本發(fā)明涉及繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種適用于3/2接線ta飽和的光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)方法。

背景技術(shù)：

3/2接線具有可靠性高、運(yùn)行靈活性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于500kv變電站。一種典型的3/2接線如圖1所示。在3/2接線下的輸電線路，普遍采用光纖縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)，典型配置為2m光纖收發(fā)設(shè)備。

受制于保護(hù)裝置的實(shí)時(shí)性要求，光纖收發(fā)設(shè)備的傳輸容量受到限制。而在3/2接線側(cè)模擬量較多(ta1、ta2各三相電流，共計(jì)6個(gè)電流量)，如果將上述數(shù)據(jù)傳給對側(cè)，可采用的方法有；(1)降低保護(hù)裝置的采樣頻率；(2)改變現(xiàn)有光纖通信編碼方式。前者會(huì)降低電流量的計(jì)算精度(采樣頻率越高，精度越高)，后者會(huì)改變硬件的底層設(shè)計(jì)并且還需要設(shè)計(jì)新的配套光纖收發(fā)設(shè)備。因此，普遍的做法是將3/2接線側(cè)的兩路電流合成之后再傳給對側(cè)，以達(dá)到節(jié)省帶寬的目的。

但采用上述方案，存在ta飽和特性丟失、差動(dòng)保護(hù)可能誤動(dòng)的問題。以圖1、圖2為例，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生區(qū)外故障且ta2發(fā)生飽和時(shí)，其對應(yīng)電流ia2呈現(xiàn)波形具有間隔角等典型ta飽和特性，見圖2的“本側(cè)i2”波形；而ta1與ta2合成之后的電流失去了飽和的典型特性，見圖2的“本側(cè)合流”波形，該波形會(huì)使目前常用的ta飽和判據(jù)失效，進(jìn)而可能引起保護(hù)裝置不正確動(dòng)作。

另外，現(xiàn)有的差動(dòng)動(dòng)作判據(jù)也存在區(qū)外故障誤動(dòng)的可能性。目前常規(guī)的差動(dòng)動(dòng)作邏輯為：

其中idif表示差動(dòng)電流，ire表示制動(dòng)電流，imk為動(dòng)作門檻，k為差動(dòng)保護(hù)的差動(dòng)系數(shù)。

差動(dòng)電流計(jì)算公式為

制動(dòng)電流計(jì)算公式為

其中分別為ta1、ta2、ta3對應(yīng)的二次側(cè)電流。

在圖1所示的區(qū)外故障且ta2飽和時(shí)，根據(jù)基爾霍夫定律，ta1、ta2、ta3一次側(cè)電流矢量和為0，不存在差流；但由于ta2飽和，導(dǎo)致其二次側(cè)電流不能線性傳變一次電流，故產(chǎn)生差流。由于ta2飽和時(shí)，其傳變電流較正常傳變時(shí)偏小，根據(jù)方程(2)得到的idif實(shí)際流向?yàn)閺膱D1所示虛框流出，與近似同相位；把方程(2)帶入方程(3)，得到制動(dòng)電流為

從方程(4)可以看出，ire隨著的大小而變化。當(dāng)時(shí)，ire近似等于制動(dòng)電流較大，差動(dòng)電流較小，差動(dòng)保護(hù)可靠閉鎖；在與idif接近時(shí)，ire近似于idif相等，根據(jù)差動(dòng)動(dòng)作方程(1)，差動(dòng)保護(hù)可能動(dòng)作，從而失去繼電保護(hù)的選擇性。

綜上所述，在3/2接線方式下，若發(fā)生區(qū)外故障導(dǎo)致的ta飽和，常規(guī)的差動(dòng)保護(hù)方案存在飽和判據(jù)失靈、差動(dòng)保護(hù)可能誤動(dòng)的缺陷。因此，有必要完善現(xiàn)有的光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)方案，確保在上述情況下，兩側(cè)保護(hù)裝置能正確判別ta飽和，并可靠閉鎖差動(dòng)保護(hù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種適用于3/2接線ta飽和的光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)方法，該方法很好地兼容了現(xiàn)有的常規(guī)的差動(dòng)保護(hù)方案，能夠根據(jù)被保護(hù)線路的接線方式、ta運(yùn)行工況，智能匹配對應(yīng)的制動(dòng)電流方案，可以有效防止因區(qū)外故障ta飽和導(dǎo)致的差動(dòng)誤動(dòng)，提高光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的可靠性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種適用于3/2接線ta飽和的光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)方法，包括如下步驟：

