專利名稱：數(shù)字式距離繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字式距離繼電器，在流過負(fù)載電流的電力系統(tǒng)中，在故障發(fā)生地的電阻發(fā)生故障時(shí)，提高測(cè)量到故障發(fā)生地為止的阻抗的距離繼電器的測(cè)量精度。
在現(xiàn)有的流過負(fù)載電流的電力系統(tǒng)中，預(yù)先假設(shè)在故障發(fā)生地的電阻發(fā)生故障時(shí)所產(chǎn)生的阻抗測(cè)量誤差，來調(diào)整阻抗的方式，在距離繼電器方式中被采用。這時(shí)，在輸電端子處呈現(xiàn)出伴隨著前述故障發(fā)生地的電阻，阻抗的電抗分量變小的所謂延長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間(オ—，バ リ—チover reach)的趨勢(shì)，相反地，在用電端子處，會(huì)呈現(xiàn)電抗分量變大的所謂縮短動(dòng)作時(shí)間(ァングリ—チunder reach)的趨勢(shì)。
但是，距離繼電器的設(shè)置端子，并不一定固定在輸電端或使用端，實(shí)際上，通常要考慮在假定的系統(tǒng)的條件下所能發(fā)生的前述誤差的最大值，來進(jìn)行阻抗調(diào)整。
圖2表示作為本發(fā)明的對(duì)象的數(shù)字式距離繼電器的設(shè)置情況。在該圖中，將經(jīng)過變流器2從輸電線1來的負(fù)載電流IL與故障電流I的疊加后的電流(I＋I(xiàn)L)、及經(jīng)過變壓器3將電壓V變換到規(guī)定的電平，導(dǎo)入到數(shù)字式距離繼電器中。在該圖中的電壓V為由到故障發(fā)生地為止的輸電線阻抗(R＋jX)產(chǎn)生的電壓降部分以及由通過故障發(fā)生地F的故障發(fā)生地電阻RA流過的故障電流I/C(C故障電流的分流比)產(chǎn)生的故障發(fā)生地電壓VF構(gòu)成。其關(guān)系由下面的公式(1)表示。
V＝R·(I＋I(xiàn)L)＋jX·(I＋I(xiàn)L)＋(VF＝)RA·I/C…(1)(這里，j為復(fù)數(shù)的虛數(shù)單位)在(1)式中，故障發(fā)生地的電壓VF成為距離繼電器的阻抗測(cè)量誤差的主要原因。(1)式可置換成下面的形式。
V/(I＋I(xiàn)L)＝Zry＝R＋jX＋(RA/C)/(1＋I(xiàn)L/I)…(2)∵ZF＝(RA/C)/(1＋I(xiàn)L/I)＝rf＋jxf在(2)式中，下劃線部分的阻抗為阻抗測(cè)量誤差。其情況示于圖3。
在圖中，F(xiàn)B相當(dāng)于(2)式的RA/C，F(xiàn)A為繼電器所觀察到的故障發(fā)生地的阻抗，相當(dāng)于(2)式中的下劃線部分。
此外，F(xiàn)A與FB的大小的比例為|IL/I|，F(xiàn)A與FB的相位差δ表示負(fù)載電流相對(duì)于故障電流I的超前相位部分。同時(shí)，該相位差δ一定、大小|IL/I|變化時(shí)繼電器所觀察到的阻抗Zry的軌跡為圖中的圓。它是以線段FB＝(RA/C)為弦，圓周角(π－δ)＝∠FAB為恒定的圓。
圖中的繼電器所觀察到的阻抗測(cè)量誤差的電阻分量rf、電抗分量xf由下式表示。
Re[V·(I＋I(xiàn)L)*]＝R·|I＋L|^2＋Re[VF·(I＋I(xiàn)L)*]Re[Zry]＝R＋Re[VF·(I＋I(xiàn)L)*]/|I＋I(xiàn)L|^2…(3)Im[V·(I＋I(xiàn)L)*]＝X·|I＋I(xiàn)L|^2＋I(xiàn)m[VF·(I＋I(xiàn)L)*]Im[Zry]＝X＋I(xiàn)m[VF·(I＋I(xiàn)L)*]/|I＋I(xiàn)L|^2…(4)上式的下劃線部分為阻抗測(cè)量誤差(rf＋jxf)。這里，在一般的兩個(gè)向量A，B之間，在數(shù)學(xué)上下述關(guān)系式成立[A·B*]＝|A|·|B|·exp(j(θ＝θA－θB))Im[A·B*]|A|·|B|·sin(θ)，Re[A·B*]＝|A|·|B|·cos(θ)(這里，*號(hào)共軛復(fù)數(shù)，θ向量A相對(duì)于向量B的超前相位)。考慮(3)式、(4)式的數(shù)學(xué)意義，當(dāng)相對(duì)于用于測(cè)量繼電器的阻抗的電流，故障發(fā)生地電壓VF滯后時(shí)，xf為負(fù)，繼電器測(cè)量的電抗Xry比到實(shí)際故障發(fā)生地為止的線路的電抗X小，呈延長(zhǎng)動(dòng)作的形式。反之，當(dāng)故障發(fā)生地電壓VF超前時(shí)，xf為正，測(cè)量值大于線路的電抗，呈現(xiàn)縮短動(dòng)作的形式。
從以上的說明中可以看出，在負(fù)載電流流過的狀態(tài)下發(fā)生伴隨有故障發(fā)生地的電阻的故障時(shí)，測(cè)量到故障發(fā)生地點(diǎn)為止的阻抗的數(shù)字式距離繼電器的測(cè)量誤差，因負(fù)載電流的方向及大小，其狀況有很大的變化。但實(shí)際情況是，從系統(tǒng)的運(yùn)用狀態(tài)及假定故障發(fā)生地的電阻的大小計(jì)算出該測(cè)量誤差的最大值，通過數(shù)字式距離繼電器進(jìn)行調(diào)整。
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)字式距離繼電器，在故障發(fā)生地的電壓相位與流過故障發(fā)生地的的故障電流相位基本上相同的條件下，檢測(cè)出測(cè)量距離繼電器阻抗的電流與和前述故障發(fā)生地電流的相位具有大致相同相位關(guān)系的電流的相位差，通過與該相位差連動(dòng)、逐次決定距離繼電器的動(dòng)作特性，防止距離繼電器的延長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間和縮短動(dòng)作時(shí)間。