CN101958579A - 数字化变电站集中式保护装置站内信息缺失的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字化变电站集中式保护装置站内信息缺失的处理方法，数字化变电站集中式保护装置采集全站电流、电压信息和断路器状态，实时获取变电站采样值信息，通过检测变电站内电气元件、电气元件之间连接线、与两电气元件相连的所有连接支路的电流信息是否缺失的状况，通过常规继电保护算法和逻辑判断迅速切除故障，解决了当故障发生时，在站内信息缺失的情况下，集中式保护装置处理方法故障定位困难，往往依靠后备保护延时动作的缺点，加快了保护动作的速度，提高了保护可靠性。本发明方法具有动作快、灵敏度高、防止保护误动、纵序跳闸动作时间快等优点。

Description

数字化变电站集中式保护装置站内信息缺失的处理方法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，尤其涉及一种数字化变电站集中式保护装置在变电站内出现信息缺失情况下的处理方法。

背景技术

基于IEC 61850标准的数字化变电站已经在我国迅速发展起来，数字化变电站采用的是数字式互感器和智能开关。数字式互感器采集的电流、电压等电气量为数字量，实现了一、二次系统在电气上的有效隔离，增大了电气量的测量范围、提高了测量精度、并克服了传统互感器的饱和问题。智能开关能够实时监测断路器状态，向保护装置发送断路器状态信息。数字化变电站中信息从获取到传输都是数字量，无需经过数模转换，让采样信息的传输时延大大减少，高速以太网技术的成熟为信息的实时交换提供了有力的网络支持，从而为实现全变电站电气量和开关状态量等信息集中处理提供了基础。

在现有的技术基础上，通过数字化变电站信息集中处理来实现变电站继电保护优化配置已近日益成熟。但是，大量的信息集中处理，必然会导致网络拥挤，可能发生信息缺失。当故障发生时，如果发生采样值信息缺失，特别是站内信息的缺失，必然对集中式保护装置的可靠性带来影响，主保护拒动时传统保护往往依靠延时大，选择性差的后备保护延时动作切除故障，扩大了停电范围，对国民经济生活造成严重危害。

当故障发生时，数字化变电站集中式保护装置如何处理站内信息缺失情况下故障定位的问题至关重要，解决好故障定位的问题是目前数字化变电站集中式保护改善保护性能的主要途经。

发明内容

本发明提供了一种基于数字化变电站集中式保护装置站内信息缺失的处理方法，利用全变电站信息集中处理的优势，提高保护的选择性和可靠性。

本发明采用以下技术方案：一种数字化变电站集中式保护装置站内信息缺失的处理方法，包括以下步骤：

(1)、使用当前数字化变电站全站电流、电压信息，采用相电流突变量启动算法、零序电流启动算法等检测变电站内部或者相邻区域是否发生故障，如果检测出故障发生，则进入步骤(2)；

(2)、如果数字化变电站两电气元件之间连接线电流信息缺失，进入步骤(3)，否则进入步骤(5)；

(3)、使用除信息缺失连接线电流以外，与两电气元件相连的所有连接支路的电流信息，采用常规电流差动算法检测包含两电气元件的新保护区内是否发生故障；如果新保护区没有检测到故障，则进入步骤(5)；如果新保护区内检测到故障发生，则集中式保护向信息缺失连接线断路器发出无延时跳闸命令，进入步骤(4)；

(4)、接收到跳闸命令的断路器已经断开后，使用除信息缺失连接线路外与两电气元件相连的连接支路的电流信息，采用常规电流差动算法分别检测两电气元件是否发生故障，如果两电气元件中的第一电气元件发生故障，则集中式保护向除信息缺失连接线路外与第一电气元件相连的断路器发出无延时跳闸命令并进入步骤(5)；如果两电气元件中的第二电气元件发生故障，则集中式保护向除信息缺失连接线路外与第二电气元件相连的断路器发出无延时跳闸命令并进入步骤(6)；

(5)、利用数字化变电站全站实时电流、电压信息、断路器状态，执行常规的数字化变电站集中式保护功能。

所述步骤(1)中的相电流突变量启动算法的判据为：

其中ΔI_dz为电流突变量启动定值、ΔI_T为浮动门坎、K_rel取大于1的系数；

所述步骤(1)中的零序电流启动算法的判据为：3I₀＞I_0dz，其中3I₀为三倍零序电流，I_0dz为零序电流启动定值。

当数字化变电站集中式保护装置故障发生时，在数字化变电站站内信息缺失情况下，本发明针对现有数字化变电站集中式保护装置处理方法存在的不足，提出集中式保护站内信息缺失保护处理方法。本发明方法适用于数字化变电站，当内部或者是邻近区域发生故障时，在站内信息缺失的情况下，利用全站电流、电压值和断路器状态，能够迅速进行故障定位，解决了当故障发生时，在站内信息缺失的情况下，集中式保护装置处理方法故障定位困难，往往依靠后备保护延时动作的缺点，加快了保护动作的速度，提高了保护可靠性。本发明方法具有动作快、灵敏度高、防止保护误动、纵序跳闸动作时间快等优点。

