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线路电流差动保护自适应CT变比的方法

时间:2014-03-21 11:09来源: 作者:鄂电电力 点击: *** 次
  摘 要:线路电流差动保护需要两侧的电流,线路保护两侧CT变比不一致,要解决两侧电流在同一基准值的比较。常规方法是通过定值整定两侧CT变比关系,两侧电流统一到同一标么值。这种方法给运行、管理带来不便。本文提出了一种仅整定本侧CT变比,保护传送及接收的不是电流二次采样值,而是由二次采样值根据本侧CT变比而处理后得到的一次电流值,技术关键是传输一次电流值不能溢出。解决了两侧同一套保护定值不一致的问题,方便运行及管理。该方法已应用于许继电气研制开发的基于32位DSP的WXH-803数字式光纤电流差动保护。
  关键词: 线路保护,差动保护,CT变比,自适应
1、 引言
  高压输电线路采用基于基尔霍夫定理分相电流差动,做为线路保护的主保护,越来越多在高压、超高压输电线路中采用,它具有良好的选择性,能灵敏地、快速地切除保护区内地故障。输电线路双端差动电流保护中,需要两侧的电流,两侧电流在同一基准值下比较,即两侧电流统一到同一标么值。如果线路保护两侧CT变比不同,保护装置直接采用采样的二次电流差动运算,在正常运行状态负荷电流的影响会出现差动电流,区外故障保护装置亦会出现差动电流,导致保护装置误动作,线路差动保护需解决两侧CT 变比不一致的问题。

2.解决CT变比不一致的常规方法
  线路差动保护解决CT变比不一致常规的方法有两种,均为需要本侧整定一项定值,该项定值为本侧CT变比与对侧变比的相互关系。以下介绍这两种方法:
  1)整定两侧CT变比的比值
  保护装置定值中的一项定值为两侧TA变比系数KCT,KCT=CTM/CTN,即两侧CT变比的比值 ,CTM为本侧CT变比,CTN为对侧CT变比。例如:本侧一次电流互感器变比为1250/5,对侧变比为2500/1,则本侧变比系数KCTM=0.1,对侧变比系数KCTN=10,假设区外故障系统一次电流5000A,本侧二次电流20A,对侧二次电流2A,本侧二次电流与本侧变比系数相乘为2A,与对侧传送过来的二次电流相等,为同一基准值,对侧也同样处理。
  2)整定大的一侧为1,小的一侧为与大的一侧之比
  将电流一次额定值大的一侧整定为1,小的一侧整定为本侧电流一次额定值于对侧电流一次额定值的比值,该方法与两侧的电流二次额定值无关。例如:本侧一次电流互感器变比为1250/5,对侧变比为2500/1,则本侧TA变比系数KCT=0.5,对侧KCT=1。假设区外故障系统一次电流5000A,本侧二次电流20A,对侧二次电流2A,本侧二次电流与本侧变比系数相乘为10A,除以本侧额定电流为2A,与对侧传送过来的二次电流相等,为同一基准值,对侧也同样处理。
    该两种方法均需知道本侧CT与对侧的关系,通道传送的是二次电流值,传输数据不需处理,传输数据不会溢出,缺点是本侧定值与对侧CT变比有关,不便于运行管理。

3.整定本侧CT变比、传送一次电流法
    采用了自动适应于CT变比不一致的方法,仅整定本侧CT变比与对侧CT变比无关。利用输电线路一次电流相同的基本原理,在保护通道中不再传输电流二次采样值,而是传输由二次采样值根据本侧CT变比而处理后得到的一次电流值。
    保护装置本侧采样所得二次电流IM值不再直接通过通道传到对侧,而要根据本侧的CT变比CTM将二次电流值IM转化为系统一次电流值,把转换后的本侧一次电流值通过差动通道传到对侧。转换公式如下:
    IM1=IMCTM       (1)
其中:IM1为本侧一次电流值。
    在实际的应用中,需要考虑IM1在很大时可能溢出的问题。一般要求在满足电力系统最大CT变比及保护装置最大精工电流的条件下,有IM1<IMmax,且有一定的冗余度,而且还要保证所传输的电流参数满足误差要求,为满足上述要求,因此需要对公式(1)进行调整,具体如下:
其中:IM11为调整后在通道中传输的电流值;k为调整参数。
  调整后在通道中传输的电流值IM11实际就是系统一次电流值的k倍。调整后的电流值通过差动通道传到对侧。
  本侧在收到调整后的对侧电流值IN11后,根据本侧的CT变比CTM对IN11进行数据处理,公式如下:
其中:IN2是经过本侧CT变比CTM转换后得对侧二次电流值。 k为调整参数,与式(2)中的k值相同。
    公式(3)的实际含义就是将对侧一次电流采样值按照本侧的CT变比CTM转换后得到对侧二次电流值,也就是说IN2是经过与IM相同的CT变比转换后得到的对侧二次电流值,因而可以将IM和IN2按照差动公式进行差流计算。对侧的数据处理方法和本侧相同,如图1。本侧(M侧)一次电流互感器变比为1250/5,对侧(N侧)变比为2500/1。假设区外故障系统一次电流5000A,本侧二次电流20A,对侧二次电流2A,通道传输电流5000A,本侧收到通道电流除以本侧TA变比(250)为20A,与本侧二次电流相同,差动电流为零,对侧也同样处理。
    该方法的关键技术是在差动通道中传输处理后的一次电流值,该值为系统一次电流值的特定的线性倍数,本侧电流值在通过通道传输前的数据处理中,仅需要本侧CT变比,无需对侧参数参与。本侧收到通道传来的对侧数据后的数据处理,也仅需要本侧CT变比,无需对侧参数参与。按照本侧TA变比转换为二次电流值,再作差流运算,这样与对侧的CT变比无关,从而提高了对CT变比不一致自适应能力。该方法的难点是要考虑通道传输的电流很大,考虑电力系统最大CT变比及最大短路电流下的冗余度,以及保证所传输的电流参数满足误差要求。该方法对运行管理非常方便。该方法已应用于许继电气研制开发的基于32位DSP的WXH-803数字式光纤电流差动保护。
4.结论
    本文介绍了一种仅整定本侧CT变比,保护传送及接收的不是电流二次采样值,而是由二次采样值根据本侧CT变比而处理后得到的一次电流值,技术关键是传输一次电流值不能溢出。解决了两侧同一套保护定值不一致的问题,具有简单易行、方便运行管理等优点。通过WXH-803数字式光纤电流差动保护实际验证,该方法简单可靠,实用性强。
 
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