一种反时限延时继电保护方法发明专利

专利名称：一种反时限延时继电保护方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202011205700.6

专利申请（专利权）人：许继电气股份有限公司,许继集团有限公司
权利人地址：河南省许昌市许继大道1298号

专利发明（设计）人：陈海龙,徐立明,肖志刚,刘志文,张红跃,邓茂军,袁宇霞,徐玉洁,董世军

专利摘要：本发明公开了一种反时限延时继电保护方法，包括：设置数据块M；判断对电流模拟量进行采样计算得到的发电机二次负荷的电流幅值I是否大于反时限启动值反时限基准电流Ip，若电流幅值I大于反时限基准电流Ip，则启动保护，计算程序运行一周期间隔时间Δti，并计算当前电流幅值为I时的反时限对应的保护动作时间t；将数据块M平均t等分为#imgabs0#计算出数据块消减值ρ，当数据块消减值ρ≤0时，反时限继电保护动作,输出跳闸继电器出口跳闸或告警。本发明能够解决现有的反时限保护实现方法的缺陷，减少CPU的计算负载，提高反时限继电保护的计算速度及时间精度。

主权利要求：
1.一种反时限延时继电保护方法，其特征在于，包括：设置数据块M；
判断对电流模拟量进行采样计算得到的发电机二次负荷的电流幅值I是否大于反时限启动值反时限基准电流Ip，若电流幅值I大于反时限基准电流Ip，则启动保护，计算程序运行一周期间隔时间Δti，并计算当前电流幅值为I时的反时限对应的保护动作时间t；
将数据块M平均分成t等份，每份表示为M/t；
计算出数据块消减值ρ，当数据块消减值ρ≤0时，反时限继电保护动作,输出跳闸继电器出口跳闸或告警；
其中，ρ按照如下公式进行计算，
2.根据权利要求1所述的反时限延时继电保护方法，其特征在于，其中，M的容量取值为M＝100000000。
3.根据权利要求1所述的反时限延时继电保护方法，其特征在于，其中，t按照如下公式进行计算，其中K为反时限保护时间常数，A为散热常数，C为反时限指数。 说明书 : 一种反时限延时继电保护方法技术领域[0001] 本发明涉及电力系统继电保护技术领域，特别涉及一种反时限延时继电保护方法。背景技术[0002] 反时限是指保护的动作时间与动作量的大小成反比。当流过继电器的动作量越大时，其动作时间就越短；反之动作时间就长。这种动作时限方式称为反时限，具有这一特性的继电器称为反时限继电器。[0003] 反时限原理的保护装置在电力系统中应用广泛，例如发电机定子过负荷保护、发电机负序过负荷保护、发电机励磁绕组过负荷保护以及发电机和变压器的过激磁保护等都用到了反时限元件。[0004] 根据国际电工委员会IEC的规定，通用的反时限特性的表达式为: 式中：t‑‑为反时限保护动作时间的理论值；K‑‑反时限保护时间常数；Ip‑‑反时限保护基准电流；A‑‑为散热常数；C‑‑为反时限指数。[0005] 目前反时限实现常用的方法:直接数据存储法、曲线拟合法、神经网络法等。直接数据存储法的原理是把过流继电器的i(电流)‑t(时间)离散数据表事先放在ROM中,实测电流采用求累加和形式模拟电子式过流反时限的积分电路对过流的积分过程,通过查表求出实测过流电流值允许的过流延时,再减去已经历的过流时间,就能控制反时限过流保护的动作时间，缺点是整定数据表的电流步长越小,占用内存越多，当实测电流落在表中任意2个电流之间时,还需要用线性插值计算对应的过流延时。曲线拟合法通常是用一个较为简单的N阶多项式来拟合反时限过流整定表,通常将反时限计算延时事先计算成表放在ROM中,采用查表来获取对应的延时，计算程序较简单,但花费时间比较长。神经网络法最适合处理无法建立数学模型的非线性问题,对于反时限特性这样的典型非线性问题,神经网络实现可以获得满意的过流保护特性，然而嵌入式实现较复杂,增加系统实现的开销和难度。现有的方法主要是提供了一种反时限特性公式中的指数运算的方法，进而根据反时限公式计算出对应的延时，并未提供反时限延时的实现方法。发明内容[0006] 有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种反时限延时继电保护方法，能够解决现有的反时限保护实现方法的缺陷，减少CPU的计算负载，提高反时限继电保护的计算速度及时间精度。[0007] 本发明实施例提供了一种反时限延时继电保护方法，包括：[0008] 设置数据块M。[0009] 判断对电流模拟量进行采样计算得到的发电机二次负荷的电流幅值I是否大于反时限启动值反时限基准电流Ip，若电流幅值I大于反时限基准电流Ip，则启动保护，计算程序运行一周期间隔时间Δti，并计算当前电流幅值为I时的反时限对应的保护动作时间t。[0010] 将数据块M平均t等分为[0011] 计算出数据块消减值ρ，当数据块消减值ρ≤0时，反时限继电保护动作,输出跳闸继电器出口跳闸或告警。