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的數(shù)字式距離繼電器，在規(guī)定的周期內(nèi)對(duì)電力系統(tǒng)的輸電線的電壓、電流進(jìn)行取樣、根據(jù)由電阻，電抗等構(gòu)成的輸電線的線路方程式測(cè)量到故障發(fā)生地的阻抗，檢測(cè)是否處于規(guī)定的區(qū)域內(nèi)，其特征為，該數(shù)字式距離繼電器由以下部分構(gòu)成計(jì)算正相序電阻分量Rcal，正相序電抗分量Xcal的第一機(jī)構(gòu)；存儲(chǔ)檢測(cè)出故障的規(guī)定時(shí)間之前的負(fù)載電流的第二機(jī)構(gòu)；提取與流過故障發(fā)生地的故障電流的相位具有相等相位關(guān)系的電流的第三機(jī)構(gòu)；檢測(cè)前述第三機(jī)構(gòu)所獲得的電流的相位相對(duì)于直接計(jì)算前述正相序電阻分量、正相序電抗分量的電流的相位滯后還是超前的第四機(jī)構(gòu)；使用在前述第四機(jī)構(gòu)獲得的相位關(guān)系中與所述兩個(gè)電流的相位差成比例的值，判斷前述距離繼電器的動(dòng)作的第五機(jī)構(gòu)；第六機(jī)構(gòu)，當(dāng)檢測(cè)前述第二機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的負(fù)載電流的流動(dòng)方向?yàn)檩斔碗姷姆较驎r(shí)，將前述正相序阻抗以規(guī)定的電阻分量、電抗分量為基準(zhǔn)，判斷是否處于規(guī)定的區(qū)域內(nèi)的動(dòng)作特性、和前述第五機(jī)構(gòu)的動(dòng)作特性的共同的區(qū)域作為動(dòng)作區(qū)域；當(dāng)檢測(cè)前述第二機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的負(fù)載電流的流動(dòng)方向?yàn)榻邮茈姷姆较驎r(shí)，將前述正相序阻抗以規(guī)定的電阻分量、電抗分量為基準(zhǔn)點(diǎn)，判斷是否處于規(guī)定的區(qū)域內(nèi)的動(dòng)作特性與前述第五機(jī)構(gòu)的動(dòng)作特性中的任何一個(gè)的動(dòng)作區(qū)域作為動(dòng)作區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明，在測(cè)量從繼電器設(shè)置點(diǎn)到故障發(fā)生地點(diǎn)的輸電線的阻抗，判斷其是否處于動(dòng)作區(qū)域內(nèi)的方法中，在流過負(fù)載電流、發(fā)生伴有故障發(fā)生地點(diǎn)的電阻的故障時(shí)，即使產(chǎn)生阻抗測(cè)量誤差，通過逐次地修正繼電器的動(dòng)作特性修正該測(cè)量誤差。也能夠使繼電器正常地進(jìn)行動(dòng)作。
本發(fā)明的數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第三機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在發(fā)生短路故障時(shí)，提取出從發(fā)生故障的電流中減去前述第二機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的負(fù)載電流后的電流；在發(fā)生接地故障時(shí)，提取出零相序電流。
根據(jù)本發(fā)明，提取出的電流為與故障發(fā)生地點(diǎn)的故障電流相位基本上相同的電流。在短路時(shí)將從繼電器輸入電流中刪除負(fù)載電流的電流作為與故障電流相當(dāng)?shù)碾娏鳎辉诎l(fā)生接地故障時(shí)，將零相序電流作為相當(dāng)于故障電流的電流。
本發(fā)明的數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第三機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在發(fā)生短路故障時(shí)，將發(fā)生故障時(shí)的電流與規(guī)定的基準(zhǔn)電學(xué)量的內(nèi)積值IVpc、外積值IVps除以前述基準(zhǔn)電學(xué)量的大小|Vp|后所得到的值，分別對(duì)內(nèi)積值、外積值減去將把前述第二機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的負(fù)載電流與同一時(shí)刻M的前述基準(zhǔn)電學(xué)量的內(nèi)積值(ILVpc)M及外積值(ILVps)M除以該時(shí)刻的前述基準(zhǔn)電學(xué)量的大小|VpM|以后所得到的值，進(jìn)行提取，即將電學(xué)量{(IVpc)/|Vp|－(ILVpc)M/|VpM|}，{(IVps)/|Vp|－(ILVps)M/|VpM|)提取出來。
根據(jù)本發(fā)明，在發(fā)生短路故障時(shí)，將故障發(fā)生前的負(fù)載電流以故障電流發(fā)生前后相位未發(fā)生大的變化的正相序電壓為基準(zhǔn)分成同相分量(內(nèi)積值)與正交分量(外積值)進(jìn)行存儲(chǔ)，對(duì)于發(fā)生故障時(shí)與負(fù)載電流疊加的電流，也以正相序電壓為基準(zhǔn)計(jì)算同相分量與正交分量，對(duì)于各個(gè)分量從發(fā)生故障時(shí)的電流中扣除在故障發(fā)生前所存儲(chǔ)的負(fù)載電流分量，將故障發(fā)生地點(diǎn)的電流分成與正相序電壓同相序的分量和正交的分量提取出來。
本發(fā)明的數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第四機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在發(fā)生短路故障時(shí)，根據(jù)所述的發(fā)生故障時(shí)的電流與規(guī)定的基準(zhǔn)電學(xué)量的內(nèi)積值Ivpc、外積值Ivps及電學(xué)量{(IVpc)/|Vp|－(ILVpc)M/|VpM|}、{(IVps)/|Vp|－(ILVps)M/|VpM|}，計(jì)算出Ipc＝{(IVps)/|Vp|－(ILVps)M/|VpM|}·(IVpc)/|Vp|－{(IVpc)/|Vp|－(ILVpc)M/|VpMI}·(IVps)/|Vp|Ips＝{(IVpc)/|Vp|－(ILVpc)M/|VpM|}·(IVpc)/|Vp|＋{(IVps)/|Vp|-(ILVps)M/|VpM|}·(IVps)/|Vp|通過將電學(xué)量Ipc與Ips相對(duì)比，檢測(cè)出前述發(fā)生故障時(shí)的電流的相位相對(duì)于與流過所述的第三機(jī)構(gòu)的故障發(fā)生地點(diǎn)的故障電流的相位具有相等的相位關(guān)系的電流的相位是滯后還是超前，其中，下劃線部分表示發(fā)生故障前的負(fù)載電流相對(duì)于基準(zhǔn)電壓的同相分量、正交分量。
根據(jù)本發(fā)明，如果檢測(cè)出發(fā)生短路故障，從測(cè)量發(fā)生故障時(shí)的阻抗的繼電器的電流中如下面的公式所示扣除故障發(fā)生前的負(fù)載電流，計(jì)算出與發(fā)生故障的地點(diǎn)的電流相當(dāng)?shù)碾娏髋c繼電器電流的內(nèi)積值，外積值，求出如圖3所示的FA與FB之間的相位角θ的正切值(tan(θ))。
