[发明专利]基于动态过程中差动电流变化率的区内外故障预判方法

说明书

本发明涉及基于动态过程中差动电流变化率的区内外故障预判方法，技术方案是，相电流突变量保护启动后，采用全周傅氏算法分别计算各采样点的差动电流I_d和制动电流I_r，计算保护启动后第一个采样点处的差动电流与制动电流的比值k，若k∈[2‑ε，2+ε]，判定为空载合闸，否则从保护启动后的第二个采样点开始，计算差动电流变化率D，连续计算m个采样点，若D(i)≥Aset(i＝1,2,…m)恒成立，则判定为区内故障，否则判定为区外故障，本发明判据灵敏度更高，可在保护启动后的四分之一周期(5ms)内预判出区内、外故障。

技术领域

本发明涉及区内外故障的预判方法，特别是一种基于动态过程中差动电流变化率的区内外故障预判方法。

背景技术

电流差动保护是反应从被保护元件各对外端口流入该元件的电流之和的一种保护，作为最理想的保护原理，已被广泛应用于电力系统发电机、变压器、母线以及短距离输电线路等重要电气设备的保护。电流差动保护多采用比率制动特性，当制定好比率制动曲线后，对于某一固定的制动电流值，其对应的差动电流动作值是确定的，若计算出的差动电流实际值大于此刻的差动电流动作值，则保护动作出口。对于采用单一比率制动曲线的差动保护来说，保护在区内故障时的灵敏度与区外故障时的可靠性是互相矛盾的，提高一个指标要以牺牲另一个为代价。究其原因，在于传统的差动保护判断逻辑中缺少区分区内、外故障的预判机制，无论区内故障还是区外故障，均采用相同的动作曲线，这必然造成保护的灵敏度与可靠性难以兼顾。

事实上，针对区内、区外故障的不同故障特点，若能在区内故障时，采用有针对性的灵敏度较高的差动保护动作特性曲线，而在区外故障时采用可靠性较高的差动保护动作特性曲线，则可同时提高差动保护在区内故障时的灵敏度和区外故障时的可靠性。实现上述设想的前提是能够在故障初期利用特征量对区内、外故障进行预判，利用故障分量进行故障预判的研究较多，基于相量值进行故障预判的研究较少。目前工程实际中投入的差动保护大多数为相量差动，研究如何在相量差动的基础上进行故障预判是十分重要的。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之不足，本发明之目的就是提供一种基于动态过程中差动电流变化率的区内外故障预判方法，该方法基于全周傅氏算法的动态过程实现，可在保护启动后的四分之一周期(5ms)内预判出区内、外故障。

本发明解决的技术方案是：

一种基于动态过程中差动电流变化率的区内外故障预判方法，包括以下步骤：

步骤一、相电流突变量保护启动后，采用全周傅氏算法分别按式(1)和式(2)计算各采样点的差动电流I_d和制动电流I_r：

式中：I_d为差动电流幅值，为被保护元件所有侧相电流相量之和的绝对值，I_r为制动电流幅值，为被保护元件各侧电流中的最大值，为被保护元件所有侧相电流相量之和，其中不包含幅值最大的电流；

步骤二、根据第一步的计算结果，计算保护启动后第一个采样点处的差动电流与制动电流的比值k，若k∈[2-ε，2+ε]，判定为空载合闸，否则进入步骤三，其中ε为误差系数；

步骤三、根据第一步的计算结果，从保护启动后的第二个采样点开始，按式(3)计算差动电流变化率D(n-1)(n≥2)，连续计算m个采样点，若D(i)≥Aset(i＝1,2,…m)恒成立，则判定为区内故障，否则判定为区外故障；

其中，N为保护装置一周波的采样点数；Aset为5；Ts为保护装置的采样间隔，单位为s；