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第42卷第24期2014年12月16日电力系统保护与控制PowerSystemProtectionandControlVb1.42NO.24Dec.16.2014一种基于相位相关电流差动的站域后备保护算法李倍,和敬涵,TonyYip(北京交通大学电气工程学院,北京100044)摘要:传统站域电流差动后备保护,存在当比率系数单调变化时,区内区外故障的灵敏性呈现相斥变化的缺点;以及在区外故障cT饱和情况下保护误动的弊端。为了克服上述缺点,提出了相位相关电流差动的站域后备保护算法。理论分析表明其随着比率系数的单调增加,在区内与区外故障灵敏性都增加;而随着接地电阻的增大,其相较传统差动灵敏性提高;同时其还能克服传统站域电流差动在区外故障cT饱和情况下保护误动的缺点。最后利用PSCAD软件搭建了站域模型,仿真结果验证了理论分析的正确性。关键词:相位相关;站域电流差动;CT饱和;接地电阻;后备保护Astudyofsubstation-areabackupprotectionbasedonphaserelatedcurrentdifferentialLIBei,HEJing-han,TonyYIP(SchoolofElectricalEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)Abstract:Thereisadrawbackintraditionalsubstationareacurrentdifferentialprotection,whenthescalefactorkmonotonouslychanges,thesensitivityoftheinternalandextemalfaultwillvaryoppositely_Thispaperproposesasubstation-areabackupprotectionbasedonphaserelatedcurrentdifferentialwhichusethemultipointsredundancyinformation.Theanalysisshowsthatwhenthescalefactorkmonotonicallyincreases,sensitivityoftheinternalandexternalfaultwillincreasetogether.Astheincreasingofgroundresistance,sensitivityoffaultwillincrease.Ontheotherhand,whentheextemalfaultscauseCTsaturation,thetraditionalprotectionwillmis-operate,butthenewalgorithmCanovercometheshortcoming.Atlast,PSCAD/EMTDCisusedtobuilda220kVsubstationmodel,simulationresultsverifythetheoreticalanalysis.ThisworkissupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.51277009).Keywords:phaserelated;substationareacurrentdifferential;CTsaturation;groundingimpedance;backupprotection中图分类号:TM77文献标识码:A文章编号:1674.3415(2014)24.0001.05O引言现有数字化变电站的后备保护采用传统的整定配合方式,存在定值整定配合复杂、主动延时较长、缺乏应对多种运行方式的自适应能力的缺点L1l。而智能变电站技术的快速发展,多点、快速、可靠地获取站域内的信息将不再困难怛J,研究基于多点冗余信息的站域后备保护将是未来的趋势L3J。近年来研究利用冗余信息实现站域范围的后备保护已有多种算法[4-91被提出。但是相较而言站域电流差动由于原理简单、利用的信息少其优势明显。然而就其原理而言,其存在当比率系数单调变化时,区内区外故障的灵敏性呈现相斥变化的缺点,即比基金项目:国家自然科学基金项目(51277009)率系数偏小时,可能造成区外故障时保护误动;当比率系数过大时又影响差动保护在内部故障时的灵敏性9-12]。本文提出了相位相关电流差动【1J的站域后备保护算法。理论分析表明其随着比率系数的单调增加,在区内与区外故障灵敏性都增加;而随着接地电阻的增大,其相较传统差动灵敏性提高:同时其还能克服传统站域电流差动在区外故障CT饱和情况下保护误动的缺点。最后利用PSCAD软件搭建了站域模型,仿真结果验证了理论分析的正确性。1基于相位相关电流差动的站域后备保护算法1.1站域结构图1描述的是一个典型的站域结构图,包括变电力系统保护与控制电站及其进出线。站域后备区域包括如图所示的I、II两个区。站域保护通过获取站域内的多节点冗余信息实现保护逻辑,相较传统保护优势明显,而相较广域保护工程应用更易实现【。图1站域结构图Fig.1Substationareastructure1.2基于相位相关电流差动的站域后备保护算法传统比率制动电流差动保护存在,当比率系数单调变化时,区内区外故障的灵敏性呈现相斥变化的缺点。为了克服这一缺点,同时提高内外故障时的电流差动灵敏性,本文提出相位相关电流差动站域后备保护。依据图2系统,相位相关电流差动的判据(判据3)为‘…l厶l+・ll・cos( ̄一)+k3li3I。