<內(nèi)積值>與故障電流相當(dāng)?shù)碾娏髋c繼電器測(cè)量阻抗時(shí)使用的電流(與負(fù)載電流的疊加)Ipc＝IF·cos(θ＝θF－θi)＝{IVps)/|Vp|－(ILVps)M/|VpM|}·(IVpc)/|Vp|－{(IVpc)/|Vp|－(ILVpc)M/|VpM|}·(IVps)/|Vp|…(7)<外積值>與故障電流相當(dāng)?shù)碾娏髋c繼電器測(cè)量阻抗時(shí)使用的電流(與負(fù)載電流的疊加)Ips＝IF·sin(θ＝θF－θi)＝{(IVpc)/|Vp|－(ILVpc)M/|VpM|)·(IVpc)/|Vp|＋{(IVps)/|Vp|－(ILVps)M/|VpM|}·(IVps)/|Vp|(8)tan(θ)＝Ipc/Ips …(9)通過知道上述關(guān)系，可以檢測(cè)出在發(fā)生故障時(shí)的電流相對(duì)于與流過故障發(fā)生地點(diǎn)的故障電流相當(dāng)?shù)碾娏鞯南辔皇浅斑€是滯后。
本發(fā)明的數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第四機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在發(fā)生短路故障時(shí)，通過將直接計(jì)算電阻分量、電抗分量的電流和與該電流相位相同的規(guī)定時(shí)間前的電流的差分電流的外積值與內(nèi)積值相對(duì)比，檢測(cè)前述發(fā)生故障時(shí)的電流的相位相對(duì)于與流過所述的第三機(jī)構(gòu)的故障發(fā)生地點(diǎn)的故障電流的相位具有相同相位關(guān)系的電流的相位是滯后還是超前。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)檢測(cè)出短路故障時(shí)，計(jì)算出直接計(jì)算電阻分量、電抗分量的電流I與規(guī)定時(shí)間前的電流(相當(dāng)于負(fù)載電流IL)之間的差分電流ΔI＝I—IL(瞬時(shí)值)和電流I的內(nèi)積值、外積值，求出圖3所示的FA與FB之間的相位角θ的正切值(tan(θ))。
(ΔI·I)c＝|ΔI·I|·cos(θ)(ΔI·I)s＝|ΔI·I|·sin(θ)tan(θ)＝(ΔI·I)s/(ΔI·I)c…(10)通過知道上述關(guān)系，可以檢測(cè)出發(fā)生故障時(shí)的電流和與流過故障發(fā)生地點(diǎn)的故障電流相當(dāng)?shù)碾娏鞯南辔皇浅斑€是滯后。
本發(fā)明的數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第四機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在發(fā)生接地故障時(shí)，在接地相序的電流ia上加上將零相序電流iO乘以與輸電線阻抗的零相序電阻分量和正相序電阻分量之比成比例的值kr所得到的電阻分量零相序補(bǔ)償電流(kr－1)·iO，得到電流Ir＝(ia＋(kr－1)·iO)進(jìn)而得到與零相序電流的外積值(IO·Ir)s；在接地相序電流ia上加上將零相序電流iO乘以與輸電線阻抗的零相序電抗分量和正相序電抗分量的比值成比例的值kx所得到的電抗分量零相序補(bǔ)償電流(kx－1)·iO，得到電流Ix＝(ia＋(kx－1)·iO)，進(jìn)而得到與零相序電流的內(nèi)積值(IO·Ix)c，將外積值(IO·Ir)s和內(nèi)積值(IO·Ix)c進(jìn)行對(duì)比，檢測(cè)前述發(fā)生故障時(shí)電流的相位相對(duì)于和流過所述的第3結(jié)構(gòu)的故障發(fā)生地點(diǎn)的故障電流的相位具有相同相位關(guān)系的電流的相位是滯后還是超前。
根據(jù)本發(fā)明，如果檢測(cè)出接地故障，作為計(jì)算出電阻分量、電抗分量的電流，采用在接地相電流ia上加上于零相序電流iO上乘以輸電線阻抗的零相序電阻分量與正相序電阻分量之比的比例值kr所得到的電阻分量零相序補(bǔ)償電流(kr－1)·iO的電流值Ir＝(iO＋(kr－1)·iO)，計(jì)算出與零相序電流的外積值(IO·Ir)s，進(jìn)而，計(jì)算出在接地相電流ia上加上零相序電流iO乘以與輸電線阻抗的零相序電抗分量與正相序電抗分量之比成比例的值kx所得到的電抗分量零相序補(bǔ)償電流(kr－1)·iO，計(jì)算電流Ix＝(ia＋(kr－1)·iO)與零相序電流的內(nèi)積值(IO·Ix)c，將前述外積值(IO·Ir)s與內(nèi)積值(IO·Ix)c相對(duì)比，求出圖3所示的FA與FB之間的相位角θ的正切(tan(θ))值。
(IO·Ix)c＝|IO·Ix|·cosθ(IO·Ix)s＝|IO·Ix|·sinθtan(θ)＝(IO·Ix)s/(IO·Ix)c…(11)
通過知道上述關(guān)系，可以檢測(cè)出測(cè)量到達(dá)故障發(fā)生地點(diǎn)為止的電阻分量與電抗分量的故障電流Ir，Ix比流過故障發(fā)生地點(diǎn)的故障電流iO的相位是超前還是滯后。
本發(fā)明的數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第五機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在發(fā)生短路故障時(shí)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電阻分量Rs、電抗分量Xs和所述的第1機(jī)構(gòu)直接計(jì)算出的電阻分量Rcal、電抗分量Xcal及所述的電學(xué)量Ipc及Ips，判斷電抗分量(Xcal－Xs)與電阻分量(Rcal－Rs)之比和前述電學(xué)量Ips與電學(xué)量Tpc的比值(Tps/Ipc)乘以預(yù)先設(shè)定的常數(shù)所得到的值的大小，在比較的結(jié)果為小時(shí)進(jìn)行動(dòng)作，在比較的結(jié)果為大時(shí)不動(dòng)作。
根據(jù)本發(fā)明，如果檢測(cè)出短路故障，借助該短路相之間的電學(xué)量，分別計(jì)算出到達(dá)故障地點(diǎn)為止的電阻分量Rcal，電抗分量Xcal，由預(yù)先設(shè)定的電阻分量Rs，電抗分量Xs與電學(xué)量Ips，Ipc，根據(jù)下式，對(duì)繼電器動(dòng)作進(jìn)行判斷，當(dāng)滿足下式時(shí)判斷為繼電器動(dòng)作。
Xcal－Xs＜＝{Ips/Ipc}·k·(Rcal－Rs)…(12)(k預(yù)先設(shè)定的常數(shù))此外，當(dāng)然也可以用下式替代上式(12)Ipc·(Xcal－Xs)＜＝k·Ipc·(Rcal－Rs) …(13)這里，常數(shù)k＝1.0＋ε，其中，當(dāng)設(shè)定為大于圖4中所示的θ的計(jì)算值時(shí)，ε位于＋側(cè)，而當(dāng)設(shè)定為小于θ的計(jì)算值時(shí)，ε位于一側(cè)。其情況式于圖4。
在圖4中，F(xiàn)A表示θ的計(jì)算值，k＞1.0的實(shí)線表示有測(cè)量值延長(zhǎng)動(dòng)作的傾向，k＜1.0的實(shí)線表示將其設(shè)定為有比測(cè)量值延長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間的傾向。
