一種光學(xué)電流互感器應(yīng)用于多端差動保護(hù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光學(xué)電流互感器應(yīng)用于多端差動保 護(hù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的電流互感器仍為電磁式電流互感器。而隨著電磁式 電流互感器的大范圍應(yīng)用，其弊端也逐漸顯露。常規(guī)電磁式互感器在原理上不能準(zhǔn)確地傳 遞直流分量，電力系統(tǒng)故障瞬間產(chǎn)生的非周期分量使互感器處于飽和狀態(tài)，從而導(dǎo)致其暫 態(tài)測量性能大幅下降。并且，常規(guī)電磁式互感器的暫態(tài)測量能力較差，為了保證繼電保護(hù)動 作的正確性，目前使用的所有保護(hù)都是從故障波形中提取工頻分量作為特征量，并以之構(gòu) 成保護(hù)判據(jù)。這就導(dǎo)致了電磁式電流互感器在測量時間上有一定的延遲，不能滿足繼電保 護(hù)的速動性問題。為了協(xié)調(diào)繼電保護(hù)中電流互感器的可靠性和速動性問題，解決常規(guī)電磁 式電流互感器速動性差的問題，新型的光學(xué)電流互感器應(yīng)運而生。然而不能僅僅只是電流 互感器的替換，必須要有新型的保護(hù)方法相匹配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明目的：
[0004] 為了解決繼電保護(hù)的可靠性和速動性等問題，本發(fā)明提出了一種光學(xué)電流互感器 應(yīng)用于多端差動保護(hù)的方法。
[0005] 技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
[0007] -種光學(xué)電流互感器應(yīng)用于多端差動保護(hù)的方法，通過光學(xué)電流互感器測量多端 差動中一次側(cè)電流值，將所測得電流值進(jìn)行多端差動保護(hù)計算，從而獲得多端差動保護(hù)判 據(jù)，判定保護(hù)系統(tǒng)是否啟動，其特征在于：該方法步驟如下：
[0008] S1.在多端差動保護(hù)線路中安裝光學(xué)電流互感器替代傳統(tǒng)電磁式電流互感 器測量一次側(cè)電流值，由光學(xué)電流互感器特性可知，測得的多端電流值為全波形電流 L·、L· …i'
[0009] S2.將所測得的多端電流值·*·行相加和模值相加分別作為差動保 護(hù)的動作電流和制動電流，將所得到的多端差動保護(hù)動作電流和制動電流在時間Τ內(nèi)做積 分；
[0010] 步驟S2中所得到積分式分別為：

[0013] 其中太、么·* ·太為多端電流值，T為積分時長；
[0014] S3.所得到的兩個積分式用作多端差動保護(hù)判據(jù)，當(dāng)滿足多端差動保護(hù)判據(jù)時啟 動多端差動保護(hù)，若不滿足其中任一式子，保護(hù)不動作。
[0015] 步驟S1中通過光學(xué)電流互感器直接得到的偏轉(zhuǎn)角Θ與被測電流}成比例，并且能 夠完全直接的反應(yīng)被測電流的全波形，故而直接用偏轉(zhuǎn)角Θ進(jìn)行多端差動保護(hù)的計算。
[0016] 步驟S2中獲得的全波形電流無需濾波，直接進(jìn)行多端差動保護(hù)動作電流和制動 電流的計算；得到的動作電流和制動電流需要在不大于動作電流波形及制動電流波形的 1/2工頻周期波形Τ內(nèi)進(jìn)行積分運算，滿足多端差動保護(hù)的速動性。
[0017] 步驟S3中的多端差動保護(hù)判據(jù)為：
[0020] 優(yōu)點和效果：
[0021] 本發(fā)明所述的光學(xué)電流互感器應(yīng)用于多端差動保護(hù)的方法具有如下優(yōu)點：
