[发明专利]一种基于IEC61850标准的铁路牵引供电系统主变压器差动保护模型

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于IEC61850标准的铁路牵引供电系统主变压器差动保护模型，属于铁路电力领域。

背景技术

IEC61850标准采用面向对象技术和UML建模技术对变电站自动化系统进行了统一数据建模，其中逻辑节点LN是构建数据模型的核心组成部分。逻辑节点是具备通信功能的最小功能单元，其定义的数据对于变电站自动化系统的描述和达到互操作性的信息交换起决定作用。在IEC61850-7-4中面向电力系统定义了13个大类约90个兼容逻辑节点LN，它们覆盖了变电站和馈线设备的大多数应用，其中对应差动保护的逻辑节点是PDIF。

对IED进行数据建模是应用IEC61850标准的一项重要内容，在功能准确分析和分解的基础上建立的符合客观实际的数据模型是实现IEC61850标准的前提条件。但是在进行铁路牵引供电系统的主变差动保护建模时，由于该系统的特殊性，直接使用标准PDIF逻辑节点不能完全满足要求。牵引供电系统特殊性表现在以下几个方面：一是牵引供电系统的外部供电系统是三相制，而牵引负荷是单相系统。二是为了躲过主变外部故障时的不平衡电流，差动保护必须有制动电流，并且制动电流要随差流而增大；三是当出现较大的差动电流时，差动保护又要立即动作；四是牵引供电系统主变的类型和结线方式多样，导致差流的计算比较复杂，需要增加平衡系数定值；五是牵引供电系统的主变压器有较多的投切操作，导致励磁涌流产生，因此差动保护必须具备闭锁条件。综上，作为牵引变压器主保护的差动保护，必须满足以下要求：1）需要按照高压侧A,B,C三相分别设置差动保护元件并可分别投退；2）差动保护需要设置两段动作区，速断动作区和比率动作区，比率动作区由双制动电流双斜率的三段折线构成；3）需要引入平衡系数定值来计算差流；4）需要具备两种闭锁模式，具备二次谐波闭锁和波形对称闭锁功能。针对以上要求，只使用单一标准逻辑节点PDIF无法完成牵引供电系统主变压器差动保护建模，会导致该有的必要信息无法在模型中体现，而不需要的冗余信息大量存在于模型中，影响差动保护的功能实现，影响模型的准确严谨和信息传输的效率。

发明内容

本发明提出了一种基于IEC61850标准的铁路牵引供电系统主变压器差动保护模型，以解决用单一标准差动保护逻辑节点PDIF无法满足主变差动保护建模需求的问题。本发明立足铁路牵引供电系统的实际情况，遵循IEC61850标准的定义，满足了交流电气化铁路牵引变压器差动保护的特殊要求，拓展了IEC61850标准的应用领域。

针对差动保护的两个动作区，分别建立两个逻辑节点模型：差动速断逻辑节点QTFD和比率差动逻辑节点QTRD。差动速断逻辑节点QTFD继承于公用逻辑节点，定值数据有差动速断动作电流定值。比率差动逻辑节点QTRD继承于公用逻辑节点，定值数据包括比率差动动作电流定值，制动电流1，制动电流2，斜率1，斜率2。

针对差动电流计算的需要，引入平衡系数，建立平衡系数逻辑节点QTBF模型：该逻辑节点继承于公用逻辑节点，定值数据包括4个A相平衡系数定值、4个B相平衡系数定值、4个C相平衡系数定值。

针对励磁涌流可能会导致差动保护误动作，建立差动闭锁逻辑节点QTDB模型，该逻辑节点继承于公用逻辑节点，定值数据包括闭锁模式、2次谐波含量和波形对称度。

在完成建立上述逻辑节点的模型定义后，实例化三个QTFD差动速断逻辑节点和三个QTRD比率差动逻辑节点，分别对应A，B，C三相差动保护元件，实例化一个QTBF平衡系数逻辑节点和一个QTDB差动闭锁逻辑节点，实例化一个PTRC保护跳闸逻辑节点，以上9个逻辑节点都存在于一个逻辑设备PROT中。实例化3个MMXN单项测量值逻辑节点分别对应高压侧A，B，C三相电流IA、IB、IC。实例化4个MMXN单项测量值逻辑节点对应低压侧Iα、Iβ、IαF、IβF电流。以上7个逻辑节点存在于一个逻辑设备MEAS中。实例化两个XCBR断路器逻辑节点，分别对应高低压侧断路器，以上2个逻辑节点存在于逻辑设备CTRL中。最后设计由以上18个逻辑节点参与的完整差动保护功能模型。

经过以上步骤，完整建立了牵引供电系统主变压器的差动保护模型。该模型完全立足于牵引供电系统客观实际，根据IEC61850标准进行功能分析和分解，然后详细制定了差动保护相关逻辑节点及各个逻辑节点实例化的功能配合。该模型完全满足铁路牵引供电系统对主变差动保护的特殊要求，并遵守IEC61850标准的命名和定义规定，使得IEC61850标准可以应用于铁路牵引供电系统领域，拓展了IEC61850的应用领域。

附图说明