cos( ̄一呜)++‘‘llcos( ̄一)>lfz(a)正外故障fc)【鬟内故障图2故障等效图Fig.2Equivalentdiagramofthefault传统站域电流差动判据为…++.-.十I一・(IJlt+l ̄21++liMI)>(判据1)…t++._・+--k2・-L一I>Ifz(判据2)下面将比较分析上述判据。通过理论计算图2系统在故障情况下的各点电流,并计算出不同判据的理论值,可分析理论情况下不同判据的动作情况。首先分析内部故障时的原理,如图3所示。将图2(c)粗虚线下面的系统等效,如图3所示。粗虚线下面的系统等效成和z为‘∑…∑l=Zx(巨/z。+&/z:x+十/J{:————————【-一∑∑…∑{Vz,+i/z2++1/z,图3内部故障等效图Fig.3Equivalentdiagramoftheinternalfault根据图3可求得电流和为;一1ZM;zMs+Z』+(一a)磊(+aZM)+I专=+磊,根据电流和可求得和uf为f=(+)・辟+(1--O)ZM・‘【=一,MZx…根据即可求得,,为l=uf十.Z1ij=Uf+IjZj系统外部故障时,由图2(b)可得外部故障等效李倍,等一种基于相位相关电流差动的站域后备保护算法.3.图如图4。∑同理将粗虚线下面的系统等效成和,根据图4可求得电流为=—EM-E ̄∑(Z+zM+az=f)+l1+I・根据JM可求出of为‘∑I=一Z‘∑【=一(Z+ZM)图4外部故障等效图Fig.4Equivalentdiagramoftheexternalfault…根据即可求得t,,J『,其与系统内部故障时计算方法相同。基于上述公式利用Matlab计算了一个三端系统(忘和代表粗虚线下部的两端,代表粗虚线外部第三端)的相位相关电流差动及传统比率制动电流差动的动作曲线。三端系统参数LlJ为En=220Z0。kV,=220Z一10。kV,=220Z一5。l,VZMs==Zb=35Z86。Q=(0.0705+0.40024j)・200=(0.0705+0.40024j)・200==(0.0705+0.40024j)・400不同位置短路用a代表,定值都取为Ifz=0,kl=0.5,k2=0.5图5~图7描述的是一个等效三端系统在不同情况下三种电流差动保护的动作特性。图5可以看出在区内故障时,三种保护判据可靠动作,但新判据灵敏性更高;图6可以看出区外故障时,三种保护判据可靠不动作,新判据的灵敏性更高,(判据2和3动作曲线几乎重合);CT饱和情况下,本文取饱和后的电流L=pIm,其中P为饱和系数,图7可以看出在区外故障,CT饱和情况下,传统保护判据出现误动,然而新判据依然可靠地不误动,(判据2和3动作曲线几乎重合)。另外还可以看出随着接地电阻的增大,新判据相较传统判据灵敏性更高。Rf图5内部故障不同判据的动作特性Fig.5OperatingcharacteristicsofdifferentcriteriaofinternalfaultCompareDifferentCurrentDifferential惰。1O02o03oo400500600Rf图6外部故障不同判据的动作特性Fig.6Operatingcharacteristicsofdifferentcriteriaofextemalfault2O2垂一4—6—8—1OCompareDifferentCurrentDifferential电流差动判据1,电流差动判据2一一一,,、\9,新判据3\=6,新判据3k3=3,新判据3o1oo20030o400500600R.f图7CT饱和外部故障时不同判据的动作特性Fig.7OperatingcharacteristicsofdifferentcriteriawhenCTsaturationwithexternalfault2仿真算例2.1相位相关电流差动算法本文利用PSCAD搭建了如图1所示的一个220一_一---一f一0O1吨m李倍,等一种基于相位相关电流差动的站域后备保护算法一5.相位相关电流差动保护随着比率系数的单调增加,区内与区外故障的灵敏性都增加;而随着接地电阻的增大,其相较传统差动灵敏性提高;同时其还能克服传统站域电流差动在区外故障CT饱和情况下保护误动的缺点。最后仿真结果也证实了理论分析的正确性。参考文献[1]薄志谦,张保会,董新洲,等.保护智能化的发展与智能继电器网络[J].电力系统保护与控制,2013,41(2):1.12.—BOZhi-qian,ZHANGBao-hui,DONGXinzhou,eta1.Thedevelopmentofprotectionintellectualizationandsmartrelaynetwork[J].PowerSystemProtectionand—Control,2013,41(2):112.12jLIJ,ZHANGZHANGH,eta1.Wideareaequipmentprotectionsystembasedonsubstationpanoramicinformation[C】//9thControlConference(ASCC),2013Asian:IEEE,2013:1-6.[3]王增平,姜宪国,张执超,等.智能电网环境下的继电保护[J】.电力系统保护与控制,2013,41(2):13.18.—WANGZengping,JIANGXian-guo,ZHANGZhi-chao,eta1.Relayprotectionforsmartgrid[J].PowerSystem—ProtectionandControl,2013,41(2):1318.[4]李振兴,尹项根,张哲,等.基于综合阻抗比较原理的广域继电保护算法[J】.