通過從上述與故障發(fā)生地點(diǎn)電流相當(dāng)?shù)碾娏骷皽y(cè)量繼電器的阻抗的電流，計(jì)算出它們之間的電流相位角的關(guān)系，實(shí)時(shí)地修正距離繼電器的阻抗測(cè)量誤差。
本發(fā)明的數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第五機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在發(fā)生接地故障時(shí)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電阻分量Rs，電抗分量Xs和所述的第1機(jī)構(gòu)直接計(jì)算的電阻分量Rcal、電抗分量Xcal以及內(nèi)積值(IO·Ix)c及外積值(IO·Ir)s，判斷電抗分量(Xcal－Xs)與電阻分量(Rcal－Rs)之比和前述內(nèi)積值(IO·Ix)c與外積值(IO·Ir)s之比((IO·Ir)s/(IO·Ix)c)乘以預(yù)先設(shè)定的常數(shù)所得到的值之間的大小，在比較的結(jié)果為小時(shí)進(jìn)行動(dòng)作，在比較的結(jié)果為大時(shí)不動(dòng)作。
根據(jù)本發(fā)明，在檢測(cè)出發(fā)生接地故障時(shí)，借助零相序補(bǔ)償?shù)碾娏鳎謩e計(jì)算出直到故障發(fā)生地點(diǎn)的電阻分量Rcal，電抗分量Xcal，由預(yù)先設(shè)定的電阻分量Rs，電抗分量Xs以及電學(xué)量(IO·Ix)c及(IO·Ir)s根據(jù)下式判斷繼電器的動(dòng)作，當(dāng)滿足下式時(shí)，判斷為繼電器動(dòng)作。
Xcal－Xs＝{(IO·Ir)s/(IO·Ix)c}·k·(Rcal－Rs)(15)這里，和常數(shù)K＝1.0＋ε一樣，設(shè)定為比圖4所示的θ的計(jì)算值大時(shí)，ε位于＋側(cè)，當(dāng)設(shè)定為小于θ的計(jì)算值時(shí)，ε位于一側(cè)。其情況如圖4所示。
通過由上述與故障發(fā)生地點(diǎn)的電流相當(dāng)?shù)碾娏骷皽y(cè)量阻抗的電流，計(jì)算出它們之間的電流的相位關(guān)系，可實(shí)時(shí)地修正距離繼電器的阻抗測(cè)量誤差。
本發(fā)明的數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第六機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在檢測(cè)出第二機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的負(fù)載電流的流動(dòng)方向?yàn)檩斔碗姷姆较驎r(shí)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電阻分量Rs、電抗分量Xs及第1機(jī)構(gòu)直接計(jì)算出的電阻分量Rcal，電抗分量Xcal，通過電抗分量(Xcal－Xs)與電阻分量(Rcal－Rs)之比與預(yù)先設(shè)定的常數(shù)的大小的比較進(jìn)行動(dòng)作判斷的結(jié)果，及在第五機(jī)構(gòu)進(jìn)行的判斷結(jié)果，都為動(dòng)作時(shí)，判定為動(dòng)作；當(dāng)檢測(cè)出第二機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的負(fù)載電流的流動(dòng)方向?yàn)榻邮茈姷姆较驎r(shí)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電阻分量Rs、電抗分量Xs及第1機(jī)構(gòu)直接計(jì)算出來的電阻分量Rcal、電抗分量Xcal，通過電抗分量(Xcal－Xs)與電阻分量(Rcal－Rs)之比與預(yù)先設(shè)定的常數(shù)的大小的比較進(jìn)行動(dòng)作判斷的結(jié)果，及在第五機(jī)構(gòu)進(jìn)行的動(dòng)作判斷結(jié)果，在其中的任何一個(gè)結(jié)果判斷為動(dòng)作時(shí)，判斷為動(dòng)作。
根據(jù)本發(fā)明，在第六機(jī)構(gòu)中，其結(jié)構(gòu)為，在檢測(cè)出第二機(jī)構(gòu)中存儲(chǔ)的負(fù)載電流的流動(dòng)方向?yàn)檩斔碗姷姆较驎r(shí)，如圖5所示，把預(yù)先設(shè)定的電阻分量Rs，電抗分量Xs與數(shù)字式距離繼電器直接計(jì)算出來的電阻分量Rcal，電抗分量Xcal，用電抗分量(Xcal－Xs)，與電阻分量(Rcal－Rs)之比用預(yù)先設(shè)定的常數(shù)α進(jìn)行動(dòng)作判斷的結(jié)果的動(dòng)作區(qū)域，即，圖5直線NF的下部區(qū)域和第五機(jī)構(gòu)的動(dòng)作判斷結(jié)果的動(dòng)作區(qū)，即，圖5中直線FM下部區(qū)域的共同區(qū)域，判定為動(dòng)作區(qū)域，或者，當(dāng)檢測(cè)出在第二機(jī)構(gòu)中存儲(chǔ)的負(fù)載電流的流動(dòng)方向?yàn)橛秒姺较驎r(shí)，由圖6所示的預(yù)先設(shè)定的電阻分量Rs，電抗分量Xs與數(shù)字式距離繼電器直接計(jì)算出來的電阻分量Rcal，電抗分量Xcal，用電抗分量(Xcal－Xs)與電阻分量(Rcal－Rs)之比用預(yù)先設(shè)定的常數(shù)α的大小進(jìn)行動(dòng)作判斷的結(jié)果的動(dòng)作區(qū)域，即，圖6中的直線NF的下部區(qū)域，以及在第五機(jī)構(gòu)的動(dòng)作判定結(jié)果的動(dòng)作區(qū)域，即，圖6的直線FL的下部的區(qū)域的兩個(gè)區(qū)域被判定為動(dòng)作區(qū)域，在故障前的負(fù)載電流的流動(dòng)方向，切換動(dòng)作特性。
本發(fā)明的數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第六機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電阻分量Rs、電抗分量Xs與第1機(jī)構(gòu)直接計(jì)算出來的電阻分量Rcal、電抗分量Xcal，在計(jì)算出的電阻分量Rcal小于前述設(shè)定值Rs時(shí)，通過電抗分量(Xcal－Xs)與電阻分量(Rcal－Rs)的比值與預(yù)先設(shè)定的常數(shù)的大小比較進(jìn)行動(dòng)作判斷，在前述算出的Rcal大于或等于前述設(shè)定值Rs時(shí)，采用第五機(jī)構(gòu)的動(dòng)作判斷結(jié)果。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1、為表示本發(fā)明的實(shí)施形式的結(jié)構(gòu)圖。