(1)通過光纖傳輸兩側(cè)保護(hù)裝置的配置信息，從而獲取兩側(cè)保護(hù)線路對應(yīng)的外部一次接線形式；

(2)兩側(cè)保護(hù)根據(jù)被保護(hù)線路的一次接線方式，執(zhí)行相應(yīng)的ta判別方案；

(3)根據(jù)ta實(shí)際的電流流向和被保護(hù)線路的接線方式，自動(dòng)匹配對應(yīng)的制動(dòng)電流，確保制動(dòng)電流的有效性。

優(yōu)選的，步驟(1)中，一次接線形式有3/2接線或非3/2接線，兩側(cè)保護(hù)裝置根據(jù)自身配置信息，得到其對應(yīng)的外部接線形式，并將接線形式以1bit位傳送給對側(cè)。

優(yōu)選的，步驟(2)中，3/2接線側(cè)給對側(cè)同時(shí)發(fā)送合電流和各相飽和判別結(jié)果，非3/2接線側(cè)給對側(cè)同時(shí)發(fā)送本側(cè)三相電流和各相飽和判別結(jié)果。

優(yōu)選的，步驟(3)中，ta飽和時(shí)的制動(dòng)電流的選取方案為：

其中分別為ta1、ta2、ta3對應(yīng)的二次側(cè)電流；根據(jù)方程(5)，在發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，ta1、ta2、ta3三者的電流滿足基爾霍夫電流定律，此時(shí)最大的制動(dòng)電流是流入的電流向量減去流出電流向量，取其模值；如f1處發(fā)生故障且ta2飽和時(shí)，

ta2對應(yīng)的電流較正常傳變時(shí)的模值變小，但是向角仍與相反，故可以選出最大制動(dòng)電流為依照上述制動(dòng)電流計(jì)算方法及基爾霍夫電流定律，選取差動(dòng)電流制動(dòng)電流比較系數(shù)為1.05～1.1。采用上述方案后，能夠在區(qū)外故障導(dǎo)致的ta飽和時(shí)，可靠閉鎖差動(dòng)保護(hù)繼電器；同時(shí)，在區(qū)外故障轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障時(shí)，能夠快速開放差動(dòng)保護(hù)繼電器。

本發(fā)明的有益效果為：(1)制動(dòng)電流的選取更科學(xué)，能夠確保在3/2接線區(qū)外故障引起的ta飽和時(shí)，差動(dòng)保護(hù)可靠不動(dòng)作，而在區(qū)外故障轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障時(shí)，即使發(fā)生ta飽和，差動(dòng)保護(hù)仍然能快速正確出口；(2)信息編碼效率高，在不改變現(xiàn)有采樣頻率與數(shù)據(jù)編碼的情況，只需要增加較少的傳輸字節(jié)數(shù)，本側(cè)保護(hù)裝置就能夠得到對側(cè)各相ta飽和信息；(3)自適應(yīng)被保護(hù)線路的接線方式，可以根據(jù)ta運(yùn)行工況，自動(dòng)選取對應(yīng)的制動(dòng)電流方案。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的3/2接線示意圖。

圖2為本發(fā)明的區(qū)外故障ta的飽和示意圖。

圖3為本發(fā)明的兩側(cè)差動(dòng)保護(hù)流程示意圖。

具體實(shí)施方式

一種適用于3/2接線ta飽和的光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)方法，包括如下步驟：

(1)通過光纖傳輸兩側(cè)保護(hù)裝置的配置信息，從而獲取兩側(cè)保護(hù)線路對應(yīng)的外部一次接線形式；

(2)兩側(cè)保護(hù)根據(jù)被保護(hù)線路的一次接線方式，執(zhí)行相應(yīng)的ta判別方案；

(3)根據(jù)ta實(shí)際的電流流向和被保護(hù)線路的接線方式，自動(dòng)匹配對應(yīng)的制動(dòng)電流，確保制動(dòng)電流的有效性。

步驟(1)中，一次接線形式有3/2接線或非3/2接線，兩側(cè)保護(hù)裝置根據(jù)自身配置信息，得到其對應(yīng)的外部接線形式，并將接線形式以1bit位傳送給對側(cè)。

步驟(2)中，3/2接線側(cè)給對側(cè)同時(shí)發(fā)送合電流和各相飽和判別結(jié)果，非3/2接線側(cè)給對側(cè)同時(shí)發(fā)送本側(cè)三相電流和各相飽和判別結(jié)果。

步驟(3)中，在ta飽和情況下，制動(dòng)電流的選取采用如下方案：

其中分別為ta1、ta2、ta3對應(yīng)的二次側(cè)電流；方程(5)具備較好的通用性，可以同時(shí)適用于3/2側(cè)、非3/2側(cè)差動(dòng)保護(hù)。兩種不同接線方式下，方程(5)存在差異化處理。下面分別針對3/2側(cè)、非3/2側(cè)分別予以說明：

