[发明专利]一种智能变电站集成保护的快速起动及相量计算方法

权利要求书

1.一种智能变电站集成保护的快速起动与相量计算方法；其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1）对保护对象1进行快速起动和相量计算；

步骤2）判断保护对象1进行二级起动判断，如果保护对象1二级起动，则进入步骤3），进行保护处理；否则，进入步骤4），对保护对象2进行快速起动和相量计算；

步骤3）根据步骤1相量计算的结果进行保护处理，判断是否有故障，并采取相应动作；

步骤4）对保护对象2进行快速起动和相量计算；

步骤5）判断保护对象2进行二级起动判断，如果保护对象2二级起动，则进入步骤6）进行保护处理；否则，进入步骤7），对保护对象3进行快速起动和相量计算：

步骤6）根据步骤4）相量计算的结果进行保护处理，判断是否有故障，并采取相应动作：

依次类推，对保护对象m进行快速起动和相量计算；判断保护对象m进行二级起动判断，如果保护对象m二级起动，则进行保护处理；否则，则结束该次起动与相量计算。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，中对每个保护对象的快速起动与相量计算方法，包括以下步骤：

步骤1）实时计算相电流差突变量：在每一次采样点接收到保护对象相电流的采样值后，计算相电流差突变量，然后对求得的相电流差突变量直接进行判断是否一级起动。该相电流差突变量包括各相间的电流差值和电流差变化量分别表示如下；

ΔiAB(k)=|iAB(k)-iAB(k-N)|-|iAB(k-N)-iAB(k-2N)|ΔiBC(k)=|iBC(k)-iBC(k-N)|-|iBC(k-N)-iBC(k-2N)|ΔiCA(k)=|iCA(k)-iCA(k-N)|-|iCA(k-N)-iCA(k-2N)|]]>

其中：Δi_AB（k）为第k点AB相间电流差变化量，Δi_BC（k）为第k点BC相间电流差变化量，Δi_CA（k）为第k点CA相间电流差变化量；i_AB（k）为第k点AB相间电流差值，i_BC（k）为第k点BC相间电流差值，i_CA（k）为第k点CA相间电流差值；N为一周波采样点数；

步骤2）根据相电流差突变量进行判断是否启动一级起动步骤的判断：当相电流差变化量大于整定值，则即转步骤3）的一级相量计算后结束；否则，则转步骤3）的一级相量计算后继续进行步骤4）；

步骤4）进行一级相量计算：上一时刻的累积级数和为历史上所有采样点到上一时刻的采样值逐一累加的值，当前时刻的累积级数和等于上一个时刻的累积级数和加上当前时刻的采样值与当前时刻相角的正弦、余弦的乘积的值；即，

sum{Re(n)}=sum{Re(n-1)}+x[n]·sin2πnN]]>

sum{Im(n)}=sum{Im(n-1)}+x[n]·cos2πnN]]>

其中：sum｛Re(n)｝为第n采样点累积级数和实部；sum｛Im(n)｝为第n点累积级数和虚部；x[n]为第n采样点采样值；N为一周波采样点数（根据变电站采样规约而定）；

将计算出的各点累积级数和保存于数组中，供步骤4）作进二级相量计算，同时对累积级数和进行越限处理，具体方法为：当算得累积级数和的结果超过了上限阈值LimH或下限阈值LimL时，记下当前越限点的位置到“当前位置寄存器”并给“越限标志位”置位，如果超过上限阈值，则“越限标志位”置为1，超过下限阈值则“越限标志位”置为-1，如果不超越上、下限阈值，则“越限标志位”置0；在每次超越上、下限阈值之后一周波的时刻，将“越限标志位”清零，重新开始判断是否越限；

步骤4）进行二级相量计算：利用步骤3）计算得到的时间上相差一周波的两个时刻的“累积级数和”的差得到这一周波N个采样点的“级数和”，再利用这N个采样点的累积级数和计算电压/电流工频相量的实部、虚部以及幅值；

