值|IdAn|大于规定的灵敏度值时，即|IdAp|≥IK3……(13)|IdAn|≥IK3……(14)的关系同时成立时，检测出具有IdAp、IdAn动作量的保护区域发生了故障。IK3为规定的灵敏度值。上述(13)式和(14)式是为了由算出的动作量的绝对值进行比较判定而对用来对最低限度必需动作量的标准进行确认的条件判定式。
图7是本发明的母线继电保护装置的又一个实施例的功能框图。
该继电保护装置30由数据取得装置31、总体保护运算装置32、故障母线判定装置33、输出确认装置34、存储图8所示断路母线判定用数据的断路母线判定表35、及断路母线判定装置36构成。其中，故障母线判定装置33分别对多个保护区域算出各个动作量，将这些动作量和由上述总体保护运算装置算出的动作量进行比较，判定发生故障的保护区域；输出确认装置34判断故障母线判定装置33的输出是否在每个保护区域的一定时间内持续同一判定结果；断路母线判定装置36根据总体保护运算装置32的内、外部故障判定输出和输出确认装置34的判定结果，参照判定表35的断路母线判定数据进行断路母线的判定。
数据取得装置31和总体保护运算装置32与图1的结构基本相同，在此省略对结构的说明。
下面对上述继电保护装置的工作进行说明。
当数据取得装置31每隔一定周期从与具有多个保护区域的母线相连接的变流器取入电流信号，变换为数字数据并输出时，总体保护运算装置32利用来自数据取得装置31的数字数据算出动作量、抑制量，通过规定的比率差动运算判定包含多个保护区域的区域的内部、外部故障并输出。
另一方面，故障母线判定装置33与图1所示故障母线判定装置15相同，分别算出各保护区域的动作量IdA、IdB，将这些算出的动作量和用总体保护运算装置32算出动作量Id进行比较，由上述(3)式判定故障发生区域，但在这种情况下，当伴有CT饱和故障发生时，不能正确地判定故障发生区域，有可能产生装置的误动作。
而在本装置中，将故障母线判定装置33的判定输出送给输出确认装置34，即使对于伴有CT饱和的故障也能进行判定。
即，输出确认装置34判断故障母线判定装置33的判定输出在每个保护区域的一定时间内是否持续例如4个周期，只有持续时才输出故障母线判定装置33的判定结果。该CT饱和动作量的误差在CT饱和开始产生后达到最大，其后减小。产生该CT饱和的原因的故障电流的直流成分的衰减时间常数随着系统的阻抗而变化，一般在高阻抗设置系统的故障中最多不过50ms，在故障后的4个周期内(50Hz系统为80ms)其大部分衰减。通常，若故障后经过4个周期，因为由故障电流的直流成分导致的CT饱和的恢复，可以确认故障母线判定装置33的判定是否正确。
如上所述，输出确认装置34确认判定结果后，送给断路母线判定装置36。该断路母线判定装置36使用总体保护运算装置32的内、外部故障判定输出和输出确认装置34的确认结果的输出，根据图中所示断路母线判定表35发出断路输出。
举一个例子来说，例如当总体保护运算装置32判定内部故障，而故障母线判定装置33判定为A区域的故障时，断路母线判定装置36向与A区域的母线连接的线路发出断路输出。
因此，根据上述实施例，在故障母线判定装置33的输出一侧设置输出确认装置34，当故障母线判定装置33的判定输出在一定时间内持续时发出该判定输出，因而不仅能除去CT饱和带来的动作量的误差，而且在伴有CT饱和的故障时也能正确地判定故障的发生区域。
权利要求
1.一种母线继电保护装置，其对电力系统的模拟量每隔一定周期进行取样，利用该取样数据从多个保护区域中判断故障发生区域，其特征在于包括动作量判定装置，利用根据与包含上述多个保护区域的区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量、和根据与上述单个保护区域对应的上述取样数据所得到动作量在一定时间的变化量，判定故障发生区域；故障检测装置，根据与上述保护区域对应的上述取样数据的变化量，检测出上述电力系统发生故障；和故障母线判定装置，根据上述动作量判定装置的判定结果和上述故障检测装置的检测结果，向上述故障发生区域发送断路输出。
2.一种母线继电保护装置，其对电力系统的模拟量每隔一定周期进行取样，利用该取样数据从多个保护区域中判断故障发生区域，其特征在于包括运算装置，利用上述取样数据算出动作量和抑制量，通过规定的比率差动运算判定包含上述多个保护区域的区域的内部、外部故障；动作量判定装置，算出根据与上述单个保护区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量，在该算出的单个保护区域的动作量的变化量和由上述运算装置得到的动作量在一定时间内的变化量之中，使用某一方或双方的变化量来判定故障发生区域；故障检测装置，根据与上述保护区域对应的上述取样数据的变化量，检测上述电力系统的故障发生第1判定装置，根据上述动作量判定装置的判定结果和上述故障检测装置的检测结果，判定上述故障发生区域的故障发生，输出延长了一定时间的故障发生区域的判定结果；和第2判定装置，根据上述动算装置的运算结果和上述第1判定装置的判定结果，向故障发生区域发送断路输出。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的母线继电保护装置，其特征在于动作量判定装置算出根据与上述单个保护区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量，当这些算出的单个保护区域的动作量的变化量、大于根据与包含上述多个保护区域的区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间的变化量乘以一定系数后的值时，判定得到大的变化量的单个保护区域为故障发生区域。