一種母聯死區故障識別及故障保護方法與流程
2023-10-23 09:16:42 1
本發明屬於電力系統故障判斷的技術領域，具體涉及一種母聯死區故障識別及故障保護方法。
背景技術：
目前，電力系統常見的電氣主接線方式包括單母線、單母分段、單母三分段、雙母線、雙母雙分、雙母單分以及二分之三接線方式。對於雙母線系統，母聯互感器與母聯斷路器之間發生的故障稱為死區故障。
中國雜誌《繼電器》第34卷第10期名稱為「母線保護中母聯死區故障保護邏輯的研究」的論文公開了一種母聯死區故障的識別方法，通過在發生故障時啟動大差，然後採集母聯斷路器兩側電流互感器的電流，當兩個互感器的電流向量和的幅值為大差差值的幅值時，可判定發生了母聯死區故障。
如圖1所示，當N點發生死區故障時，首先大差啟動，此時大差的差流為一定值然後採集兩個電流互感器的電流，分別為和當所述電流滿足時，判定母聯死區故障發生。
該方法解決了傳統保護裝置先誤跳無故障母線才能識別死區故障的問題，存在的缺點是上述死區故障判定條件存在失效的可能，這是由於互感器存在測量誤差，即使發生了母聯死區故障，也會使上述判定公式等號左右兩邊不相等，即使判定條件無法有效識別死區故障。該方法失效後小差仍然會誤跳無故障母線，造成停電範圍擴大，對供電的可靠性帶來了不利影響。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種母聯死區故障識別方法，用於解決現有技術不能有效識別母聯死區故障的問題，還提供一種母聯死區故障保護方法，用於解決現有技術不能有效識別母聯死區故障的問題。
為解決上述技術問題，本發明提出一種母聯死區故障識別方法，包括三個識別方法方案：
識別方法方案一，包括以下步驟：
1)採集母聯斷路器兩側電流互感器的電流，所述電流分別記為1母側電流、2母側電流；
2)當1母側電流、2母側電流滿足下列條件時，判定有母聯死區故障發生：
所述1母側電流、2母側電流向量和的幅值與所述1母側電流幅值的差值大於設定的第一閾值，或所述1母側電流、2母側電流向量和的幅值與所述2母側電流幅值的差值大於設定的第二閾值。
識別方法方案二，在識別方法方案一的基礎上，步驟2)所述條件還包括：所述1母側電流大於設定的第三閾值，所述2母側電流大於設定的第四閾值。
識別方法方案三，在識別方法方案二的基礎上，所述第三閾值和第四閾值為差動保護動作定值。
為解決上述技術問題，本發明還提出一種母聯死區故障保護方法，包括三個保護方法方案：
保護方法方案一，包括以下步驟：
1)採集母聯斷路器兩側電流互感器的電流，所述電流分別記為1母側電流、2母側電流；
2)當1母側電流、2母側電流滿足下列條件時，判定有母聯死區故障發生：
所述1母側電流、2母側電流向量和的幅值與所述1母側電流幅值的差值大於設定的第一閾值，或所述1母側電流、2母側電流向量和的幅值與所述2母側電流幅值的差值大於設定的第二閾值；
3)斷開母聯斷路器，所述母聯斷路器兩側電流互感器的電流不記入各母線的小差，通過各母線的小差保護隔離故障。
保護方法方案二，在保護方法方案一的基礎上，步驟2)所述條件還包括：所述1母側電流大於設定的第三閾值，所述2母側電流大於設定的第四閾值。
保護方法方案三，在保護方法方案二的基礎上，所述第三閾值和第四閾值為差動保護動作定值。
本發明的有益效果是：通過檢測母聯斷路器兩側互感器的電流，計算兩個電流的向量和，根據向量和的幅值是否大於任意一個互感器電流的幅值，判斷母聯死區故障是否發生，該方法能夠準確、有效識別母聯死區故障，相對現有技術更好的體現繼電保護選擇性的要求。
附圖說明
圖1是雙CT接入的雙母線電氣主接線示意圖；
圖2是母聯死區故障防誤切無故障母線判別流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的說明。
本發明的一種母聯死區故障識別方法的實施例：
如圖2所示，在母聯斷路器兩側均設置有電流互感器，分別用於監測母聯斷路器到1母及母聯斷路器到2母之間的差流，實時採集兩個電流互感器的電流，分別記錄為1母側電流、2母側電流。其中1母側電流對應母聯斷路器到1母之間的差流，2母側電流對應母聯斷路器到2母之間的差流。