圖2、表示本發(fā)明的數(shù)字式距離繼電器的設(shè)置情況。
圖3、為表示作為本發(fā)明的對(duì)象的阻抗測(cè)量的矢量關(guān)系的圖示。
圖4、為將作為本發(fā)明的對(duì)象的特性表示在R—X平面上的圖示。
圖5、為將作為本發(fā)明的對(duì)象的特性表示在R—X平面上的圖示。
圖6、為將作為本發(fā)明的對(duì)象的特性表示在R—X平面上的圖示。
圖7、為本發(fā)明的數(shù)字式距離繼電器的結(jié)構(gòu)圖。
圖8、為用于說明本發(fā)明的第二機(jī)構(gòu)的矢量圖。
圖9、為用于說明本發(fā)明的第三機(jī)構(gòu)的矢量圖。
圖10、表示用于說明本發(fā)明的第三機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖11、為用于說明本發(fā)明的第三機(jī)構(gòu)在發(fā)生短路故障上的結(jié)構(gòu)的圖示。
圖12、為用于說明本發(fā)明的第四機(jī)構(gòu)在發(fā)生短路故障上的結(jié)構(gòu)的圖示。
圖13、為說明本發(fā)明的第四機(jī)構(gòu)的相位關(guān)系的矢量圖。
圖14、為用于說明本發(fā)明的第四機(jī)構(gòu)在發(fā)生短路故障上的結(jié)構(gòu)的圖示。
圖15、為說明構(gòu)成本發(fā)明的第三機(jī)構(gòu)的其它實(shí)施例的效果的圖示。
圖16、為說明構(gòu)成本發(fā)明的第三機(jī)構(gòu)其它實(shí)施例的構(gòu)成方法的圖示。
圖17、一條線接地時(shí)的對(duì)稱分量等效回路。
圖18、用于說明本發(fā)明的效果的圖示。
圖19、用于說明本發(fā)明的效果的圖示。
圖20、用于說明本發(fā)明的效果的圖示。
圖21、用于說明本發(fā)明的效果的圖示。
圖22、用于說明本發(fā)明的效果的圖示。
圖23、用于說明本發(fā)明的效果的圖示。
圖7為用于說明本發(fā)明的輸電線用數(shù)字式距離繼電器的實(shí)施形式的硬件的結(jié)構(gòu)圖。在圖中，1為作為保護(hù)對(duì)象的輸電線，2為變流器，3為變壓器，4為將變流器2的電流輸出與變壓器3的電壓輸出進(jìn)行輸入并變換成適當(dāng)電平的輸入變換器。5為分別對(duì)從輸入變換器4輸出的電流、電壓輸出分別進(jìn)行取樣。并保持取樣的保持回路，6為把從取樣保持回路5輸出的模擬數(shù)據(jù)的電流、電壓輸出變換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬—數(shù)字變換回路，7為存儲(chǔ)故障前后的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)回路，8為用前述電流、電壓數(shù)據(jù)在規(guī)定的周期內(nèi)進(jìn)行運(yùn)算處理，并進(jìn)行數(shù)字式距離繼電器動(dòng)作判斷以及進(jìn)行發(fā)送出斷路跳閘指令判斷的運(yùn)算回路(CPU)，9為輸出作為數(shù)字式距離繼電器的動(dòng)作判斷結(jié)果的I/O接口回路。
圖1是表示圖7中所示的由運(yùn)算回路8進(jìn)行數(shù)字式距離繼電器10的動(dòng)作判斷的內(nèi)容的圖示。第一機(jī)構(gòu)11利用輸電線的線路方程式測(cè)量到達(dá)故障發(fā)生地點(diǎn)的電阻分量Rcal，電抗分量Xcal，其具體的算法的詳細(xì)例子在文獻(xiàn)IEEE Transaction of PowerDelivery，Vol.4，No.4，October 1989 p2025-2031中進(jìn)行了描述。此外，第二機(jī)構(gòu)12存儲(chǔ)故障發(fā)生前的電流即故障發(fā)生前流過的負(fù)載電流。作為該負(fù)載電流的大小及相位的存儲(chǔ)方法，是將該相的負(fù)載電流與該相的基準(zhǔn)的正相序電壓的內(nèi)積值和外積值除以正相序電壓的大小，其存儲(chǔ)方法如下面的公式(16)，(17)所示。
內(nèi)積值為{|IL|·|Vp|·cos(θL)}/|Vp|＝{(iL/dt)m·vpn－(iL/dt)n·vpm}|Vp|…(16)外積值為{|IL|·|Vp|·sin(θL)}/|Vp|＝{iLn·vpm－iLm·vpn}/|Vp|…(17)θL正相序電壓Vp基準(zhǔn)的電流超前相位角負(fù)載電流IL的瞬時(shí)值(時(shí)刻tm)iLm，IL的差分值(iL/dt)m
正相序電壓Vp的瞬時(shí)值，以a相基準(zhǔn)為例Vpm＝(vam－vOm)＋j(vbm－vcm)/√3vam，vbm，vcm，voma才目，b才目，c相，零相j與90度超前相位相當(dāng)?shù)奶幚怼?br> 其關(guān)系示于圖8。與正相序基準(zhǔn)電壓同相的分量OA為負(fù)荷電流OC(IL)的內(nèi)積值，正交分量OB為外積值。
第三機(jī)構(gòu)13用于提取與故障發(fā)生地點(diǎn)電流相當(dāng)?shù)碾娏?，是用于提取與圖2的故障發(fā)生地電流I/C相當(dāng)?shù)碾娏鞯臋C(jī)構(gòu)。
進(jìn)而，第四個(gè)機(jī)構(gòu)14為檢測(cè)在第三機(jī)構(gòu)13中提取的與故障發(fā)生地點(diǎn)的電流相當(dāng)?shù)碾娏骷皽y(cè)量數(shù)字式距離繼電器10的阻抗的電流之間的相位關(guān)系的機(jī)構(gòu)。圖9表示將測(cè)量數(shù)字式距離繼電器的阻抗的電流Iry作為OA，將與故障發(fā)生地點(diǎn)的電流相當(dāng)?shù)碾娏鞴作為OF時(shí)，它們與各個(gè)負(fù)荷電流IL的關(guān)系。由該圖的Iry和IF檢測(cè)出它們之間的相位角θ。
第五機(jī)構(gòu)15是以數(shù)字式距離繼電器的預(yù)先設(shè)定的Rs、Xs為基準(zhǔn)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)以和前述相位θ成比例的傾斜的直線作為動(dòng)作界限的動(dòng)作特性的機(jī)構(gòu)。
進(jìn)而，第六機(jī)構(gòu)為，根據(jù)第二機(jī)構(gòu)計(jì)算出的內(nèi)積值判定負(fù)載電流為輸送電或接受電，在輸送電時(shí)，通過預(yù)先設(shè)定的Rs、Xs，將以預(yù)先設(shè)定的傾斜的直線作為動(dòng)作界限的動(dòng)作特性區(qū)域和用前述第五機(jī)構(gòu)決定的動(dòng)作特性區(qū)的共同的動(dòng)作區(qū)域作為動(dòng)作區(qū)域，在接受電時(shí)，通過預(yù)先設(shè)定Rs、Xs，以預(yù)先設(shè)定的傾斜的直線作為動(dòng)作界限的動(dòng)作特性區(qū)域以及由前述第五機(jī)構(gòu)15決定的動(dòng)作特性區(qū)域的兩個(gè)區(qū)域之和的區(qū)域作為動(dòng)作區(qū)域的機(jī)構(gòu)。