(1)3/2側(cè)處理模式。根據(jù)方程(5)，在發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，ta1、ta2、ta3三者的電流是滿足基爾霍夫電流定律的，此時(shí)最大的制動(dòng)電流是流入的電流向量減去流出電流向量，取其模值；如圖1的f1處發(fā)生故障且ta2飽和時(shí)，雖然模值較正常傳變時(shí)偏小，但向角仍與相反，故最大制動(dòng)電流為

在方程(6)中，idif與方向相反，故ire>idif,即制動(dòng)電流大于差動(dòng)電流，3/2側(cè)差動(dòng)保護(hù)能可靠閉鎖。

(2)非3/2側(cè)處理模式。非3/2側(cè)保護(hù)裝置具有2類模擬量：對側(cè)傳來的合電流以及自身的電流其中為對側(cè)3/2接線的2路電流的矢量和。為了適用方程(5)，令在發(fā)生圖1所示的f1區(qū)外故障且ta飽和時(shí)，與同相，

根據(jù)方程(5)，可以得到非3/2側(cè)的制動(dòng)電流為

根據(jù)方程(7)，非3/2側(cè)差動(dòng)電流與制動(dòng)電流相等，可以通過抬高方程(1)中的k值(取值范圍1.05～1.1)，確保差動(dòng)電流小于(制動(dòng)電流*k)，從而可靠閉鎖差動(dòng)保護(hù)。

綜上所示，在區(qū)外故障引起的ta飽和時(shí)，方程(5)可以同時(shí)適用于3/2接線側(cè)、非3/2接線側(cè)，能夠確保差動(dòng)保護(hù)可靠不動(dòng)作，并且在區(qū)外轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)時(shí)，也能快速開放差動(dòng)保護(hù)繼電器。

如圖3所示，一種適用于3/2接線ta飽和的光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)方法，主要由發(fā)送側(cè)、接收側(cè)共同完成。對于兩側(cè)保護(hù)而言，均處于對等地位，同時(shí)作為發(fā)送側(cè)、接收側(cè)。

分別對發(fā)送、接收過程進(jìn)行描述：

(1)發(fā)送側(cè)。發(fā)送側(cè)根據(jù)保護(hù)裝置的配置信息，獲取本側(cè)對應(yīng)的外部接線形式。當(dāng)本側(cè)為3/2接線時(shí)，保護(hù)裝置生成三相合電流，并判斷各相ta的飽和信息；當(dāng)本側(cè)為非3/2側(cè)接線時(shí)，保護(hù)裝置采集三相電流值，并判斷各相ta的飽和信息。發(fā)送側(cè)得到上述結(jié)果后，通過光纖通道將上述信息傳送至對側(cè)。

(2)接收側(cè)。接收側(cè)通過光纖接口得到對側(cè)傳遞的信息，信息包括對側(cè)接線形式、電流值、ta飽和信息等。接收側(cè)會(huì)根據(jù)保護(hù)啟動(dòng)狀態(tài)和ta保護(hù)情況，啟動(dòng)相應(yīng)的動(dòng)作邏輯。在保護(hù)啟動(dòng)情況下，如果發(fā)生本側(cè)ta飽和或?qū)?cè)ta飽和，執(zhí)行變制動(dòng)電流的差動(dòng)方案；若兩側(cè)均無ta飽和，則執(zhí)行常規(guī)差動(dòng)方案。

需要特別說明的，在區(qū)外故障引起的ta飽和情況下，為了可靠防止差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，

本發(fā)明采用變制動(dòng)電流的差動(dòng)方案。該方案基于基爾霍夫定理，通過選取最大制動(dòng)電流并抬高制動(dòng)門檻系數(shù)k，使得差動(dòng)電流小于(制動(dòng)電流*k)，從而可靠閉鎖差動(dòng)保護(hù)。

在ta飽和時(shí)，制動(dòng)電流的選取采用如下方案：

為了適應(yīng)兩側(cè)不同接線，對方程(8)按情況進(jìn)行分類處理，具體而言：

(1)3/2接線時(shí)，分別為本側(cè)對應(yīng)的電流，為對側(cè)電流；

(2)非3/2側(cè)接線時(shí)，為對側(cè)合電流，為0，為本側(cè)電流。

本發(fā)明較好地兼容了現(xiàn)有的常規(guī)差動(dòng)保護(hù)方案,能夠在不改變現(xiàn)有保護(hù)裝置系統(tǒng)采樣頻率和通道信息編碼方式的前提下，自適應(yīng)被保護(hù)線路的接線方式，并且可以根據(jù)ta飽和情況智能切換對應(yīng)的制動(dòng)電流方案，從而確保光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的正確動(dòng)作。

盡管本發(fā)明就優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了示意和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要不超出本發(fā)明的權(quán)利要求所限定的范圍，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種變化和修改。