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的母线继电保护装置，其特征在于，上述动作量判定装置，在从2个保护区域中判定故障发生区域时，算出根据与上述2个单个保护区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量，当算出的2个动作量的变化量中的一个动作量的变化量，大于根据与包含上述2个保护区域的区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量乘以一定系数的值时，并且也比另一个动作量的变化量大时，判定得到大的变化量的单个保护区域为故障发生区域。
5.根据权利要求2所述的母线继电保护装置，其特征在于，上述动作量判定装置，在从2个保护区域中判定故障发生区域时，算出根据与2个单个保护区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量，当这2个算出的动作量的变化量中的一个动作量的变化量大于另一个动作量的变化量时，判定得到大的变化量的单个保护区域为故障发生区域。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的母线继电保护装置，其特征在于，上述动作量判定装置在从2个保护区域中判定故障发生区域时，求出根据与2个单个保护区域对应的上述取样数据所得到的动作量和根据与包含上述2个保护区域的区域对应的上述取样数据所得到的动作量间的相位差，当该相位差小于规定的角度，并且当根据与上述2个单个保护区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量大于预先设定的灵敏度值时，判定这2个条件成立的单个保护区域为故障发生区域。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的母线继电保护装置，其特征在于，上述动作量判定装置在从2个保护区域中判定故障发生区域时，求出根据与2个单个保护区域对应的上述取样数据所得到的动作量和根据与包含上述2个保护区域的区域对应的上述取样数据所得到的动作量间的相位差，当该相位差小于规定的角度，并且当根据与上述2个单个保护区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量大于根据与包括2个保护区域的区域对应的上述取样数据所得到的动作量在一定时间内的变化量时，判定这2个条件成立的单个保护区域为故障发生区域。
8.一种母线继电保护装置，其对电力系统的模拟量每隔一定周期进行取样，利用该取样数据从多个保护区域中判断故障发生区域，其特征在于包括运算装置，利用上述取样数据算出动作量和抑制量，通过规定的比率差动运算判定包含上述多个保护区域的区域的内部、外部故障；数据计算装置，将上述取样数据分解为正波和负波后，通过规定的运算算出包含上述多个保护区域的区域的正的动作量和负的动作量；第1判定装置，算出根据与上述单个保护区域对应的上述取样数据算出正的动作量和负的动作量，将这些正、负的动作量与由上述数据计算装置算出的正的动作量和负的动作量乘以一定系数后的值进行正项之间和负项之间的比较，当与单个保护区域对应的正、负的动作量均大时，检测出是得到该动作量的保护区域内部发生故障；和第2判定装置，根据上述运算装置的运算结果和上述第1判定装置的判定结果，向故障发生区域发送断路输出。
9.一种母线继电保护装置，在如权利要求8所述的母线继电保护装置中，其特征在于，上述第1判定装置设置有检测装置，根据与上述单个保护区域对应的上述取样数据算出正的动作量和负的动作量，将该动作量与由上述数据计算装置算出的正的动作量和负的动作量乘以一定系数后的值进行正项之间和负项之间的比较，当对应于单个保护区域的正、负的动作量均大时，并且当与该单个保护区域对应的正的动作量和负的动作量均大于预先设定的值时，检测出是得到大的动作量的保护区域内部发生故障。
10.一种母线继电保护装置，对电力系统的模拟量每隔一定周期进行取样，利用该取样数据从多个保护区域中判断故障发生区域，其特征在于包括运算装置，利用上述取样数据算出动作量和抑制量，通过规定的比率差动运算判定包含上述多个保护区域的区域的内部、外部故障；第1判定装置，根据与上述单个保护区域对应的上述取样数据算出正的动作量和负的动作量，当该算出的单个保护区域的动作量的绝对值的任意一个大于由上述运算装置算出的动作量的绝对值乘以一定系数的值，并且当此条件在一定时间内持续时，检测出是得到条件成立的动作量的单个保护区域内部发生故障；和第2判定装置，根据上述运算装置的运算结果和上述第1判定装置的判定结果，向故障发生区域发送断路输出。
全文摘要
本发明公开一种母线继电保护装置,其包括:运算装置,判定包括多个保护区域的区域的内、外部故障;动作量判定装置,判定发生故障的单个保护区域:故障检测装置,检测故障的发生;故障母线判定装置,根据动作量判定装置和故障检测装置的输出结果判定故障的发生并输出;及断路母线判定装置,向故障发生区域发送断路输出,其可减少具有CT饱和对策的分割继电保护器,使结构变得简单。
文档编号H02H7/22GK1237025SQ9910771
公开日1999年12月1日 申请日期1999年5月25日 优先权日1998年5月25日
发明者堀政夫, 须贺纪善, 稻村国康, 冈崎正人 申请人:东芝株式会社