本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種抽水蓄能機組背靠背啟動過程差動保護方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
抽水蓄能機組的背靠背啟動是用一臺機組作為拖動機組——發(fā)電機，提供頻率逐漸升高的電流，另一臺機組作為被拖動機組——電動機，利用前者輸出的變頻電流同步地逐漸加速到額定轉(zhuǎn)速。啟動母線設(shè)置在發(fā)電機電壓側(cè)的稱為低壓背靠背啟動，設(shè)置在主變壓器高壓側(cè)的稱為高壓背靠背啟動。我國的抽水蓄能機組背靠背啟動多采用低壓背靠背方式。在背靠背啟動過程中，拖動機組的機端斷路器和拖動開關(guān)合上，被拖動機組的被拖動開關(guān)合上，這樣兩臺機組連接起來形成回路。常規(guī)抽蓄機組的發(fā)電電動機保護裝置往往只接入本機組的電氣量，差動保護范圍不包含拖動機組與被拖動機組之間的拖動回路，若在背靠背啟動過程中上述區(qū)間的拖動回路發(fā)生相間短路故障，屬于差動保護的區(qū)外故障，不能滿足差動保護動作判據(jù)，需要抽蓄機組的發(fā)電電動機保護裝置的后備保護進行配合動作，犧牲了保護的靈敏度和快速性，對被保護設(shè)備不利。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種抽水蓄能機組背靠背啟動過程差動保護方法和系統(tǒng)，其差動保護范圍能夠涵蓋整個拖動回路，從而解決背靠背啟動過程中拖動回路故障時沒有差動保護、故障無法快速切除的問題。
本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種抽水蓄能機組背靠背啟動過程差動保護方法，包括：
獲取拖動機組發(fā)電機的機端電流以及中性點各分支組電流；
獲取被拖動機組電動機的機端電流以及中性點各分支組電流；
將拖動機組發(fā)電機的機端電流，與被拖動機組電動機的中性點分支組合電流，作為第一重差動保護對應(yīng)的節(jié)點電流，構(gòu)成第一重差動保護；
將被拖動機組電動機的機端電流，與拖動機組發(fā)電機的中性點分支組合電流，作為第二重差動保護對應(yīng)的節(jié)點電流，構(gòu)成第二重差動保護；
將拖動機組發(fā)電機的中性點分支組合電流，與被拖動機組電動機的中性點分支組合電流，作為第三重差動保護對應(yīng)的節(jié)點電流，構(gòu)成第三重差動保護；
計算各節(jié)點電流的校正電流值；
基于校正電流值計算各重差動保護對應(yīng)的差動電流值；
設(shè)定各重差動保護對應(yīng)的差動電流動作值；
對于各重差動保護，分別比較相應(yīng)的差動電流值與差動電流動作值，當差動電流值大于或等于差動電流動作值，即滿足差動保護判據(jù)，則差動保護動作以切除故障。
本發(fā)明中，差動電流動作值可根據(jù)經(jīng)驗設(shè)置，差動保護對應(yīng)的故障切除動作命令的開出以及故障的切除可采用現(xiàn)有技術(shù)。
進一步的，定義差動電流為id，差動電流動作值為icdzd，背靠背啟動過程中，差動保護動作判據(jù)為：
id≥icdzd(1)
式(1)中，
式(2)中：對于第一重差動保護，
對于第二重差動保護，
對于第三重差動保護
本發(fā)明首先基于原始電流相量計算校正電流相量，然后采用啟停機保護算法基于校正電流相量和計算差動電流幅值，可適應(yīng)頻率大范圍變化，具體的：
定義第一重差動保護中，拖動機組發(fā)電機的機端原始電流為
式(3)中，nct111為拖動機組機端ct變比；nct211為被拖動機組機端ct變比；nct221為被拖動機組中性點第1分支組ct變比；nct222為被拖動機組中性點第2分支組ct變比；nct22m為被拖動機組中性點第m分支組ct變比，m為被拖動機組中性點分支組總數(shù)。
對于第二重差動保護和第三重差動保護，各原始電流的校正電流計算法方法可參考式(3)中針對機端電流的校正電流計算公式，和針對中性點分支組合電流的校正電流計算公式。
優(yōu)選的，本發(fā)明各重差動保護在背靠背啟動工況下開放，即背靠背啟動工況下允許保護功能投入運行，獲取的各機端電流和中性點分支組電流皆為背靠背啟動工況時采集到的相應(yīng)電流值，而其他工況下則閉鎖該差動保護。
本發(fā)明還公開一種抽水蓄能機組背靠背啟動過程差動保護系統(tǒng)，包括：
用于獲取拖動機組發(fā)電機機端電流的電流互感器；
用于獲取拖動機組發(fā)電機中性點各分支組電流的電流互感器；
用于獲取被拖動機組電動機機端電流的電流互感器；
用于獲取被拖動機組電動機中性點各分支組電流的電流互感器；
校正電流計算模塊，計算各電流互感器采集到的原始電流的校正電流；
