线路电流差动保护自适应CT变比的方法
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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。
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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