[0022] 本發(fā)明將光學(xué)電流互感器應(yīng)用于多端差動保護(hù)中，光學(xué)電流互感器具有良好的暫 態(tài)特性，可以通過偏轉(zhuǎn)角Θ直接準(zhǔn)確得到瞬時值電流值從而進(jìn)行瞬時值差動保護(hù)計算。并 且這種瞬時值差動保護(hù)算法比較于常規(guī)電磁式電流互感器需要提取工頻信號進(jìn)行計算的 方法，可以更加快速的測量計算差動保護(hù)判據(jù)，從而達(dá)到快速檢測保護(hù)內(nèi)部是否存在故障 的目的。提高了差動保護(hù)的速動性和準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0023] 圖1是光學(xué)電流互感器安裝在多端差動保護(hù)示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 本發(fā)明提出一種光學(xué)電流互感器應(yīng)用于多端差動保護(hù)新方法，將光學(xué)電流互感器 應(yīng)用于多端差動保護(hù)中，替代常規(guī)電磁式電流互感器。不同于常規(guī)電磁式電流互感器提取 工頻分量作為特征量，光學(xué)電流互感器能夠完全保真地反映一次側(cè)電流的全波形，基于磁 光效應(yīng)原理的光學(xué)電流互感器通過測得的偏轉(zhuǎn)角Θ來獲得多端電流瞬時值，將測得的電 流值直接進(jìn)行差動保護(hù)計算，所得計算結(jié)果作為差動保護(hù)判據(jù)，判斷保護(hù)區(qū)域內(nèi)線路原件 是否故障。
[0025] 該方法步驟如下：
[0026] 光學(xué)電流互感器測量電流實現(xiàn)方法為：根據(jù)磁光效應(yīng)原理，線偏振光在與其平行 的外界磁場的作用下通過磁光介質(zhì)時，其偏振面將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角Θ可以表示為：
[0028] 其中，u。為法拉第磁光材料的磁導(dǎo)率；V是磁光材料的費爾得常數(shù)；點為作用于磁 光材料的磁場強度；L為通過磁光材料偏振光的光程長度。由于式（1)中磁場強度&是由 電流}產(chǎn)生，故而得到：
[0030] 其中N為線偏振光環(huán)繞電流的路數(shù)，f為被測的電流值。由上式可知，uQ、V、N均為 常數(shù)，Θ與所測電流}成比例，故而可以通過得到偏轉(zhuǎn)角Θ來直接反應(yīng)各測量點的全波形 電流。
[0031] 將所測得的全波形電流進(jìn)行如下計算：將得到的各端全波形電流分別進(jìn)行相加和 模值相加得到動作電流及制動電流，并在不大于動作電流波形及制動電流波形的1/2工頻 周期波形T內(nèi)對所得到的值做積分。
[0032] 其公式為：
[0035] 其中I,f2 & ,..1為多端電流值，T為積分時間。
[0036]根據(jù)傳統(tǒng)差動保護(hù)可知，將式（3)、式（4)做比，即為多端差動保護(hù)判據(jù)。檢測區(qū)內(nèi) 是否出現(xiàn)故障。將故障信息傳遞給多端差動保護(hù)決策單元，啟動保護(hù)。采用全光纖差動保 護(hù)系統(tǒng)，保證電流值的同步傳輸，保證系統(tǒng)正常穩(wěn)定無差運行。
[0037] 實施例1 :
[0038] 步驟一：在多端線路中安裝光學(xué)電流互感器測量一次側(cè)電流，如圖1所示。經(jīng)上述 公式推導(dǎo)可知：Θ=kl，通過偏轉(zhuǎn)角得到全波形電流。
[0039] 步驟二：將所得到的各端全波形電流進(jìn)行差動保護(hù)計算并在一個較短的時間T內(nèi) 做積分，具體計算方法結(jié)合圖1所示。圖1中由0CT1，0CT2, 0CT3, 0CT4測得的電流值為 TVi，/，取矛只分時'間Τ為云力作電'流：波形和制云力電'流波形的1/4I，頻周期波形 時間。得到差動保護(hù)相關(guān)式子：