圖10是對(duì)本發(fā)明的提取與故障發(fā)生地點(diǎn)的電流量相當(dāng)?shù)碾娏髁康牡谌龣C(jī)構(gòu)13的說明圖。其結(jié)構(gòu)為，在發(fā)生短路故障時(shí)，從用于測(cè)量數(shù)字式距離繼電器的阻抗的電流中刪除與負(fù)載電流相當(dāng)?shù)墓收习l(fā)生前存儲(chǔ)的電流，在發(fā)生接地故障時(shí)，提取出零相序電流。
圖11為在圖10所示的短路故障時(shí)，以正相序電壓為基準(zhǔn)，求出故障發(fā)生前后的電流的同相分量及正交分量，從發(fā)生故障時(shí)的電流中的同相分量及正交成分中，分別刪除發(fā)生故障前的電流的相同成分。這里，以正相序電壓為基準(zhǔn)，是由于利用了在故障發(fā)生前后，正相序電壓的相位不發(fā)生大的變化的性質(zhì)。此外，對(duì)于這種正相序的性質(zhì)，在特開平8—19169號(hào)公報(bào)中已有記載。
圖12是用于說明本發(fā)明的檢測(cè)和故障發(fā)生地點(diǎn)的電流相當(dāng)?shù)碾娏髋c測(cè)量數(shù)字式距離繼電器的阻抗的電流之間的相位關(guān)系的機(jī)構(gòu)的圖示。在發(fā)生短路故障時(shí)，和發(fā)生故障的地點(diǎn)的電流相當(dāng)?shù)碾娏鞯恼嘈螂妷夯鶞?zhǔn)同相的分量IFc、正交分量IFs用下式表示。
IFc＝|IF|·cos(θF)＝{(IVpc)/|Vp|－(ILVpc)M/|VpM|}IFs＝|IF|·sin(θF)＝{(IVps)/|Vp|－(ILVps)M/|VpM|} …(18)(θFIF比正相序電壓Vp基準(zhǔn)超前的相位)此外，測(cè)量數(shù)字式距離繼電器的阻抗的電流與正相序電壓基準(zhǔn)同相的分量Iryc、正交分量Irys用下式表示。
Iryc＝|Iry|·cos(θry)＝(IVpc)/|Vp|Irys＝|Iry|·sin(θry)＝(IVps)/|Vp|…(19)(θryIry比正相序電壓Vp基準(zhǔn)超前的相位)從而，與故障電流相當(dāng)?shù)碾娏鱅F及測(cè)量數(shù)字式距離繼電器的阻抗的電流Try之間的相位差θ＝θF－θry由下面的公式(20)求出。
Ips＝|IF|·|Iry|sin(θF－θry)＝|IF|sin(θF)·|Iry|cos(θry)－|IF|cos(θF)·|Iry|sin(θry)＝{(IVps)/|Vp|－(ILVps)M/|VpM|}·(IVpc)/|Vp|－{((IVpc)/|Vp|－(ILVpc)M/|VpM|}·(IVps)/|Vp|Ipc＝|IF|·|Iry|cos(θF－θry)＝|IF|cos(θF)·|Iry|cos(θry)＋|IF|sin(θF)·|Iry|sin(θry)
＝{(IVpc)/|Vp|－(ILVpc)M/|VpM|}·(IVpc)/|Vp|＋{((IVps)/|Vp|－(ILVps)M/|VpM|}·(IVps)/|Vp|…(20)圖13表示上式中θ＝θF－θry與IF及Iry的關(guān)系。
圖14為用于說明檢測(cè)測(cè)量本發(fā)明的數(shù)字式距離繼電器的阻抗的電流I與相同相序的規(guī)定時(shí)間前的電流IL的差分電流ΔI的相位關(guān)系的機(jī)構(gòu)。此外，電流I與規(guī)定時(shí)間前的電流IL的瞬時(shí)值的關(guān)系示于圖15。圖15的(a)表示，測(cè)量數(shù)字式距離繼電器阻抗的電流的瞬時(shí)值I是與故障電流相當(dāng)?shù)乃矔r(shí)值iF與負(fù)載電流iL的疊加量i＝iF＋11，在故障發(fā)生前，其負(fù)載電流為iL。圖15(b)表示從電流i中扣除故障發(fā)生前的負(fù)載電流iL的電流。即，與故障發(fā)生地點(diǎn)的電流相當(dāng)?shù)碾娏鳌?br> 圖16為在發(fā)生接地故障時(shí)，用于檢測(cè)作為本發(fā)明的數(shù)字式距離繼電器的阻抗的電流、電阻分量零相序補(bǔ)償電流Ir與電抗分量零相序補(bǔ)償電流Ix，及與故障發(fā)生地點(diǎn)的電流相當(dāng)?shù)牧阆嘈螂娏鞯南辔魂P(guān)系的第四機(jī)構(gòu)14的說明圖。發(fā)生接地故障時(shí)的電壓V經(jīng)由輸電線的電阻R，電抗X及故障發(fā)生地點(diǎn)的電阻RF用下式表示。
V＝R·Ir＋jX·Ix＋RF·IF…(21)這里，IF作為流過故障發(fā)生地點(diǎn)的電流，在發(fā)生一條線接地的故障時(shí)，如圖17所示，正相序、反相序、零相序?qū)ΨQ分量電流相等。進(jìn)而，在正相序回路中，負(fù)載電流疊加在設(shè)置數(shù)字式距離繼電器的端子的電流上，而零相序回路，則不受負(fù)載電流的影響，所以從零相序回路的故障發(fā)生地點(diǎn)觀察時(shí)，兩個(gè)端子的阻抗角大致相等。因此，流過故障發(fā)生地點(diǎn)的零相序電流與輸入到數(shù)字式距離繼電器的零相序電流的相位基本上相等。在這種假設(shè)條件下，從上式中可以導(dǎo)出如下的關(guān)系成立。Im[V·Ir*]＝X·Im[jIx·Ir*]＋RF·Im[IF·Ir*]Xry＝Im[V·Ir*]/Im[jIx·Ir*]＝X＋RF·Im[IF·Ir*]/Im[jIx·Ir*]Xf＝RF·Im[IF·Ir*]/Im[jIx·Ir*] …(22)Re[V·Ix*]＝R·Re[Ir·Ix*]＋RF·Re[IF·Ix*]Rry＝Re[V·Ix*]/Re[Ir·Ix*]＝R＋RF·Re[IF·Ix*]/Re[Ir·Ix*]rF＝RF·Re[IF·Ix*]/Re[Ir·Ir*] …(23)在上式中，作為相當(dāng)于故障發(fā)生地點(diǎn)的電流IF的電流，采用輸入到數(shù)字式距離繼電器中的零相序電流IO。
推斷故障發(fā)生地點(diǎn)電阻的阻抗相位角，由下面的公式定義，在R，X平面表示時(shí)，其關(guān)系如圖18所示。tan(θ)＝xF/rF{Im[IF·Ix*]/Im[jIx·Ir*]}/{Re[IF·Ix*]/Re[Ir·Ix*]}＝|Ir/Ix|·sin(θF－θr)/cos(θF－θx)＝(IO/CO·Ir)s/(IO/CO·Ix)c…(24)∵|IF·Ir|·sin(θF－θr)＝Im[IF·Ir*]＝(IO/CO·Ir)s|IF·Ix|·cos(θF－θx)＝Re[IF·Ix*]＝(IO/CO·Ix)c(CO流過零相序電流的繼電器設(shè)置端子的分流比，假設(shè)基本上為實(shí)數(shù))這里，如果采用零相序電流IO作為相當(dāng)于故障發(fā)生地點(diǎn)的電流IF，可檢測(cè)出上述的相位θ。
