一种基于瞬时故障功率方向的中压母线保护方法

摘要

本发明涉及一种基于瞬时故障功率方向的中压母线保护方法，其特征在于：方法包括：1.同步采样；2.故障启动；3.故障类别判断；4.瞬时故障功率方向判断；5.母线区内外故障判定。本方法采用5ms时间区间求取的瞬时故障功率方向来实现中压母线保护，不受电流互感器饱和的影响；本方法按相求取瞬时故障功率方向，能适应两点两相接地故障的情况；并利用已有的线路保护单元和中心通信单元的硬件资源，增加软件功能模块实现中压母线保护，硬件成本不增加。

主权项

1、一种基于瞬时故障功率方向的中压母线保护方法，其特征在于：该方法采用5ms时间区间按相求取的瞬时故障功率方向来区分母线区内区外故障，该方法包括以下步骤：1)同步采样：将母线上各回路电流互感器二次线圈来的三相电流模拟信号iAn，iBn，iCn和母线上电压互感器二次线圈来的三相电压模拟信号vAn，vBn，vCn，经过硬件的低通滤波(11)、锁频锁相采样(12)得到同步的电流数值信号i’An，i’Bn，i’Cn和电压数值信号，v’An，v’Bn，v’Cn；2)故障启动：故障启动包括自适应故障预启动模块(21)和故障启动确定模块(22)：a、由自适应故障预启动模块(21)输出故障预启动信号：由步骤1)获得的电流数字信号i’An(i’Bn，i’Cn)接入自适应故障预启动模块(21)的自适应正弦滤波器(61)，自适应正弦滤波器(61)由一个与电流数字信号i’An(i’Bn，i’Cn)相同频率的正弦信号逼近电流数字信号i’An(i’Bn，i’Cn)构成，电流数字信号i’An(i’Bn，i’Cn)与滤波器正弦信号之间的误差e由自适应正弦滤波器(61)输出，并将误差e与误差定值eset1进行比较，若e＞eset1，且误差和∑|e(j)|大于误差定值eset2，则输出故障预启动信号；b、由故障启动确定模块(22)输出故障启动信号：上述故障预启动信号输出后，从步骤1)输出的电流数字信号i’An(i’Bn，i’Cn)和电压数字信号v’An(v’Bn，v’Cn)接入故障启动确定模块(22)的正弦逼近处理器(62)，正弦逼近处理器(62)由一个与电流电压数字信号相同频率的正弦信号在一个时域区间逼近电流电压数字信号构成，逼近后的正弦信号A(t)、B(t)是时间函数，A(t)、B(t)时间函数由正弦逼近处理器(62)输出，计算$i_m\left(t\right)=\sqrt{A^2\left(t\right)+B^2\left(t\right)}$ 和$v_m\left(t\right)=\sqrt{A^2\left(t\right)+B^2\left(t\right)}$ 可获得电流数字信号i’An(i’Bn，i’Cn)的瞬时幅值im和电压数字信号v’An(v’Bn，v’Cn)的瞬时幅值vm，若瞬时幅值im的增量im(t+Δt)-im(t)，大于电流定值iset1，瞬时幅值im(t+Δt)大于电流定值iset2，且瞬时幅值vm(t+Δt)小于电压定值vset1，则输出各项故障启动信号，所述Δt的取值为5ms；3)、故障类别判断：故障类别判断模块(3)进行故障类别的判断，依据各相故障启动信号，故障类别判断模块(3)输出三相故障信号、两相故障信号和单相故障信号；4)瞬时故障功率方向判断：故障启动模块(2)输出故障启动信号后，依据故障类别判断模块(3)输出的故障类别信号，在瞬时故障功率方向计算模块(4)中计算瞬时故障功率方向，a、对于单相故障，从接入的电压数字信号v’An，v’Bn，v’Cn中选择非故障的另两相电压数字信号，另两相电压数字信号接入正弦逼近处理器(62)，计算另两相电压数字信号的瞬时幅值vm，若任一相的瞬时幅值vm(t+Δt)小于电压定值vset1，则选择为另一故障相；在另一故障相选择后，依据电流故障相，由故障前故障相电压Vp1减去故障前故障相电压Vp2获得故障前故障相线电压Vl1，然后依据自适应正弦滤波器(61)，计算故障前故障相线电压Vl1的相位v1，同时依据正弦逼近处理器(62)，计算故障后故障相电流ip1的瞬时相位i1(t)；b、对于两相故障，依据电流故障相，由故障前故障相电压Vp1或Vp2减去故障前故障相电压Vp2或Vp1获得故障前故障相线电压Vl1或Vl2，然后依据自适应正弦滤波器(61)，分别计算故障前故障相线电压Vl1和Vl2的相位v1和v2，同时依据正弦逼近处理器(62)，计算故障后故障相电流ip1和ip2的瞬时相位i1(t)和i2(t)；c、对于三相故障，依据电流故障相，分别计算故障前故障相相电压Vp1、Vp2 和Vp3的相位v1、v2和v3，同时依据正弦逼近处理器(62)，计算故障后故障相电流ip1、ip2和ip3的瞬时相位i1(t)、i2(t)和i3(t)；d、对于上述任一故障相，为求取故障相的瞬时故障功率方向，先计算故障后故障相电流瞬时相位i(t)在1/4周期采样点的平均电流瞬时相位然后将故障前故障相线电压或相电压相位v与故障后故障相平均电流瞬时相位进行比较，在满足时，该故障相的瞬时故障功率方向为正，在满足时，该故障相的瞬时故障功率方向为负；5)母线区内外故障判定：上述各回路的瞬时故障功率方向计算模块(4)输出的故障相瞬时故障功率方向送往母线区内区外故障判断模块(5)，在各回路的瞬时故障功率方向中只要存在任一故障相的瞬时故障功率方向为正，则判定母线发生区外故障，反之，在各回路的瞬时故障功率方向中所有故障相的瞬时故障功率方向为负，则判定母线发生区内故障。