[0042] 步驟三：根據(jù)多端電流差動保護(hù)判據(jù)可知，將得到的值做比。具體計算方法為：

[0045] 若滿足上述二式，則多端差動保護(hù)動作。若不滿足其中任何一式，保護(hù)不動作。通 過以上步驟完成光學(xué)電流互感器在多端差動保護(hù)中的新方法。
[0046] 結(jié)論：
[0047] 本發(fā)明所述的光學(xué)電流互感器應(yīng)用于多端差動保護(hù)的方法，通過將光學(xué)電流互感 器應(yīng)用于多端差動保護(hù)，有效提高差動保護(hù)的速動性和可靠性。
【主權(quán)項】
1. 一種光學(xué)電流互感器應(yīng)用于多端差動保護(hù)的方法，通過光學(xué)電流互感器測量多端差 動中一次側(cè)電流值，將所測得電流值進(jìn)行多端差動保護(hù)計算，從而獲得多端差動保護(hù)判據(jù)， 判定保護(hù)系統(tǒng)是否啟動，其特征在于：該方法步驟如下：51. 在多端差動保護(hù)線路中安裝光學(xué)電流互感器替代傳統(tǒng)電磁式電流互感器 測量一次側(cè)電流值，由光學(xué)電流互感器特性可知，測得的多端電流值為全波形電流 52. 將所測得的多端電流值進(jìn)行相加和模值相加分別作為差動保護(hù)的 動作電流和制動電流，將所得到的多端差動保護(hù)動作電流和制動電流在時間T內(nèi)做積分； 步驟S2中所得到積分式分別為：其中為多端電流值，T為積分時長；53. 所得到的兩個積分式用作多端差動保護(hù)判據(jù)，當(dāng)滿足多端差動保護(hù)判據(jù)時啟動多 端差動保護(hù)，若不滿足其中任一式子，保護(hù)不動作。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)電流互感器應(yīng)用于多端差動保護(hù)的方法，其特征在于： 步驟Sl中通過光學(xué)電流互感器直接得到的偏轉(zhuǎn)角Θ與被測電流}成比例，并且能夠完全直 接的反應(yīng)被測電流的全波形，故而直接用偏轉(zhuǎn)角Θ進(jìn)行多端差動保護(hù)的計算。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)電流互感器應(yīng)用于多端差動保護(hù)的方法，其特征在于： 步驟S2中獲得的全波形電流無需濾波，直接進(jìn)行多端差動保護(hù)動作電流和制動電流的計 算；得到的動作電流和制動電流需要在不大于動作電流波形及制動電流波形的1/2工頻周 期波形T內(nèi)進(jìn)行積分運算，滿足多端差動保護(hù)的速動性。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)電流互感器應(yīng)用于多端差動保護(hù)的方法，其特征在于： 步驟S3中的多端差動保護(hù)判據(jù)為：
【專利摘要】本發(fā)明屬于繼電保護(hù)領(lǐng)域，是將光學(xué)電流互感器應(yīng)用于多端差動保護(hù)的一種新的方法。解決了新型光學(xué)電流互感器應(yīng)用于多端差動保護(hù)中如何進(jìn)行差動保護(hù)計算的問題。利用法拉第磁光效應(yīng)原理的光學(xué)電流互感器可以完全保真的反應(yīng)一次測電流的全波形，從而可以進(jìn)行全波性電流多端差動保護(hù)計算。通過這種新型差動保護(hù)計算可以提高差動保護(hù)的速動性和可靠性。
【IPC分類】H02H7/26
【公開號】CN105356429
【申請?zhí)枴緾N201510847971
【發(fā)明人】于同偉, 朱思彤, 盧巖, 田豐源, 周家旭, 李鵬里, 史松杰
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月27日