[发明专利]一种利用故障暂态电流分量保护的继电器及其应用方法

权利要求书

1.一种利用故障暂态电流分量保护的继电器，其特征在于：包括模态混合 电路(1)、暂态滤波单元(2)、计数器(10)、暂态时间追踪单元(3)、暂态极性检 测单元(4)、多路时间和极性比较单元(5)、决策单元(8)、逻辑跳闸单元(9)、第 一通信接口(6)和第二通信接口(7)；模态混合电路(1)将其接收到的三相电流变 为模量信号输入到与其连接的暂态滤波单元(2)；在暂态滤波单元(2)与多路时间 和极性比较单元(5)之间并联设置暂态时间追踪单元(3)和暂态极性检测单元 (4)，暂态时间追踪单元(3)用于捕获初始行波到达母线的时间，暂态极性检测单 元(4)用于记录暂态电流信号的极性；多路时间和极性比较单元(5)通过决策单元 (8)与逻辑跳闸单元(9)连接；多路时间和极性比较单元(5)通过第一通信接口(6) 与相邻变电站继电器双向连接，多路时间和极性比较单元(5)通过第一通信接口 (6)收集相邻变电站内的时间和极性信号，并将其同暂态时间追踪单元(3)和暂态 极性检测单元(4)输入的时间和极性信号进行比较来确定故障是否在保护范围 内；决策单元(8)通过第二通信接口(7)与网络保护控制单元(12)双向连接，网络 保护控制单元(12)接收决策单元(8)的信号并保护控制网络；在暂态滤波单元(2) 上设置的计数器(10)与决策单元(8)连接，计数器(10)用于检测故障电流信号， 如果故障电流信号的电平大于自适应门槛值电平，在超出计数器(10)的限制时间 之后，便确定出故障生成的暂态电流信号的极性并打上GPS时间标签；决策单元 (8)根据多路时间和极性比较单元(5)和网络保护控制单元(12)的判断结果做出 跳闸策略；逻辑跳闸单元(9)将根据决策单元(8)发来的信号向需要跳开的断路器 发跳闸命令。

2.根据权利要求1所述一种利用故障暂态电流分量保护的继电器的应用方 法，其特征在于：

(1)假设在输变电线路网络上F1点发生了A相接地的故障；

(2)这时在输电线路的故障相和非故障相上都产生高频信号；

(3)设置在输电线路上P点，Q点和R点处的继电器将捕获对应暂态电流信 号，每个继电器都将暂态电流信号极性和第一个波到达母线的时间发送给其它的 继电器；P点，Q点和R点之间的区域为PQR区域；

(4)当输变电线路网络上各不同继电保护点检测到故障暂态电流信号时， 每个继电器都把到达其所处位置的第一个波的极性和暂态时间与其它继电器记 录的信息作对比；

(5)如果暂态电流到达输电线路两端的时间之差小于输电线路长度与暂态 电流的波速的比值，并且输电线路两端检测到的暂态电流信号极性相同时，则表 明故障在PQR区域内，从而确定需要跳开的断路器；

(6)通过测量到的暂态行波到达故障线路两端的时间差值，确定实际的故 障位置；

(7)如果暂态电流到达输电线路两端的时间之差等于输电线路长度与暂态 电流的波速的比值，并且输电线路两端检测到的暂态电流信号极性不相同时，则 表明故障是在PQR区域之外，继电器阻止与PQR段对应的断路器跳闸。