當1母側電流、2母側電流向量和的幅值與所述1母側電流幅值的差值大於設定的第一閾值，或當1母側電流、2母側電流向量和的幅值與所述2母側電流幅值的差值大於設定的第二閾值時，可判定有母聯死區故障發生，判定式如下：
Iadd-I1＞In
Iadd-I2＞Im
其中，表示1母側電流向量，I1表示1母側電流幅值，表示2母側電流向量，I2表示2母側電流幅值，表示1母側電流向量和2母側電流向量的和，Iadd表示1母側電流向量和2母側電流向量的和的幅值，In表示設定的第一閾值，Im表示設定的第二閾值。
本發明的母聯死區故障識別方法能夠準確、有效識別母聯死區故障，解決母線差動保護把母聯死區故障誤認為母線故障的問題。
為防止互感器檢測的電流過小或者空載時導致死區故障識別的誤判，需要對單個電流互感器電流的電流大小需要做出限定，即1母側電流大於設定的第三閾值，2母側電流大於設定的第四閾值，第三閾值和第四閾值可設置為差動保護動作定值，判定式如下：
I1＞Iset
I2＞Iset
其中，Iset表示差動保護動作定值。
本發明的一種母聯死區故障保護方法的實施例：
如圖2所示，在母聯斷路器兩側均設置有電流互感器，分別用於監測母聯斷路器到1母及母聯斷路器到2母之間的差流，實時採集兩個電流互感器的電流，分別記錄為1母側電流、2母側電流。其中1母側電流對應母聯斷路器到1母之間的差流，2母側電流對應母聯斷路器到2母之間的差流。
當1母側電流、2母側電流向量和的幅值與1母側電流幅值的差值大於設定的第一閾值，或當1母側電流、2母側電流向量和的幅值與2母側電流幅值的差值大於設定的第二閾值時，可判定有母聯死區故障發生，判定式如下：
Iadd-I1＞In
Iadd-I2＞Im
其中，表示1母側電流向量，I1表示1母側電流幅值，表示2母側電流向量，I2表示2母側電流幅值，表示1母側電流向量與2母側電流向量的和，Iadd表示1母側電流向量與2母側電流向量的和的幅值，In表示設定的第一閾值，Im表示設定的第二閾值。
當判定母聯死區故障發生後，需要解除母聯電流，通過差動保護解除母聯死區故障。具體的做法是瞬時跳母聯斷路器，閉鎖母線差動保護100ms，100ms延時滿足後啟動母線差動保護，即可跳開故障母線，實現母聯死區故障的有效識別和保護，且不會誤跳無故障母線，即解決發生死區故障時先判定為母線故障、再啟動母線差動保護導致的誤跳故障母線問題，消除了誤跳無故障母線對供電可靠性產生的不利影響。
為防止電流過小或者空載時誤判，需要對單個電流互感器電流的電流大小需要做出限定，即1母側電流大於設定的第三閾值，2母側電流大於設定的第四閾值，第三閾值和第四閾值可設置為差動保護動作定值，判定式如下：
I1＞Iset
I2＞Iset
其中，Iset表示差動保護動作定值。
上述實施例是實時採集母聯斷路器兩側互感器電流進行故障保護的過程，作為改進，還可以通過檢測大差的差動電流的情況，當差動電流滿足下列條件時，採集斷路器兩側的1母側電流、2母側電流：
Id＞Iset
Id＞kIr
其中，Id為大差的差動電流，表示參與差流計算支路的支路電流的向量和；Iset為差動保護動作定值，表示參與差流計算支路的支路電流絕對值的和；k為比率制動係數，Ir為制動電流。
本實施例中採用全周傅立葉算法求取1母側電流向量和2母側電流向量的和的幅值，計算式如下：
其中，Iadd表示(1母側電流向量、2母側電流向量的和)的幅值，Im表示的最大值，T為的周期，ω為的角頻率，θ表示的初相。
本實施例採用全周傅立葉算法分別計算母聯斷路器兩側互感器電流的幅值，計算式如下：
其中，Im1表示的最大值，ω1表示的角頻率，θ1表示的初相，T1表示的周期，Im2表示的最大值，ω2表示的角頻率，θ1表示的初相，T2表示的周期。
在本發明給出的思路下，採用對本領域技術人員而言容易想到的方式對上述實施例中的技術手段進行變換、替換、修改，並且起到的作用與本發明中的相應技術手段基本相同、實現的發明目的也基本相同，這樣形成的技術方案是對上述實施例進行微調形成的，這種技術方案仍落入本發明的保護範圍內。