《變斜率的比率差動保護方法》是南京南瑞繼保電氣有限公司於2002年8月26日申請的發明專利，該專利的申請號為021381704，公布號為CN1402400，公布日為2003年3月12日，發明人是沈全榮、鄭玉平、李九虎、沈國榮、嚴偉。
《變斜率的比率差動保護方法》比率差動的動作特性採用變斜率比率制動曲線，採用諧波開放判據，起始就帶制動，在動作方程下進行動作：起始比率差動斜率，定值範圍為0～0.10，一般取0.05；最大比率差動斜率，定值範圍為0.30～0.70，一般取0.5。為防止在TA飽和時差動保護的誤動，增加了“異步法TA飽和判別”的措施。該發明由於一開始就帶制動，差動保護動作特性較好地與差流不平衡電流配合，因此差動起始定值可以安全地降低；提高了發電機、變壓器內部輕微故障時保護的靈敏度，尤其是機組起停過程中（45～55赫茲）內部輕微故障差動保護的靈敏度；可以防止區外故障TA不一致造成的誤動。
2014年11月6日，《變斜率的比率差動保護方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
基本介紹
- 中文名：變斜率的比率差動保護方法
- 公布號：CN1402400
- 公布日：2003年3月12日
- 申請號：021381704
- 申請日：2002年8月26日
- 申請人：南京南瑞繼保電氣有限公司
- 地址：江蘇省南京市蔡家巷
- 發明人：沈全榮、鄭玉平、李九虎、沈國榮、嚴偉
- 分類號：H02H7/045、H02H7/06
- 代理機構：南京知識律師事務所
- 學校類別：發明專利
- 代理人：陳建和
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
繼電保護裝置是電網包括發電機、變壓器等大型裝置安全運行的重要部件，發電機、變壓器固定斜率的比率差動保護是保護髮電機、變壓器內部故障的一種方法。
2002年8月前，發電機、變壓器固定斜率的比率差動保護存在以下問題：1）發電機、變壓器差動保護普遍採用P級TA，區外故障TA不平衡電流大（尤其在非同期合閘時），固定斜率的比率差動保護，不能很好的與TA不平衡電流變化配合。2）為防止區外故障TA不一致等情況下的誤動，固定斜率的比率差動保護通常採取提高差動起始定值及提高制動斜率的方法，降低了發電機內部輕微故障的靈敏度。
發明內容
專利目的
《變斜率的比率差動保護方法》的目的是：提供一種新的變斜率的比率差動的原理，使差動制動特性曲線較好地與差流不平衡電流配合，可靠降低差動起始定值，在區內故障時保證最大的靈敏度，在區外故障時可以躲過暫態不平衡電流，提高機組內部故障的靈敏度，同時採取有效的措施防止在TA飽和時差動保護的誤動，提高變斜率比率差動的可靠性。
技術方案
《變斜率的比率差動保護方法》的目的是這樣實現的：比率差動的動作特性採用變斜率比率制動曲線（如圖2.1）。合理整定Kb11和Kb12的定值，採用諧波開放判據，起始就帶制動，可靠降低差動起始定值，增加區內故障的靈敏區，減少區外故障的誤動區。
為防止在TA飽和時差動保護的誤動，增加“異步法TA飽和判別”的措施。
該發明的的動作方程如下：下述方程中：Id：差動電流；Ir：制動電流；Icdqd：為差動電流起動定值；Ie：發電機額定電流。
I1，I2，I3，I4：分別為各側電流；比率制動係數定義：
Kb1：比率差動制動係數；Kb1r：為比率差動制動係數增量；Kb11：起始比率差動斜率，定值範圍為0～0.10；Kb12：最大比率差動斜率，定值範圍為0.30～0.70；N：最大比率制動係數時的制動電流倍數。
改善效果
1、由於一開始就帶制動，差動保護動作特性較好地與差流不平衡電流配合，因此差動起始定值可以安全地降低；
2、提高了發電機、變壓器內部輕微故障時保護的靈敏度，尤其是機組起停過程中（45～55赫茲）內部輕微故障差動保護的靈敏度；
