基于電流瞬間采樣值的輸電光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護設計分析論文
摘要：電流的差動(dòng)保護已經(jīng)具有和相當長(cháng)的歷史，隨著(zhù)電力技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)由傳統的導引線(xiàn)保護發(fā)展到了今天的微波電流差動(dòng)保護和光纖電流差動(dòng)保護，由于光纖通信的可靠性高、容量大，致使光纖差動(dòng)保護逐漸向電力線(xiàn)路保護主力軍發(fā)展，文章基于電流瞬間采樣值的差動(dòng)保護方法，從設計角度對輸電光纖差動(dòng)保護進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞：電流瞬間;輸電;保護設計
電流差動(dòng)保護在電力系統元件保護里已經(jīng)是一種比較成熟的保護了，文章對線(xiàn)路保護的后備保護就不進(jìn)行研究了，僅對應用于線(xiàn)路的差動(dòng)保護進(jìn)行研究，主要研究的以下幾個(gè)方面的內容：(1)利用電流瞬時(shí)采樣值進(jìn)行差動(dòng)保護的計算來(lái)加快速度判斷是否發(fā)生保護區內的故障，利用故障分量來(lái)提高差動(dòng)保護動(dòng)作的靈敏性和可靠性。(2)研究分析線(xiàn)路差動(dòng)保護中的數據通信和各端同步采樣的問(wèn)題。(3)對于影響保護性能的線(xiàn)路電容電流和CT飽和做了分析并加以解決。(4)完善了差動(dòng)保護判據。
一、利用故障分量電流瞬時(shí)采樣值進(jìn)行差動(dòng)保護判斷
實(shí)踐證明，直接利用電流瞬時(shí)采樣值進(jìn)行羞動(dòng)保護的判斷可以提高保護的動(dòng)作速度，基本上只需要四分之一個(gè)工頻周期就可以判斷是否發(fā)生保護區內故障，不過(guò)由于瞬時(shí)采樣值電流差動(dòng)保護是直接利用采樣值進(jìn)行保護判斷計算的。
計算結果存在一定的動(dòng)作模糊區，所以在制動(dòng)區里有一定的模糊區域。利用故障分量來(lái)實(shí)現差動(dòng)保護一方面可以提高保護的靈敏性，另一方面由于消除了負荷電流對保護的影響，同時(shí)瞬時(shí)采樣值差動(dòng)保護的制動(dòng)特性存在更大不可能運行區域，因此也可以盡量減少瞬時(shí)采樣值差動(dòng)保護模期區的影昀，由于保護是采用采樣值直接進(jìn)行計算的，因此要求保護各端每次采樣究成后馬上把電流數據傳送到保護的其他端，并在下一次采祥之前完成計算和故障的判斷，根據具體的采樣速度，先算出采樣間隔的時(shí)間，假如采樣點(diǎn)為一工頻周期16個(gè)，那么采樣的間隔時(shí)間為1.25ms，要求保護在此時(shí)間內完成保護的計算和判斷，因此要求保護的處理速度相對快一點(diǎn)。
二、電流瞬時(shí)采樣值差動(dòng)保護實(shí)用判據
保護啟動(dòng)元件采用相電流突變量：
lij+N一ijl >lP (1)
式中，0為電流采樣值，Ip為整定值，Ⅳ為每周波采樣點(diǎn)數。
瞬時(shí)采樣值差動(dòng)保護制動(dòng)方程為：
IiH+ir,I >Jo (2)
li,+iJ >Klim -i,l (3)
其中：為線(xiàn)路兩端電流采樣值，J為整定值，K為制動(dòng)系數。保護啟動(dòng)后，在每次采樣結束后把電流的采樣值代入(2)和(3)式，并把每次采樣值是否滿(mǎn)足(2)和(3)式1z錄下來(lái)，判斷滿(mǎn)足(2)和(3)的采樣次數是否符合本文第三章所述的.R次連續采樣中有S次滿(mǎn)足的要求，滿(mǎn)足則出口跳閘，當保護啟動(dòng)兩個(gè)工頻周期后或保護處于模糊區時(shí)投入常規的相量差動(dòng)保護判據。