电工技术学报,2012,27(8):179-186.LIZhen-xing,YINXiang-gen,ZHANGZhe,eta1.A—studyofwideareaprotectionalgorithmbasedonintegratedimpedancecomparison[J].Transactionsof—ChinaElectrotechnicalSociety,2012,27(8):179186.15JNAMDARIF.JAMALIS.CROSSLEYPA.Powerdifferentialbasedwideareaprotection[J].ElectricPowerSystemsResearch,2007,77(12):1541-1551.[6]王媛,焦彦军.基于多Agent技术的站域保护系统的—研究fJ】.电力系统保护与控制,2013,41(3):8085.—WANGYuan,JIAOYan ̄un.Researchonsubstationareaprotectionsystembasedonmulti-Agentsystem[J】.PowerSystemProtectionandControl,2013,41(3):80.85.[7]何志勤,张哲,尹项根,等.基于故障电压比较的广域后备保护新算法fJ].电工技术学报,2012,27(7):274-283.——HEZhiqin,ZHANGZhe,YINXianggen,eta1.Anovelwideareabackupprotectionalgorithmbasedonfaultvoltagecomparison[J].TransactionsofChina—ElectrotechnicalSociety,2012,27(7):274283.[8]吴浩,李群湛,夏焰坤,等.基于概率神经网络的广域后备保护故障判别研究[J].电力系统保护与控制,—2012,40(7):4349.——wUHao,LIQunzhan,XIAYankun,eta1.Faultidentificationforwideareabackupprotectionbasedonprobabilisticneuralnetwork[J].PowerSystemProtection—andControl,2012,40(7):4349.[9]周泽昕,王兴国,杜丁香,等.一种基于电流差动原理的变电站后备保护【J】.电网技术,2013,37(4):1113.1120.——ZHOUZexin,WANGXingguo,DUDing-xiang,eta1.Asubstationbackupprotectionbasedoncurrentdifferentialprotectiveprinciple[J].PowerSystemTechnology,2013,37(4):1113-1120.[1O]陈磊,张侃君,夏勇军,等.智能变电站站域保护研究—综述[J].华东电力,2013,41(5):947953.CHENLei,ZHANGKan-jun,XIAYong ̄un,eta1.Researchoverviewofsubstationareaprotectioninintelligentsubstation[J].EastChinaElectricPower,2013,41(5):947-953.[11]刘益青.智能变电站站域后备保护原理及实现技术研究[D】.济南:山东大学,2012.—LIUYiqing.Studyonprincipleandimplementation—technologyofsubst ̄ionareabackupprotectioninintelligentsubstation[D].Jinan:ShandongUniversity,2012.[12]李斌,范瑞卿,于绚,等.相位相关电流差动保护新原—理【JJ.中国电机工程学报,2011,31(7):96101.—LIBin,FANRuiqing,YUXuan,eta1.Anovelprincipleofphaserelatedcurrentdifferentialprotection[J].ProceedingsoftheCSEE,2011,31(7):96-101.[13]王增平,姜宪国,张执超,等.智能电网环境下的继电—保护[J].电力系统保护与控制,2013,41(2):1318.—WANGZengping,JIANGXian-guo,ZHANGZhi-chao,eta1.Relayprotectionforsmartgrid[J].PowerSystem—ProtectionandControl,2013,41(2):1318.[14]李捷,苗世洪,刘沛,等.基于分相有功功率差动原理的线路高阻接地保护判据[J].电网技术,2011,35(8):197.201.LIJie,MIAOShi-hong,LIUPei,eta1.Aprotectioncriterionforhighresistancegroundingoftransmissionlinebasedonphase・segregatedactivepowerdifferentialprinciple[J].ProceedingsoftheCSEE,2011,35(8):197.201.——收稿日期:201403-15;修回El期:2014一O525作者简介:李倍(1991一),男,硕士研究生,主要研究方向为继电保护、智能电网、智能变电站;E.mail:827596067@qq.com和敬涵(1964一),女,博士,教授,主要研究方向为电力系统保护与控制;TonyYiP(1952-),男,博士,主要研究方向为继电保护、智能电网、智能变电站、新能源。
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