圖19表示使用本發(fā)明的電學(xué)量Ipc與電學(xué)量Ips，對(duì)第一機(jī)構(gòu)算出的電阻Rcal、電抗Xcal以及由預(yù)先設(shè)定的常數(shù)Rs、Xs所確定的規(guī)定的動(dòng)作特性進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)所需的特性的機(jī)構(gòu)的說明圖。動(dòng)作判別式如下式所示，為直線特性。
Xcal－Xs＜k·tan(θ)·(Rcal－Rs)…(25)∵tan(θ)＝Ips/Ipck為預(yù)先設(shè)定的常數(shù)，k＜1的特性為該圖中FA所示的直線，k＞1的特性為FB所示的直線特性。
圖20為表示使用本發(fā)明的電學(xué)量(IO·Ir)s及電學(xué)量(IO·Ix)c，對(duì)由數(shù)字式距離繼電器直接算出的電阻分量Rcal及電抗Xcal以及預(yù)先設(shè)定的常數(shù)Rs、Xs所確定的規(guī)定的動(dòng)作特性進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)所需的特性的機(jī)構(gòu)的說明。動(dòng)作判別式如下式所示，為直線特性。
Xcal－Xs＜k·tan(θ)·(Rcal－Rs)…(26)∵tan(θ)＝(IO·Ir)s/(IO·Ix)ck為預(yù)先設(shè)定的常數(shù)，k＜1的特性為該圖中FA所示的直線，k＞1的特性為FB所示的直線特性。
圖21為表示本發(fā)明的故障發(fā)生前流過的負(fù)載電流為輸送電的方向時(shí)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作特性的機(jī)構(gòu)。此外，圖22為表示故障發(fā)生前流過的負(fù)載電流為接受電的方向時(shí)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作特性的機(jī)構(gòu)。
圖23表示這樣一種機(jī)構(gòu)，當(dāng)?shù)谝粰C(jī)構(gòu)算出的電阻分量Rcal、電抗分量Xcal中的Rcal小于預(yù)先設(shè)定的Rs時(shí)，將所需的動(dòng)作特性作為下式所表示的圖中的C區(qū)域，C區(qū)域Xcal－Xs＜α·(Rcal－Rs)如果Rcal大于Rs時(shí)，所需的動(dòng)作特性作為下式表示的D區(qū)域，來實(shí)現(xiàn)動(dòng)作特性。
D區(qū)域Xcal－Xs＜k·tan(θ)·(Rcal－Rs)如上面所說明的，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于把發(fā)生故障時(shí)流過的負(fù)載電流及故障發(fā)生地點(diǎn)的阻抗所造成的距離繼電器的阻抗電流測(cè)量誤差，通過逐次根據(jù)該誤差的大小來修正距離繼電器的動(dòng)作特性，可以實(shí)現(xiàn)抑制延長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間、縮短動(dòng)作時(shí)間等造成的不正確的動(dòng)作的數(shù)字式距離繼電器。
權(quán)利要求
1.數(shù)字式距離繼電器，在規(guī)定的周期內(nèi)對(duì)電力系統(tǒng)的輸電線的電壓、電流進(jìn)行取樣、根據(jù)由電阻，電抗等構(gòu)成的輸電線的線路方程式測(cè)量到故障發(fā)生地的阻抗，檢測(cè)是否處于規(guī)定的區(qū)域內(nèi)，其特征為，該數(shù)字式距離繼電器由以下部分構(gòu)成計(jì)算正相序電阻分量Rcal，正相序電抗分量Xcal的第一機(jī)構(gòu)；存儲(chǔ)檢測(cè)出故障的規(guī)定時(shí)間之前的負(fù)載電流的第二機(jī)構(gòu)；提取與流過故障發(fā)生地的故障電流的相位具有相等相位關(guān)系的電流的第三機(jī)構(gòu)；檢測(cè)前述第三機(jī)構(gòu)所獲得的電流的相位相對(duì)于直接計(jì)算前述正相序電阻分量、正相序電抗分量的電流的相位滯后還是超前的第四機(jī)構(gòu)；使用在前述第四機(jī)構(gòu)獲得的相位關(guān)系中與所述兩個(gè)電流的相位差成比例的值，判斷前述距離繼電器的動(dòng)作的第五機(jī)構(gòu)；第六機(jī)構(gòu)，當(dāng)檢測(cè)前述第二機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的負(fù)載電流的流動(dòng)方向?yàn)檩斔碗姷姆较驎r(shí)，將前述正相序阻抗以規(guī)定的電阻分量、電抗分量為基準(zhǔn)，判斷是否處于規(guī)定的區(qū)域內(nèi)的動(dòng)作特性、和前述第五機(jī)構(gòu)的動(dòng)作特性的共同的區(qū)域作為動(dòng)作區(qū)域；當(dāng)檢測(cè)前述第二機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的負(fù)載電流的流動(dòng)方向?yàn)榻邮茈姷姆较驎r(shí)，將前述正相序阻抗以規(guī)定的電阻分量、電抗分量為基準(zhǔn)點(diǎn)，判斷是否處于規(guī)定的區(qū)域內(nèi)的動(dòng)作特性與前述第五機(jī)構(gòu)的動(dòng)作特性中的任何一個(gè)的動(dòng)作區(qū)域作為動(dòng)作區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第三機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在發(fā)生短路故障時(shí)，提取出從發(fā)生故障的電流中減去前述第二機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的負(fù)載電流后的電流；在發(fā)生接地故障時(shí)，提取出零相序電流。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第三機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在發(fā)生短路故障時(shí)，將發(fā)生故障時(shí)的電流與規(guī)定的基準(zhǔn)電學(xué)量的內(nèi)積值IVpc、外積值IVps除以前述基準(zhǔn)電學(xué)量的大小|Vp|后所得到的值，分別對(duì)內(nèi)積值、外積值減去將把前述權(quán)利要求2所述的第二機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的負(fù)載電流與同一時(shí)刻M的前述基準(zhǔn)電學(xué)量的內(nèi)積值(ILVpc)M及外積值(ILVps)M除以該時(shí)刻的前述基準(zhǔn)電學(xué)量的大小|VpM|以后所得到的值，進(jìn)行提取，即將電學(xué)量{(IVpc)/|Vp|-(ILVpc)M/|VpM|}，{(IVps)/|Vp|－(ILVps)M/|VpM|}提取出來。