例如每周波采樣16點(diǎn)時(shí)，當保護啟動(dòng)元件動(dòng)作后，對每個(gè)采樣點(diǎn)都進(jìn)行(2)式和(5.3)式的判別，如果連續的7(R)個(gè)采樣點(diǎn)中滿(mǎn)足(2)式和(3)式的采樣點(diǎn)個(gè)數大于4，那么保護直接出口跳閘;如果連續的7(R)個(gè)采樣點(diǎn)中滿(mǎn)足(2)式和(3)式的采樣點(diǎn)個(gè)數小于4，那么保護不跳閘;如果連續的7(R)個(gè)采樣點(diǎn)中有4個(gè)點(diǎn)t足(2)式和(3)式，此時(shí)處于保護的模糊區，那么啟用常規相量比例制動(dòng)判據進(jìn)行判別。
三、線(xiàn)路電容電流的補償和CT飽和的檢測閉鎖
對于CT飽和的檢測目前有許多方法，有諧波檢測法、同步識別法、波形比較法、自適應阻抗識別法，由于我們是直接利用采樣值進(jìn)行判斷的，所以我們采樣波形識別法來(lái)判斷是否是外部發(fā)生故障引起CT飽和的，方法如下：當差流出現后，檢測一下差流出現前一段時(shí)聞(故障發(fā)生后)內各端電流的方向，如果是內部故障，那么這段時(shí)間內個(gè)端電流采樣值的方向應該大多數(比如有3個(gè)或以上采樣點(diǎn))一致，而如果是外部故障那么這段時(shí)間內個(gè)端電流采樣值的方向應該大多數相反，這樣就可以檢測出由外部故障引起的CT飽和，防止保護誤動(dòng)作，同時(shí)我們采樣的判據是制動(dòng)特性的，他本身也具有一定的抑制CT飽和的作用一
四、差動(dòng)保護中的數據通信和各端采樣同步
因為是利用專(zhuān)用光纖作為通信的媒介，通信可靠性高，通信路由不變，因此利用采樣時(shí)刻調整法來(lái)實(shí)現線(xiàn)路各端的采樣同步，由主站在發(fā)出同步調整命令，主站在厶，，時(shí)刻向從站發(fā)送一幀計算通道延時(shí)td的命令信息，從站收到后將命令碼和從接收到命令到發(fā)出響應信息的延時(shí)時(shí)間“，回送給主站，主站在t，時(shí)刻收到從站發(fā)來(lái)的響信息，由于兩個(gè)方向的信息傳送是通過(guò)同一路徑，可認為主站到從站和從站到主站兩個(gè)方向的傳輸延時(shí)時(shí)間相同，主站可以根據從站的響應信息和自己的時(shí)間信息計算出通道延時(shí)時(shí)間。
(4)主站計算出通信通道的傳輸延時(shí)時(shí)間后，時(shí)刻把通信通道的傳輸延時(shí)時(shí)間刪乏送給從站，從站根據收到主站發(fā)來(lái)信息時(shí)的時(shí)刻主站發(fā)來(lái)的傳輸延時(shí)時(shí)間信息，可以計算出在主站幻時(shí)刻從站所對應的時(shí)刻為(tcrO，從而可以計算出主站采樣時(shí)刻與從站采樣時(shí)刻的時(shí)間差。
(5)為從站收到主站信息時(shí)最近的采樣時(shí)刻。當主從站的同步調整完成后，就可以傳送采樣數據了。
五、保護的硬件設計方案
在硬件的設計上可以采用單CPU或雙CPU。線(xiàn)路差動(dòng)保護裝置除了完成保護計算和故障判斷功能之外，還要實(shí)現差動(dòng)保護各端之間的電流數據交換。因此相對于一般的線(xiàn)路微機保護來(lái)說(shuō)，完成的功能要多一些。對于整個(gè)保護裝置的要求是：計算速度要快，比較多的輸入和輸出控制用I/O口以及通信接口。
根據以上分析，宜采用雙CPU方案，擬采用Intel 8051和80C196KB，其中8051完成通信功能，80C196KB完成保護的計算判斷功能。硬件設計方案可以在已有成熟產(chǎn)品的硬件平臺上略加修改來(lái)實(shí)現。在此就不多作探討了。
輸電光纖的應用越來(lái)越廣泛，對其差動(dòng)保護研究具有深遠的價(jià)值，文章只是基于設計角度對輸電光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護進(jìn)行分析，在具體的保護技巧和方法方面沒(méi)人作較為詳細的分析，所以有待進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)踐總結。
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