附图说明

图1为数字化变电站站内两电气元件的主接线图；

图2为本发明的方法流程图。

具体实施方式

数字化变电站是由多个电气元件组成，如果两个电气元件之间有连接线路相连，同时各电气元件上有其它连接支路，则两电气元件连接线信息为站内信息。目前变电站内任意两电气元件相连可以抽象为如图1所示主接线，L_mn表示两电气元件m、n的连接线路，上面安装有断路器1和电流互感器2，元件m上有i回连接支路(L_m1到L_mi)，元件n上有j回连接支路(L_n1到L_nj)，各支路上均安装有断路器4和电流互感器3。数字化变电站集中式保护装置采集全站电流、电压信息和断路器状态，实时获取变电站采样值信息，通过常规继电保护算法和逻辑判断迅速切除故障。如图1所示主接线，数字化变电站集中式保护装置的采样率一般为每工频周期12点以上。

t时刻元件m、n之间的连接线路L_mn三相电流采样值表示为i_mnA(t)，i_mnB(t)，i_mnC(t)；

t时刻元件m连接支路三相电流采样值表示为i_XA(t)，i_XB(t)，i_XC(t)，其中X＝m1、…、mi；

t时刻元件n连接支路三相电流采样值表示为i_XA(t)，i_XB(t)，i_XC(t)，其中X＝n1、…、nj；

故障发生时，利用全周傅氏算法计算各电流信息复相量，全周傅氏算法计算公式如下：

$\left.\begin{array}{c}{I}_{\mathrm{Rk}}=\frac{2}{N}\underset{l=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}i\left(l\right)\sin (\mathrm{kl}\×\frac{2\mathrm{\π}}{N})\\ I_{\mathrm{Ik}}=\frac{2}{N}\underset{l=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}i\left(l\right)\cos (\mathrm{kl}\×\frac{2\mathrm{\π}}{N})\end{array}\right\}---\left(1\right)$

式中i(l)为每基频周期内第l点采样值，N为每基频周期采样点数，k为谐波次数(k＝1为基频分量)。

相电流突变量计算公式：

其中N为采用周期，

指AB、BC、CA三种相别。

如图1所示的变电站结构，介绍本发明数字化变电站集中式保护装置站内信息缺失的处理方法，包括以下步骤：

(1)、使用当前数字化变电站全站电流、电压信息，采用相电流突变量启动算法、零序电流启动算法检测变电站内部或者相邻区域是否发生故障，如果启动算法未检测出故障发生，则重复执行本步骤，如果发生故障，进入步骤(2)；其中相电流突变量启动判据为：

式(3)中ΔI_dz为电流突变量启动定值，ΔI_T为浮动门坎，随着变化量输出增大而逐步自动提高，K_rel取大于1的系数，可保证门坎电流始终略高于不平衡输出；

其中零序电流启动判据为：

3I₀＞I_0dz    (4)

式(4)中3I₀为三倍零序电流，I_0dz为零序电流启动定值；

(2)、如果数字化变电站电气元件m、n之间的连接线路L_mn电流信息发生缺失，进入步骤(3)，否则进入步骤(6)；

(3)、使用除信息缺失连接线L_mn电流以外，与电气元件m、n相连的所有连接支路(L_m1到L_mi，L_n1到L_ni)的电流信息，采用常规电流差动算法检测包含电气元件m、n的新保护区内是否发生故障；如果新保护区没有检测到故障，则进入步骤(6)；如果新保护区域内检测到故障发生，则集中式保护向信息缺失连接线L_mn断路器发出无延时跳闸命令，并进入步骤(4)；

其中保护区域内差动保护，采用普通比率制动特性差动保护算法公式为：

$\left.\begin{array}{c}|\underset{k=m1}{\overset{\mathrm{mi}}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_k+\underset{k=n1}{\overset{\mathrm{nj}}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_k|\≥I_{\mathrm{set}.0}\\ |\underset{k=m1}{\overset{\mathrm{mi}}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_k+\underset{k=n1}{\overset{\mathrm{nj}}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_k|>K_{\mathrm{res}}\left(\underset{k=m1}{\overset{\mathrm{mi}}{\mathrm{\Σ}}}\right|{\stackrel{\·}{I}}_k|+\underset{k=n1}{\overset{\mathrm{nj}}{\mathrm{\Σ}}}|{\stackrel{\·}{I}}_k\left|\right)\end{array}\right\}---\left(5\right)$

