[发明专利]基于电流幅值比例和差流谐波识别非故障相饱和的方法

说明书

技术领域

　本发明涉及一种电力系统非故障相饱和的判别方法。

背景技术

近期一些地区现场实际运行过程中，当系统母线区外发生单相故障后，非故障相二次回路出现穿越性的突变电流，非故障相电流差动保护出现了误动作。其主要特征为：区外单相故障，非故障相出现几个周波的尖顶波电流。国内母线保护装置抗CT饱和判据主要是利用二次电流能够正确传变基础上，即故障后CT不会立刻进入饱和，有一段线性工作区，参见程利军等. 《基于采样值的CT饱和检测方案的研究》.继电器,2000.28(8):19-21。由于非故障相故障起动和电流差动保护同时动作，异步法（时差法）判为区内故障，没有闭锁差动保护，非故障相发跳闸命令，扩大了事故范围。

这两种现象都是分相电流差动保护中非故障相差动保护发生误动的行为。试验人员在现场调研过程中逐项排除线路互感、助增电流、保护装置及二次回路缺陷等因素的影响，分析保护及二次回路的接线，校核保护装置的动作行为，从解析现场提取的故障录波信息着手，根据现场动作电流和电压波形，当母线或线路发生单相故障，故障相短路电流不是很大，为额定电流时的5-6倍左右，但伴有很大的衰减的非周期直流分量，故障相的电流互感器二次侧并没有发生饱和，但是非故障相会出现2-3个周波的尖顶波的毛刺突变电流，突变电流的方向和故障相短路电流的方向基本反相，非故障相电流产生畸变，非故障相差动电流满足比率制动判据，参见袁宇波，伍雪峰，邓洁清等.《电流互感器相间电流互串对差动保护的影响》.电力系统自动化, 2010,34(21):65-68。目前文献可见的对上述问题的处理方案，通常为对电流互感器的饱和特性进行校验；关注二次回路中性点的接线是否有接触不良或绝缘损坏的现象；严格按照保护用电流互感器技术条件进行选型，对不符合条件的电流互感器要进行更换等针对二次回路的处理方法，参见袁宇波，伍雪峰，邓洁清等.《电流互感器相间电流互串对差动保护的影响》.电力系统自动化, 2010,34(21):65-68。

发明内容

　发明目的

　本发明的目的是：解决系统故障时故障相电流流过CT二次侧中性线与非故障相耦合造成非故障相饱和，时差法将非故障相误判为区内故障导致非故障相差动保护动作的问题。

技术方案

　为了解决以上技术问题，本发明提出了基于三相电流幅值比例和差流谐波，识别非故障相CT饱和的方法，其特征是：利用故障相制动电流制动非故障相，在非故障相饱和时闭锁非故障相差动保护，同时根据差流谐波特征在差流谐波较小时开放差动保护，保证两相接地故障、区内高阻故障时差动保护能够开放出口。

一般电流差动保护的突变量比例差动继电器的动作特性为：

                           （1）

                          （2）

其中为突变量差流幅值，为突差量制动电流幅值，为差动启动门槛，k为比例制动系数。

由上所述，当非故障相出现饱和时，一般非故障相突变量差流较大，且与非故障相突变量制动电流大小相当，因此式（1）和式（2）不足以制动。但此时故障相突变量制动电流一般较大，基于这一特点，本发明采用故障相突变量制动电流制动非故障相，当突变量差流大于一定比例的最大相突变量制动电流时，开放差动保护，否则闭锁差动保护，如式（3）所示：

              （3）

其中为最大相突变量制动电流幅值，为非故障相饱和突变量制动系数。

考虑非故障相饱和时故障相电流流过非故障相CT二次回路的比例分配关系不同，且故障相突变量制动电流会随时间衰减，突变量制动判据可能在某些情况下无法可靠闭锁，因此本发明采用故障相稳态制动电流制动非故障相，当稳态差流大于一定比例的最大相制动电流时，开放差动保护，否则闭锁差动保护

                       （4）

其中为最大相制动电流幅值，为非故障相差流幅值， 为非故障相饱和稳态量制动系数。

考虑系统发生区内两相接地故障时，故障相电流差别比较大，上述方法可能会造成误闭锁，为了减少这种风险，增加差流谐波开放判别，主要依据是区内故障和非故障相饱和形成的差流谐波含量随时间变化的趋势是正好相反的，区内故障差流谐波含量会随时间变化逐渐变小，而非故障相饱和形成的差流的谐波含量会随故障时间变化逐渐增大，因此本发明采用判断差流中谐波分量占差流基波分量比例的方法解决上述问题，当差流中谐波分量较小时，开放差动保护，如 式（5）所示