差動電流計算模塊：將拖動機組發(fā)電機的機端電流，與被拖動機組電動機的中性點分支組合電流，作為第一重差動保護對應(yīng)的節(jié)點電流，構(gòu)成第一重差動保護；將被拖動機組電動機的機端電流，與拖動機組發(fā)電機的中性點分支組合電流，作為第二重差動保護對應(yīng)的節(jié)點電流，構(gòu)成第二重差動保護；將拖動機組發(fā)電機的中性點分支組合電流，與被拖動機組電動機的中性點分支組合電流，作為第三重差動保護對應(yīng)的節(jié)點電流，構(gòu)成第三重差動保護；基于原始電流的校正電流，計算對應(yīng)各重差動保護的差動電流id；
差動保護動作電流值設(shè)定模塊，用于設(shè)定對應(yīng)各重差動保護的差動保護動作電流值icdzd，以構(gòu)成對應(yīng)各重差動保護的差動保護動作判據(jù)：id≥icdzd；
差動保護邏輯運行模塊，分別判斷各重差動保護對應(yīng)的差動電流值是否滿足相應(yīng)的差動保護判據(jù)，若滿足，則差動保護動作以切除故障。
優(yōu)選的，差動電流計算模塊利用啟停機保護算法計算差動電流幅值。
優(yōu)選的，差動保護動作電流值設(shè)定模塊包括為用戶提供差動保護動作電流設(shè)定值輸入窗口的人機交互界面。相應(yīng)的軟件模塊與其它軟件模塊可采用同一cpu實現(xiàn)。
有益效果
多重差動保護形成的差動保護范圍覆蓋了整個拖動回路，解決了背靠背啟動過程中拖動回路短路故障時沒有差動保護、故障不能快速切除的問題，更好了保障設(shè)備的安全。
附圖說明
圖1所示為本發(fā)明應(yīng)用原理示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例進一步描述。
實施例1
參考圖1，本發(fā)明的應(yīng)用基礎(chǔ)為：抽水蓄能機組包括分別作為拖動機組和被拖動機組的發(fā)電電動機，發(fā)電電動機的角色轉(zhuǎn)換通過換相開關(guān)的切換實現(xiàn)。假設(shè)圖1中，#1發(fā)電電動機為拖動機組，#2發(fā)電電動機為被拖動機組，s101為#1機組的拖動開關(guān)，s102為#1機組的被拖動開關(guān)，s111和s112為#1機組換相開關(guān)，g101為#1機組的機端斷路器，s201為#2機組的拖動開關(guān)，s202為#2機組的被拖動開關(guān)，s211和s212為#2機組換相開關(guān)，g201為#2機組的機端斷路器，f為拖動回路相間短路故障位置。現(xiàn)有的差動保護一般無法對故障f實現(xiàn)保護作用。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的差動保護目的，本發(fā)明設(shè)置ct111為#1機組機端電流互感器，ct121～ct12n分別為#1機組中性點第1分支～第n分支電流互感器(n表示#1機組中性點分支組總數(shù))，ct211為#2機組機端電流互感器，ct221～ct22m分別為#2機組中性點第1分支～第m分支電流互感器(m表示#2機組中性點分支組總數(shù))；標號87表示各重差動保護的節(jié)點電流關(guān)聯(lián)。
本發(fā)明抽水蓄能機組背靠背啟動過程差動保護方法，包括：
獲取拖動機組發(fā)電機的機端電流以及中性點各分支組電流；
獲取被拖動機組電動機的機端電流以及中性點各分支組電流；
將拖動機組發(fā)電機的機端電流，與被拖動機組電動機的中性點分支組合電流，作為第一重差動保護對應(yīng)的節(jié)點電流，構(gòu)成第一重差動保護；
將被拖動機組電動機的機端電流，與拖動機組發(fā)電機的中性點分支組合電流，作為第二重差動保護對應(yīng)的節(jié)點電流，構(gòu)成第二重差動保護；
將拖動機組發(fā)電機的中性點分支組合電流，與被拖動機組電動機的中性點分支組合電流，作為第三重差動保護對應(yīng)的節(jié)點電流，構(gòu)成第三重差動保護；
計算各節(jié)點電流的校正電流值；
基于校正電流值計算各重差動保護對應(yīng)的差動電流值；
設(shè)定各重差動保護對應(yīng)的差動電流動作值；
對于各重差動保護，分別比較相應(yīng)的差動電流值與差動電流動作值，當差動電流值大于或等于差動電流動作值，即滿足差動保護判據(jù)，則差動保護動作以切除故障。
本發(fā)明中，差動電流動作值可根據(jù)經(jīng)驗設(shè)置，差動保護對應(yīng)的故障切除動作命令的開出以及故障的切除可采用現(xiàn)有技術(shù)。
進一步的，定義差動電流為id，差動電流動作值為icdzd，背靠背啟動過程中，差動保護動作判據(jù)為：
id≥icdzd(1)