当“越限标志位”为0时，计算式如下：

电压/电流工频相量的实部：

Re(n)=2N(sum{Re(n)}-sum{Re(n-N)})]]>

电压/电流工频相量的虚部：

Im(n)=2N(sum{Im(n)}-sum{Im(n-N)})]]>

幅值：

Am(n)=(Re(n))2+(Im(n))2]]>

其中：Re(n)为第n采样点电压/电流相量实部，Im(n)为第n点电压/电流相量虚部，Am(n)为第n点电压/电流相量幅值；sum｛Re(n)｝为第n点累积级数和实部，sum｛Im(n)｝为第n点累积级数和虚部；其中N为一周波采样点数，n>N，n、N均为正整数；

当“越限标志位”为1时，计算式如下：

电压/电流工频相量的实部：

Re(n)=2N(sum{Re(n)}-sum{Re(n-N)}-LimH)]]>

电压/电流工频相量的虚部：

Im(n)=2N(sum{Im(n)}-sum{Im(n-N)}-LimH)]]>

幅值：

Am(n)=(Re(n))2+(Im(n))2]]>

其中：Re(n)为第n点电压/电流相量实部，Im(n)为第n点电压/电流相量虚部，Am(n)为第n点电压/电流相量幅值；sum｛Re(n)｝为第n点累积级数和实部，sum｛Im(n)｝为第n点累积级数和虚部；其中N为一周波采样点数，n>N，n、N均为正整数；

当“累积级数和”超过下限阈值LimL时，就对其加上|LimL|，当“越限标志位”为-1时，计算式如下：

电压/电流工频相量的实部：

Re(n)=2N(sum{Re(n)}-sum{Re(n-N)}+|LimL|)]]>

电压/电流工频相量的虚部：

Im(n)=2N(sum{Im(n)}-sum{Im(n-N)}+|LimL|)]]>

幅值：

Am(n)=(Re(n))2+(Im(n))2]]>

其中：Re(n)为第n点电压/电流相量实部，Im(n)为第n点电压/电流相量虚部，Am(n)为第n点电压/电流相量幅值；sum｛Re(n)｝为第n点累积级数和实部，sum｛Im(n)｝为第n点累积级数和虚部；其中N为一周波采样点数，n>N，n、N均为正整数；

步骤5）进行相电流工频变化量计算，并采用线路两相电流差的工频变化量的幅值特征判断起动，相电流工频变化量计算为：

——相电流差工频变化量中的最大值

ΔI_AB，ΔI_BC，ΔI_CA——AB相、BC相、CA相电流差工频变化量

判断起动的判据为：

当

——相电流差工频变化量中的最大值

——系统无故障时的线电流有效值

K——整定系数（K≥1）

如果满足判据则置相电流工频变化量起动标志位为1，否则置相电流工频变化量起动标志位为0；

步骤6）进行负序电流计算并判断负序过流步骤是否起动：当负序电流大于整定值时，经两个周波延时，确定负序电流产生之后，负序起动方法动作；之后展宽数秒，再根据步骤4）求出的工频相量进行计算，负序电流计算公式：

其中：为负序电流相量；为A相电流相量，为B相电流相量，为C相电流相量；

判断起动的判据为：

I₂≥I_set.2

I₂——负序电流

I_set.2——负序起动电流定值

如果满足判据则置负序过流起动标志位为1，否则置负序过流起动标志位为0；

步骤7）进行零序电流计算并判断零序过流步骤是否起动：当外接零序电流当和自产零序电流均大于整定值，而且交流电流无断线发生时，零序过流起动方法动作。之后展宽数秒，再根据步骤4）求出的工频相量进行计算，负序电流计算公式：

3I·0=I·A+I·B+I·C]]>

其中：为零序电流相量；为A相电流相量，为B相电流相量，为C相电流相量；

判断起动的判据为：

I₀≥I_set.0

I₀——零序电流

I_set.0——零序起动电流定值自产零序电流计算公式：

如果满足判据则置零序过流起动标志位为1，否则置零序过流起动标志位为0；

步骤8）若步骤5）求得的相电流工频变化量起动标志位、步骤6）求得的负序过流标志位、步骤7）求得的零序电流起动标志位中任一个为1，则判定为二级起动，进入步骤9）保护处理；反之，则结束此次起动和相量计算；

步骤9）对保护对象进行保护处理（采用常规方法）。