一种基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法

摘要

本发明公开了一种基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法，包括以下步骤：步骤1、进行零序电流积分器模式选择；步骤2、对A、B、C三相的采样通道电流通过零序电流积分器进行监测；步骤3、步骤3、对串补系统进行异常判断；步骤4、对电流采样进行异常判断；步骤5、对采样异常的通道进行故障相判断。本发明通过对A、B、C三相采样通道电流的监测和判断，能实现对串补系统的采样异常的监测，能针对串补采样回路中的采样错误和CT开路提供电流告警，针对电流畸变提供告警，使串补系统避免因为串补采样回路的异常而造成误动作。

权利要求

1.一种基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、进行零序电流积分器模式选择，所述选择方法为：通过CPU模块计算串补平台A、B、C三相的零序电流幅值，其中，A、B、C三相电流依次记为IA、IB、IC，若IA、IB、IC三者均小于或等于1.2IN，进入低电流零序电流积分器模式；若IA、IB、IC三者中任意一个大于1.2IN，进入高电流零序电流积分器模式，其中，IN为额定电流；

步骤2、对A、B、C三相的采样通道电流通过零序电流积分器进行监测，得到各采样通道的零序电流积分器输出；所述采样通道电流包括线路电流、电容器组电流、MOV电流、间隙电流、断路器电流、平台故障电流；所述的零序电流积分器模式选择根据步骤1中的判定选择；

选择低电流零序电流积分器模式时，告警定值为0.1IN，延时5s告警，低电流零序电流积分器定值为0.5IN安秒，低电流零序电流积分器输出1；选择高电流零序电流积分器模式时，告警定值为1.2IN，延时5ms告警，高电流零序电流积分器定值为6IN安毫秒，高电流零序电流积分器输出1；

步骤3、对串补系统进行异常判断：当线路电流、MOV电流、电容器组电流、间隙电流对应的零序电流积分器四者输出和小于或等于1时，判断串补系统正常，否则判断串补系统异常；

步骤4、对电流采样进行异常判断：当步骤3中串补系统判断正常，且线路电流、电容器组电流、MOV电流、间隙电流、断路器电流、平台故障电流对应的某一零序电流积分器输出为

1时，则判断该零序电流积分器对应的该通道电流采样异常；

步骤5、对采样异常的通道进行故障相判断：当A、B、C三相中任一相电流幅值大于另外两相电流幅值，或任一相电流幅值小于另外两相电流幅值之和的1/4，则判断该相为故障相。

2.根据权利要求1所述的基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法，其特征在于，还包括以下步骤：步骤6、当步骤3中串补系统判断为异常时，进行CT断线判断：当自产零序电流大于设定值，且A、B、C三相中至少有一相无电流经过时，判断CT断线，延时200ms发出CT断线信号。

3.根据权利要求2所述的基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法，其特征在于，还包括以下步骤：步骤7：进行CVT断线判断：当CVT零序电压小于8V，且正序电压大于33V时，判断为CVT断线，延时2s发送CVT断线信号。

4.根据权利要求3所述的基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法，其特征在于，还包括串补采样畸变判断流程，所述串补采样畸变判断流程包括以下步骤：步骤8、对步骤5中故障相的电流的采样值进行傅里叶变换，得到其直流分量，当其直流分量含量大于定值的50％时，判断为串补采样畸变，并保护闭锁。

5.根据权利要求4所述的基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法，其特征在于，所述定值为基波分量。

说明书

一种基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法

技术领域

[0001] 本发明涉及串补保护领域，具体涉及基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法。

背景技术

[0002] 串补也称串联补偿装置，即将电容器组串联接入输电线路。串补技术与高压直流输电技术同属于FACT(柔性输电技术)之一，由于其投资小、见效快、性能高、便于维护的特点，在国内已越来越多地被采用，特别在跨度大，区域广的大电网。

[0003] 串补交流采样回路的可靠性是值得人们关注的问题，根据生产实际对各种串补装置运行情况的统计，由采样回路的问题造成串补保护误动作，或串补保护闭锁的事例很多。串补交流采样回路的可靠性一直未引起人们的足够重视。

[0004] 串补采样回路均采用穿心式电流互感器，传感器将电流互感器二次电流转换为电压信号，模数转换模块将模拟量转换为数字量，光电转换模块负责将将数字量转换为光脉冲信号，经过光纤传送至控制保护单元，模数转换模块和光电转换模块的工作电源由激光电源提供。每个CT二次回路都有过电压保护小间隙或非线性金属氧化锌电阻来保护光电模块。串补采样回路从结构上可分为如下两种形式。

[0005] (1)多路耦合式

[0006] 百色串补工程采用的是多路耦合式采样模块，它将各CT二次电流均接入一个采样模块进行耦合，该模块通过光纤以时分多路串行数据流形式将电流、电压、温度等采样数据传送至控制保护系统。