3、可以防止區外故障TA不一致造成的誤動。
附圖說明
圖1為該發明變斜率比率差動的動作特性；
圖2為該發明變斜率和常規比率差動動作特性比較；
圖3為該發明變斜率比率差動邏輯框圖。
權利要求
1、《變斜率的比率差動保護方法》其特徵是比率差動的動作特性採用變斜率比率制動曲線，採用諧波開放判據，起始就帶制動，動作方程如下：
其中：Id：差動電流；Ir：制動電流；Icdqd：為差動電流起動定值；Ie：發電機額定電流；I1，I2，I3，I4：分別為各側電流；比率制動係數定義：Kb1：比率差動制動係數；Kb1r：為比率差動制動係數增量；Kb11：起始比率差動斜率，定值範圍為0～0.10；Kb12：最大比率差動斜率，定值範圍為0.30～0.70；n：最大比率制動係數時的制動電流倍數。
2、由權利要求1所述的變斜率的比率差動保護方法，其特徵是Kb11：起始比率差動斜率，定值範圍為0～0.10，一般取0.05；Kb12：最大比率差動斜率，定值範圍為0.30～0.70，一般取0.5。
實施方式
圖1中說明了該發明的動作特性。該發明和常規比率差動動作特性比較如圖2所示：圖2中將給出常規曲線，易誤區被該發明克服。
由圖中可以發現，和常規比率差動相比，變斜率比率差動的制動曲線能夠很好的和TA不平衡電流曲線配合，差動的起始定值降低了，動作區域上多了兩塊靈敏動作區，少了一塊易誤動區。該發明的邏輯框圖：Kb11：起始比率差動斜率，定值範圍為0～0.10，一般取0.05；Kb12：最大比率差動斜率，定值範圍為0.30～0.70，一般取0.5；N：最大比率制動係數時的制動電流倍數，取5-10。
為防止在TA飽和時差動保護的誤動，增加“異步法TA飽和判別”的措施如下：在區內故障、區內故障TA飽和時，使差動保護快速動作，在區外故障及區外故障TA飽和的情況下可靠制動，不會誤動。能可靠判別各側TA暫態不一致或飽和。
在區內故障的時候，發電機、變壓器差動的差電流和制動電流的工頻變化量是幾乎同時出現的。在區外故障的時候，如果發電機、變壓器差動各側TA沒有飽和，這時候只有制動電流的工頻變化量在故障瞬間出現，差電流是不會變化的。如果區外嚴重故障並導致TA飽和，在故障發生瞬間t0時刻，制動電流的工頻變化量也會同步出現，但此時由於TA還沒有飽和，則差電流的工頻變化量不會出現；而在t1時刻TA飽和的時候，制動電流的工頻變化量才出現。
由以上分析，根據差電流和制動電流的工頻變化量是否同步出現來判別是區外故障還是區內故障，如果同步出現，判為區內故障，不投抗飽和算法，使差動保護快速動作；如果制動電流的工頻變化量先出現，發電機的差電流變化量後出現判為區外故障，投入抗TA飽和算法，下式中兩式同時滿足，投入TA飽和判據，可以正確區分得TA飽和時間：5毫秒左右。使發電機、變壓器差動保護不誤動。
區外故障判別判據：ΔIr＞Ith1，dI＜Ith2；ΔIr：制動電流工頻變化量；dI：差電流工頻變化量；Ith1，Ith2：分別為制動電流和差電流的工頻變化量的判斷門檻。
抗TA飽和判據或算法是：此為常規的方法，即利用變壓器、發電機差電流中諧波含量和波形特徵來識別電流互感器的飽和。
該發明又達到：區內故障、區內故障TA飽和，差動保護快速動作，不受飽和影響；區外故障，投入TA抗飽和判據，差動保護不會誤動；允許TA飽和最快時間：5毫秒；判據簡單實用，可靠性高。
結論：《變斜率的比率差動保護方法》首次將變比率差動原理引入到發電機、變壓器差動保護中，利用該原理和邏輯實現的微機發電機變壓器保護提高了發電機、變壓器內部故障時保護的靈敏度，可以防止區外故障、TA斷線，TA暫態不一致等異常工況下造成的誤動。
榮譽表彰
2014年11月6日，《變斜率的比率差動保護方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
