[发明专利]电力网络中的差动保护

说明书

技术领域

本发明涉及在电力网络中使用的差动保护。

背景技术

差动保护被用于保护发电机、变压器、总线和电源线免受内部故障的影响，从而所述发电机、变压器、总线或电源线构成了差动保护的保护区。在差动保护中，通过与保护用继电器相连接的电流互感器（transformer）来划定保护区，从而在保护区内部发生故障时，会导致保护用继电器提供保护操作，然而在保护区外部发生故障时，不会引起保护操作。因此，差动保护是绝对有选择性的保护方案，这是因为它只在它自己的保护区中发生故障时才工作。

在差动保护方案中，比较保护区两侧的电流。逐相进行所述电流的比较，以使得保护区的不同侧上同一相的电流被互相比较。在正常情况下，或者针对保护区外部的故障，保护区不同侧上的电流是相等的，并且没有差动电流流经保护用继电器。如果故障发生在保护区内部，则保护区不同侧上的电流不再相等，这导致差动电流流经保护用继电器，从而引起保护用继电器工作。

与上述理想的情形相反，在实践中，例如，总有一些差动电流源于电流互感器的励磁电流，电流互感器的电流相关的转换误差以及电流互感器饱和。通过系统电压水平来确定所述励磁电流，因此可以视为恒定的，与负载水平无关。然而，所述电流互感器的转换误差是各自电流水平的函数。因此，通常不将所述保护用继电器的保护操作中的差动电流的阈值实现为恒定的差动电流阈值，而是形成为偏置电流的函数，偏置电流也可以被称为抑制电流或稳定电流。所述偏置电流表示保护区的穿越性电流（through-current），在高电流流经保护区的情况下，它广泛用于差动保护中来降低保护的敏感性，来避免不是由保护区中的故障引起的、而是由其他原因引起的差动电流所引发的保护用继电器的误操作，所述一些引起差动电流的其他原因在前面已有解释。

通过下面关于图1(a)和图1(b)的两个例子来进一步阐明差动保护的一般原理。图1(a)公开了双端(terminal)系统的示意性的例子，所述双端系统包括第一端T1和第二端T2，所述第一端T1和第二端T2形成保护区。在正常工作的情况下，有流入保护区的第一端电流I_T1，以及有流出保护区的第二端电流I_T2，从而当电流的正向被确定为朝向保护区时，有I_TI=-I_T2。所述双端系统中的差动电流I_d(y)被如下确定

I_d（y)=I_Tl(y)+I_T2(y)。    (1)

取回所述偏置电流的一种方法是选择流入和流出保护区的电流的最大值，要么是分相的，要么通过对所有相使用一个共同的偏置。另一种方法是取流入和流出保护区的电流的幅度的平均值。

第三种取回双端保护区或双终端保护区的偏置电流的方法是，例如对于双绕组变压器，取每一相的流入和流出保护区的电流的相量差(phasor difference)。取流入和流出保护区的电流的相量差是一种很好的方法，可以对内部故障增加保护的灵敏性，同时对穿越性故障(through fault)或其他问题的情况仍然保持保护的稳定性。所述保护的稳定性的意思是将源于保护区中故障的差动电流与源于其他原因的差动电流区别开的保护能力。当电流的正向被定义为朝向保护区时，所述每一相的偏置电流可以通过如下被确定：