式(5)中K_res为制动系数，I_set.0为最小动作电流门坎值，

为除L_mn外与新保护区相连的所有支路的电流相量，电流参考方向均采用母线流出为正；

(4)、接收到跳闸命令的断路器已经断开后，使用除线路L_mn外与电气元件m相连的L_m1到L_mi的电流信息，采用常规电流差动算法检测电气元件m是否发生故障，如果电气元件m发生故障，则集中式保护向线路L_m1到L_mi上的断路器发出无延时跳闸命令转步骤(5)，否则直接进入步骤(5)；

其中元件m采用普通比率制动特性差动保护算法公式为：

$\left.\begin{array}{c}\left|\underset{k=m1}{\overset{\mathrm{mi}}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_k\right|>K_{\mathrm{res}}\underset{k=m1}{\overset{\mathrm{mi}}{\mathrm{\Σ}}}\left|{\stackrel{\·}{I}}_k\right|\\ \left|\underset{k=m1}{\overset{\mathrm{mi}}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_k\right|>K_{\mathrm{res}}\underset{k=m1}{\overset{\mathrm{mi}}{\mathrm{\Σ}}}\left|{\stackrel{\·}{I}}_k\right|\end{array}\right\}---\left(6\right)$

其中式(6)中K_res为制动系数，I_set.0为最小动作电流门坎值，

为除L_mn外与元件m相连的所有支路的电流相量，电流参考方向均采用母线流出为正；

(5)、使用除线路L_mn外与电气元件n相连的L_n1到L_nj的电流信息，采用常规电流差动算法检测电气元件n是否发生故障，如果电气元件n发生故障，则集中式保护向线路L_n1到L_nj上的断路器发出无延时跳闸命令转步骤(6)，否则直接进入步骤(6)；

其中元件m采用普通比率制动特性差动保护算法公式为：

$\left.\begin{array}{c}\left|\underset{k=n1}{\overset{\mathrm{nj}}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_k\right|>K_{\mathrm{res}}\underset{k=n1}{\overset{\mathrm{nj}}{\mathrm{\Σ}}}\left|{\stackrel{\·}{I}}_k\right|\\ \left|\underset{k=n1}{\overset{\mathrm{nj}}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\·}{I}}_k\right|>K_{\mathrm{res}}\underset{k=n1}{\overset{\mathrm{nj}}{\mathrm{\Σ}}}\left|{\stackrel{\·}{I}}_k\right|\end{array}\right\}---\left(7\right)$

式(7)中K_res为制动系数，I_set.0为最小动作电流门坎值，

为除L_mn外与元件n相连的所有支路的电流相量，电流参考方向均采用母线流出为正；

(6)、利用数字化变电站全站实时电流、电压信息、断路器状态，执行常规的数字化变电站集中式保护功能。

在本步骤中，步骤(4)和(5)顺序可以互换。

Claims (2)

1.一种数字化变电站集中式保护装置站内信息缺失的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、使用当前数字化变电站全站电流、电压信息，采用相电流突变量启动算法、零序电流启动算法等检测变电站内部或者相邻区域是否发生故障，如果检测出故障发生，则进入步骤(2)；

(2)、如果数字化变电站两电气元件之间连接线电流信息缺失，进入步骤(3)，否则进入步骤(5)；

(3)、使用除信息缺失连接线电流以外，与两电气元件相连的所有连接支路的电流信息，采用常规电流差动算法检测包含两电气元件的新保护区内是否发生故障；如果新保护区没有检测到故障，则进入步骤(5)；如果新保护区内检测到故障发生，则集中式保护向信息缺失连接线断路器发出无延时跳闸命令，进入步骤(4)；

(4)、接收到跳闸命令的断路器已经断开后，使用除信息缺失连接线路外与两电气元件相连的连接支路的电流信息，采用常规电流差动算法分别检测两电气元件是否发生故障，如果两电气元件中的第一电气元件发生故障，则集中式保护向除信息缺失连接线路外与第一电气元件相连的断路器发出无延时跳闸命令并进入步骤(5)；如果两电气元件中的第二电气元件发生故障，则集中式保护向除信息缺失连接线路外与第二电气元件相连的断路器发出无延时跳闸命令并进入步骤(6)；

(5)、利用数字化变电站全站实时电流、电压信息、断路器状态，执行常规的数字化变电站集中式保护功能。

2.根据权利要求1所述的数字化变电站集中式保护装置站内信息缺失的处理方法，其特征在于：所述步骤(1)中的相电流突变量启动算法的判据为：其中ΔI_dz为电流突变量启动定值、ΔI_T为浮动门坎、K_rel取大于1的系数；

所述步骤(1)中的零序电流启动算法的判据为：3I₀＞I_0dz，其中3I₀为三倍零序电流，I_0dz为零序电流启动定值。

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