[0007] 激光电源经过光电转换模块转换为1V的电压，经过直流变换器变为3V，激光电流被控制在3毫安的水平，以保证激光发射管的寿命。

[0008] 多路耦合式光纤接口模块的优点是模块少，接线简单，便于维护，减少了接口模块故障的概率。缺点是当光纤或激光电源故障，丢失全部的采样数据，闭锁整套保护装置。

[0009] (2)独立式

[0010] 平果串补站和河池串补站均采用了独立式的采样模块，每个电流采用通道均对应一个采样模块，该模块故障后闭锁所在的保护单元。

[0011] 独立式光纤接口模块的优点是单一测量通道故障不影响其它通道的采样，但由于接口模块多，光纤接线复杂，不利于现场维护，同时由于光纤和光纤接口模块的数量是多路耦合式的10倍左右，增加了故障的概率。

[0012] 串补平台共有三相，每相均有电容器组(串补的主要元件，降低线路的阻抗，提高输电功率)，MOV(保护电容器组不过压)，间隙(当MOV击穿后，需要间隙击穿，保护MOV不过载)，断路器(作为间隙的保护及操作电容器组状态的主要元件)，刀闸、地刀等。每相串补平台拥有线路电流、平台电流(监视平台是否有故障)，电容器组电流、MOV电流、间隙电流、断路器电流等电流互感器。该平台的电流互感器全部接入到数据采样模块。然后三相数据采样模块均通过光纤接入到串补保护装置。

[0013] 如图1所示，A相平台的所有电流互感器均接入A相模拟量采集模块。然后通过数据打包模块转换成光信号传输到保护装置，数据打包模块和串补保护装置之间的通信有数据校验功能，当传输过程中数据发生改变时，串补保护能检查出数据异常，并将串补保护闭锁。但当异常数据产生在A/D模块时，数据校验模块无法校验出异常数据，此时将会导致保护误动，运行过程中，发生多起该类型事故。

[0014] 在传统的线路及元件保护中，取三相电流矢量和，即IA+IB+IC＝3I0，用自产3I0与外接3I0来监测电流回路的工作状态，并利用自产3I0构成零序电流保护。在串补系统中，由于无法获得外接3I0，因此我们不能用自产3I0和外接3I0比较的方法监测电流回路。针对A/D模块的异常校验，传统的二次接线如图2所示，A、B、C三相电流互感器极性端分别流入A、B、C三相电流A/D模块，然后从A/D模块流出，再集中流入N相的零序电流采集模块。这样保护就能方便采集到零序电流。

[0015] 但在串补保护中，由于A、B、C相平台的电压差较高，达500kV，且其二次电缆对地电压和串补平台对地电压一致，而传统的电流互感器二次电缆对地电压为0，因此串补电流互感器的二次线缆无法像传统保护那样接线，得到零序电流。且传统的零序电流告警时间较长，如南瑞继保的需要经200ms延时方可将保护闭锁，但在串补保护里，由于采样异常导致的串补保护误动时间经常较短，可在数ms以内。因此经过这么长的延时后，无法有效避免串补保护误动。

发明内容

[0016] 针对现有评价方法的不足，本发明提供一种基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法，能实现对串补系统的采样异常的监测，针对串补采样回路中的采样错误和CT开路提供电流告警，针对电流畸变提供告警，使串补系统避免因为串补采样回路的异常而造成误动作。

[0017] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0018] 一种基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法，包括以下步骤：

[0019] 步骤1、进行零序电流积分器模式选择，所述选择方法为：通过CPU模块计算串补平台A、B、C三相的零序电流幅值，其中，A、B、C三相电流依次记为IA、IB、IC，若IA、IB、IC三者均小于或等于1.2IN，进入低电流零序电流积分器模式；若IA、IB、IC三者中任意一个大于1.2IN，进入高电流零序电流积分器模式，其中，IN为额定电流。

[0020] 步骤2、对A、B、C三相的采样通道电流通过零序电流积分器进行监测，得到各采样通道的零序电流积分器输出；所述采样通道电流包括线路电流、电容器组电流、MOV电流、间隙电流、断路器电流、平台故障电流；所述的零序电流积分器模式选择根据步骤1中的判定选择；

[0021] 步骤3、对串补系统进行异常判断：当线路电流、MOV电流、电容器组电流、间隙电流对应的零序电流积分器四者输出和小于或等于1时，判断串补系统正常，否则判断串补系统异常；

[0022] 步骤4、对电流采样进行异常判断：当步骤3中串补系统判断正常，且线路电流、电容器组电流、MOV电流、间隙电流、断路器电流、平台故障电流对应的某一零序电流积分器输出为1时，则判断该零序电流积分器对应的该通道电流采样异常；

[0023] 步骤5、对采样异常的通道进行故障相判断：当A、B、C三相中任一相电流幅值大于另外两相电流幅值，或任一相电流幅值小于另外两相电流幅值之和的1/4，则判断该相为故障相。

[0024] 进一步的，所述的基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法，还包括以下步骤：

[0025] 步骤6、当步骤3中串补系统判断为异常时，进行CT断线判断：当自产零序电流大于设定值，且A、B、C三相中至少有一相无电流经过时，判断CT断线，延时200ms发出CT断线信号。