式(1)中，
式(2)中：對于第一重差動保護，
對于第二重差動保護，
對于第三重差動保護
本發(fā)明首先基于原始電流相量計算校正電流相量，然后采用啟停機保護算法基于校正電流相量和計算差動電流幅值，可適應(yīng)頻率大范圍變化，具體的：
定義第一重差動保護中，拖動機組發(fā)電機的機端原始電流為
式(3)中，nct111為拖動機組機端ct變比；nct211為被拖動機組機端ct變比；nct221為被拖動機組中性點第1分支組ct變比；nct222為被拖動機組中性點第2分支組ct變比；nct22m為被拖動機組中性點第m分支組ct變比，m為被拖動機組中性點分支組總數(shù)。
對于第二重差動保護和第三重差動保護，各原始電流的校正電流計算法方法可參考式(3)中針對機端電流的校正電流計算公式，和針對中性點分支組合電流的校正電流計算公式。
本發(fā)明各重差動保護在背靠背啟動工況下開放運行。即本發(fā)明獲取的各機端電流和中性點分支組電流皆為背靠背啟動工況時采集到的相應(yīng)電流值。
實施例2
一種抽水蓄能機組背靠背啟動過程差動保護系統(tǒng)，包括：
用于獲取拖動機組發(fā)電機機端電流的電流互感器；
用于獲取拖動機組發(fā)電機中性點各分支組電流的電流互感器；
用于獲取被拖動機組電動機機端電流的電流互感器；
用于獲取被拖動機組電動機中性點各分支組電流的電流互感器；
校正電流計算模塊，計算各電流互感器采集到的原始電流的校正電流；
差動電流計算模塊：將拖動機組發(fā)電機的機端電流，與被拖動機組電動機的中性點分支組合電流，作為第一重差動保護對應(yīng)的節(jié)點電流，構(gòu)成第一重差動保護；將被拖動機組電動機的機端電流，與拖動機組發(fā)電機的中性點分支組合電流，作為第二重差動保護對應(yīng)的節(jié)點電流，構(gòu)成第二重差動保護；將拖動機組發(fā)電機的中性點分支組合電流，與被拖動機組電動機的中性點分支組合電流，作為第三重差動保護對應(yīng)的節(jié)點電流，構(gòu)成第三重差動保護；基于原始電流的校正電流，計算對應(yīng)各重差動保護的差動電流id；
差動保護動作電流值設(shè)定模塊，用于設(shè)定對應(yīng)各重差動保護的差動保護動作電流值icdzd，以構(gòu)成對應(yīng)各重差動保護的差動保護動作判據(jù)：id≥icdzd；
差動保護邏輯運行模塊，分別判斷各重差動保護對應(yīng)的差動電流值是否滿足相應(yīng)的差動保護判據(jù)，若滿足，則差動保護動作以切除故障。
差動電流計算模塊利用啟停機保護算法計算差動電流幅值。
差動保護動作電流值設(shè)定模塊包括為用戶提供差動保護動作電流設(shè)定值輸入窗口的人機交互界面。相應(yīng)的軟件模塊與其它軟件模塊可采用同一cpu實現(xiàn)。
具體應(yīng)用時，通過拖動機組(#1機組)的機端電流互感器和n個中性點分支組的電流互感器，測量拖動機組機端電流i11和中性點第1分支組電流i121、第2分支組電流i122～第n分支組電流i12n；通過被拖動機組(#2機組)的機端電流互感器和m個中性點分支組的電流互感器測量拖動機組機端電流i21和被拖動機組中性點第1分支組電流i221、第2分支組電流i222～第m分支組電流i22m。
本發(fā)明在背靠背啟動工況下差動保護開放，采用啟停機保護算法計算差動電流幅值，從而實現(xiàn)抽水蓄能機組背靠背啟動過程差動保護。該保護方法差動保護范圍涵蓋整個拖動回路且多重化配置，解決了背靠背啟動過程中拖動回路短路故障時沒有差動保護、故障不能快速切除的問題。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，本發(fā)明系統(tǒng)中校正電流計算模塊、差動電流計算模塊、差動保護邏輯運行模塊，以及差動保護動作電流值設(shè)定模塊，的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本申請可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本申請可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學(xué)存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。
本申請是參照根據(jù)本申請實施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
這些計算機程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。
這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。