[0012] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，M的容量取值为M＝100000000。[0013] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，按照如下公式进行计算，[0014][0015] 其中K为反时限保护时间常数，A为散热常数，C为反时限指数。[0016] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，ρ按照如下公式进行计算，[0017][0018] 本发明实施例的有益效果是：[0019] 本发明利用具有浮点数据处理单元CPU，按照反时限公式计算反时限延时，采用数据块消减法实现反时限延时时间计时，不需额外的硬件资源存储表格数据，可适用不同的反时限公式。本方法不仅计算量小，而且精度高，完全满足反时限延时误差不超过1％或40ms的精度要求。解决了现有的反时限保护实现方法的缺陷，减少CPU的计算负载，提高反时限继电保护的计算速度及时间精度。附图说明[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。[0021] 下面结合附图和具体实施方式对本发明的反时限延时继电保护方法作进一步的详细描述。[0022] 图1为本发明反时限延时继电保护方法的流程图；[0023] 图2为本发明反时限延时继电保护方法的数据块消减法示意图。具体实施方式[0024] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。[0025] 下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。[0026] 请参照图1和图2，本发明的第一个实施例提供一种反时限延时继电保护方法，包括：[0027] 设置数据块M。[0028] 判断对电流模拟量进行采样计算得到的发电机二次负荷的电流幅值I是否大于反时限启动值反时限基准电流Ip，若电流幅值I大于反时限基准电流Ip，则启动保护，计算程序运行一周期间隔时间Δti，并计算当前电流幅值为I时的反时限对应的保护动作时间。[0029] 将数据块M平均t等分为[0030] 计算出数据块消减值ρ，当数据块消减值ρ≤0时，反时限继电保护动作,输出跳闸继电器出口跳闸或告警。[0031] 其中，M的容量取值为M＝100000000。[0032] 其中，按照如下公式进行计算，[0033][0034] 其中K为反时限保护时间常数，A为散热常数，C为反时限指数。[0035] 其中，ρ按照如下公式进行计算，[0036][0037] 请参照图1至图2，本发明的第二个实施例提供一种反时限延时继电保护方法的实测应用，对于发电机定子，其过负荷保护反时限特性为 其中反时限保护时间常数K＝5，初始电流I＝0.5A，散热常数α＝0，反时限基准电流Ip＝0.5，结果如下：[0038] (1)当施加电流幅值I＝0.8A时，对应的保护动作时间的理论值t＝3.21s，实际测量t＝3.23s，误差为20ms，0.62％；[0039] (2)当施加电流幅值I＝1A时，对应的保护动作时间的理论值t＝1.67s，实际测量t＝1.69s，误差为20ms，1.2％；[0040] (3)当施加电流幅值I＝1.2A时，对应的保护动作时间的理论值t＝1.05s，实际测量t＝1.08s，误差为30ms，2.86％；[0041] (4)当施加电流幅值I＝1.4A时，对应的保护动作时间的理论值t＝0.731s，实际测量t＝0.738s，误差为7ms，0.96％；[0042] (5)当施加电流幅值I＝2A时，对应的保护动作时间的理论值t＝0.333s，实际测量t＝0.35s，误差为17ms，5.1％。[0043] 本方法实现的反时限继电保护反时限延时方法计算量小而且精度高，完全满足反时限延时误差不超过1％或40ms的精度要求。[0044] 本发明实施例旨在保护一种反时限延时继电保护方法，具备如下效果：[0045] 本发明利用具有浮点数据处理单元CPU，按照反时限公式计算反时限延时，采用数据块消减法实现反时限延时时间计时，不需额外的硬件资源存储表格数据，可适用不同的反时限公式。本方法不仅计算量小，而且精度高，完全满足反时限延时误差不超过1％或40ms的精度要求。解决了现有的反时限保护实现方法的缺陷，减少CPU的计算负载，提高反时限继电保护的计算速度及时间精度。[0046] 应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

专利地区：河南

专利申请日期：2020-11-02

专利公开日期：2024-06-18

专利公告号：CN114447876B