[0026] 进一步的，所述基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法，还包括以下步骤：

[0027] 步骤7：进行CVT断线判断：当CVT零序电压8V，且无保护动作或当CVT零序电压小于8V，且正序电压大于33V时，判断为CVT断线，延时2s发送CVT断线信号。

[0028] 进一步的，所述基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法，还包括串补采样畸变判断流程，所述串补采样畸变判断流程包括以下步骤：

[0029] 步骤8、对步骤5中故障相的电流的采样值进行傅里叶变换，得到其直流分量，当其直流分量含量大于定值的50％时，判断为串补采样畸变，并保护闭锁。

[0030] 优选的，所述定值为基波分量。

[0031] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

[0032] 1、本发明采用自产零序电流和零序电压的相互校验，通过对A、B、C三相采样通道电流的监测来实现对串补采样电流回路断线、采样异常的监测，能有效对串补采样回路的故障，如采样错误，CT开路等进行监测，避免了串补系统因为串补采样回路的异常而造成误动作。

[0033] 2、本发明采用多个电流回路通道的相互校验，还能对电流畸变进行快速判断、快速响应，同时提高了本系统判断的可靠性。

[0034] 3、本发明在判断电流畸变的判断逻辑中，还进一步增加了CVT零序电压判断，使本系统兼有CVT断线告警功能。

附图说明

[0035] 图1为本发明基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法背景技术中串补平台的接线图；

[0036] 图2为本发明基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法背景技术中针对A/D模块的异常校验传统的二次接线图；

[0037] 图3为本发明基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法的流程示意图。

具体实施方式

[0038] 为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步的描述，但本发明的实施方式不限于此。

[0039] 实施例

[0040] 本发明提供一种基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施算例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0041] 当一次设备故障或者线路故障时，将会同时在线路电流、MOV电流、电容器组电流产生零序电流，线路产生零序电压。因此应用自产零序电流，自产零序电压来监测串补互感器二次回路。

[0042] 一种基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法，如图3所示，包括以下步骤：

[0043] 步骤1、进行零序电流积分器模式选择，所述选择方法为：通过CPU模块计算串补平台A、B、C三相的零序电流幅值，其中，A、B、C三相电流依次记为IA、IB、IC，若IA、IB、IC三者均小于或等于1.2IN，进入低电流零序电流积分器模式；若IA、IB、IC三者中任意一个大于1.2IN，进入高电流零序电流积分器模式，其中，IN为额定电流；

[0044] 步骤2、对A、B、C三相的采样通道电流通过零序电流积分器进行监测，得到各采样通道的零序电流积分器输出；所述采样通道电流包括线路电流、电容器组电流、MOV电流、间隙电流、断路器电流、平台故障电流；所述的零序电流积分器模式选择根据步骤1中的判定选择；例如，选择低电流零序电流积分器模式时，告警定值为0.1In，延时5s告警，零序电流积分器定值为0.5In安秒，零序电流积分器输出1；选择高电流零序电流积分器模式时，告警定值为1.2In，延时5ms告警，积分器定值为6In安毫秒，零序电流积分器输出1。

[0045] 步骤3、对串补系统进行异常判断：当线路电流、MOV电流、电容器组电流、间隙电流对应的零序电流积分器四者输出和小于或等于1时，判断串补系统正常，否则判断串补系统异常；

[0046] 步骤4、对电流采样进行异常判断：当步骤3中串补系统判断正常，且线路电流、电容器组电流、MOV电流、间隙电流、断路器电流、平台故障电流对应的某一零序电流积分器输出为1时，则判断该零序电流积分器对应的该通道电流采样异常；

[0047] 步骤5、对采样异常的通道进行故障相判断：当A、B、C三相中任一相电流幅值大于另外两相电流幅值，或任一相电流幅值小于另外两相电流幅值之和的1/4，则判断该相为故障相。

[0048] 作为实施例，所述的基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法，还可对CT断线进行判断，具体还包括以下步骤：

[0049] 步骤6、当步骤3中串补系统判断为异常时，进行CT断线判断：当自产零序电流大于设定值，且A、B、C三相中至少有一相无电流经过时，判断CT断线，延时200ms发出CT断线信号。

[0050] 所述基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法还可对CVT断线进行判断，具体包括以下步骤：步骤7：进行CVT断线判断：当CVT零序电压8V，且无保护动作或当CVT零序电压小于8V，且正序电压大于33V时，判断为CVT断线，延时2s发送CVT断线信号。

[0051] 进一步的，所述基于零序电流判断的可有效防止误动的串补保护方法，还对串补系统采样畸变异常报警，具体还包括串补采样畸变判断流程，所述串补采样畸变判断流程包括以下步骤：

[0052] 步骤8、对步骤5中故障相的电流的采样值进行傅里叶变换，得到其直流分量，当其直流分量含量大于定值的50％时，判断为串补采样畸变，并保护闭锁。优选的，所述定值为基波分量。

[0053] 应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。