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采样值电流差动保护原理的研究

采样值电流差动保护原理的研究

点击数:7316 次   录入时间:03-04 11:40:50   整理:http://www.55dianzi.com   经验交流
  仍以每周期采样12个点的计算机继电保护装置为例,对于(2)式判据,如图2(a)所示,图中动作函数1与制动函数的比较表示最有利的情形,即动作函数峰值附近的两连续采样值相等,此时动作函数峰值是制动量C的2倍,图中动作函数2与制动函数的比较表示最不利的情形,即有一采样点正好是动作函数峰值,此时动作函数峰值是制动量C的倍,对应于(2)式判据的动作区边界变化范围是:A∈(C,2C)。

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图2 保护动作边界变化范围计算示意图

  对于(1)式判据,如图2(b)所示,图中动作函数1与制动函数的比较为最有利的情形,即动作函数峰值附近的两连续采样值相等,此时动作函数峰值与制动函数峰值相等,图中动作函数2与制动函数的比较表示最不利的情形,即有一采样点正好是动作函数峰值,此时动作函数峰值是制动函数峰值的倍,则对应于(1)式判据的动作区边界变化范围是:A/B∈(K,K),K为保护判据中的比例系数。
  上述采样值差动保护的动作边界变化区域可在比率制动特性平面上清楚表示,如图3所示,其横坐标为制动量的幅值,纵坐标为差动量的幅值。动作区和制动区之间的区域为不定部分。图3(b)不定部分中角度为θ=arctan(-1)K/(1 K2

p>)。
  当保护装置每周期采样点数为N时,推而广之可以得到采样值电流差动保护动作边界的变化范围。对于(2)式的动作区,边界变化范围是:

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图3 采样值电流差动保护动作边界变化范围示意图

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对于(1)式,其动作边界变化范围是:

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  由上式可以知道,提高保护装置的采样率可以减少保护动作区边界的不定区域范围,其极限是N→∞时,这种不确定区域消失。

4 采样值电流差动保护的动作速度

  使用采样值电流差动保护的重要原因之一是试图提高电流差动保护的动作速度。从上面的分析知道,保护在一个与半个周期左右动作出口,对采样值电流差动保护来说,性能没有多少区别,而由于动作边界存在不确定部分,过分提高采样值电流差动保护的动作速度则是不现实的。同时,在分析中采样值电流差动保护与传统电流差动保护制动效果相当的假设条件是,必须在半个周期中有>90°的角度范围满足动作判别方程。因此,尽管通过提高电流差动保护的采样速度,可大大减少采样值电流差动保护动作边界的变化范围,但是,采样值电流差动保护出口动作速度无论如何必须>5 ms(对于频率为50 Hz的电网来说即对应于90°),才能保证采样值电流差动保护的可靠性。

5 结论

  a. 对于每周采样12点的采样值电流差动保护来说,在半个周期内满足保护动作判据的判断次数不宜小于4次(即保证在>90°的角度范围内满足动作判据),6取4的保护方案是可行的。
  b. 在计算机继电保护的软、硬件条件许可下,提高数据采样率对采样值电流差动保护性能提高十分有利。提高采样率可以减少采样值电流差动保护动作边界的变化区域,同时当保护动作出口速度不变时,提高采样率将有助于改善采样值电流差动保护的可靠性。但应注意的是,不能因为采样率提高而将保护动作速度无限制地提高,原理上采样率与动作速度没有直接关系,采样值电流差动保护的出口速度极限为5 ms(对频率为50 Hz的电网而言)。
  c. 如果采样值电流差动保护能保证其制动效果与常规电流差动保护的制动效果相当,那么其整定方法容易从使用相同原理判据的常规电流差动保护的整定方法中类比过来,抗电流互感器饱和的方法亦可采用常规电流差动保护中使用的同类方法。■

基金项目:国家教育委员会博士点基金资助项目(96048723)
作者简介:袁荣湘(1965-),男,博士,华中理工大学电工学科博士后流动站、深圳市博士
     工作站中兴通讯博士后工作分站联合培养的博士后研究人员,主要从事电力系统继
     电保护与自动化的科研工作。
作者单位:袁荣湘(华中理工大学电力系,湖北 武汉 430074)
     陈德树(华中理工大学电力系,湖北 武汉 430074)
     尹项根(华中理工大学电力系,湖北 武汉 430074)
     张哲(华中理工大学电力系,湖北 武汉 430074)
     袁荣湘(中兴通讯公司监控产品部,广东 深圳 518004)
     马天皓(中兴通讯公司监控产品部,广东 深圳 518004)

参考文献:

[1]陈德树,马天皓,刘沛,等.采样值电流差动微机保护的一些问题[J].电力自动化设备,1996(4):3~7
[2]葛耀中.电流差动保护动作判据的分析与研究[J].西安交通大学学报,1980,14(2)

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