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第四機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在發(fā)生短路故障時(shí)，根據(jù)從權(quán)利要求3中所述的發(fā)生故障時(shí)的電流與規(guī)定的基準(zhǔn)電學(xué)量的內(nèi)積值Ivpc、外積值Ivps及電學(xué)量{(IVpc)/|Vp|－(ILVpc)M/|VpM|}、{(IVps)/|Vp|－(ILVps)M/|VpM|}，計(jì)算出Ipc＝{(IVps)/|Vp|－(ILVps)M/|=VpM|}·(IVpc)/|Vp|－{(IVpc)/|Vp|－(ILVpc)M/|VpM|}·(IVps)/|Vp|Ips＝{(IVpc)/|Vp|－(ILVpc)M/|VpM|}·(IVpc)/|Vp|＋{(IVps)/|Vp|－(ILVps)M/|VpM|}·(IVps)/|Vp|通過將電學(xué)量Ipc與Ips相對(duì)比，檢測(cè)出前述發(fā)生故障時(shí)的電流的相位相對(duì)于與流過前述權(quán)利要求1所述的第三機(jī)構(gòu)的故障發(fā)生地點(diǎn)的故障電流的相位具有相等的相位關(guān)系的電流的相位是滯后還是超前，其中，下劃線部分表示發(fā)生故障前的負(fù)載電流相對(duì)于基準(zhǔn)電壓的同相分量、正交分量。
5.如權(quán)利要求1所述數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第四機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在發(fā)生短路故障時(shí)，通過將直接計(jì)算電阻分量、電抗分量的電流和與該電流相位相同的規(guī)定時(shí)間前的電流的差分電流的外積值與內(nèi)積值相對(duì)比，檢測(cè)前述發(fā)生故障時(shí)的電流的相位相對(duì)于與流過前述權(quán)利要求1所述的第三機(jī)構(gòu)的故障發(fā)生地點(diǎn)的故障電流的相位具有相同相位關(guān)系的電流的相位是滯后還是超前。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第四機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在發(fā)生接地故障時(shí)，在接地相序的電流ia上加上將零相序電流iO乘以與輸電線阻抗的零相序電阻分量和正相序電阻分量之比成比例的值kr所得到的電阻分量零相序補(bǔ)償電流(kr－1)·iO，得到電流Ir＝(ia＋(kr－1)·iO)進(jìn)而得到與零相序電流的外積值(IO·Ir)s；在接地相序電流ia上加上將零相序電流iO乘以與輸電線阻抗的零相序電抗分量和正相序電抗分量的比值成比例的值kx所得到的電抗分量零相序補(bǔ)償電流(kx－1)·iO，得到電流Ix＝(ia＋(kx－1)·iO)，進(jìn)而得到與零相序電流的內(nèi)積值(IO·Ix)c，將外積值(IO·Ir)s和內(nèi)積值(IO·Ix)c進(jìn)行對(duì)比，檢測(cè)前述發(fā)生故障時(shí)電流的相位相對(duì)于和流過前述權(quán)利要求1所述的第3結(jié)構(gòu)的故障發(fā)生地點(diǎn)的故障電流的相位具有相同相位關(guān)系的電流的相位是滯后還是超前。
7.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第五機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在發(fā)生短路故障時(shí)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電阻分量Rs、電抗分量Xs和權(quán)利要求1所述的第1機(jī)構(gòu)直接計(jì)算出的電阻分量Rcal、電抗分量Xcal及權(quán)利要求4所述的電學(xué)量Ipc及Ips，判斷電抗分量(Xcal－Xs)與電阻分量(Rcal－Rs)之比和前述電學(xué)量Ips與電學(xué)量Tpc的比值(Tps/Ipc)乘以預(yù)先設(shè)定的常數(shù)所得到的值的大小，在比較的結(jié)果為小時(shí)進(jìn)行動(dòng)作，在比較的結(jié)果為大時(shí)不動(dòng)作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第五機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在發(fā)生接地故障時(shí)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電阻分量Rs，電抗分量Xs和權(quán)利要求1所述的第1機(jī)構(gòu)直接計(jì)算的電阻分量Rcal、電抗分量Xcal以及權(quán)利要求6所述的內(nèi)積值(IO·Ix)c及外積值(IO·Ir)s，判斷電抗分量(Xcal－Xs)與電阻分量(Rcal－Rs)之比和前述內(nèi)積值(IO·Ix)c與外積值(IO·Ir)s之比((IO·Ir)s/(IO·Ix)c)乘以預(yù)先設(shè)定的常數(shù)所得到的值之間的大小，在比較的結(jié)果為小時(shí)進(jìn)行動(dòng)作，在比較的結(jié)果為大時(shí)不動(dòng)作。
9.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第六機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在檢測(cè)出權(quán)利要求1所述的第二機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的負(fù)載電流的流動(dòng)方向?yàn)檩斔碗姷姆较驎r(shí)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電阻分量Rs、電抗分量Xs及權(quán)利要求1所述的第1機(jī)構(gòu)直接計(jì)算出的電阻分量Rcal，電抗分量Xcal，通過電抗分量(Xcal－Xs)與電阻分量(Rcal－Rs)之比與預(yù)先設(shè)定的常數(shù)的大小的比較進(jìn)行動(dòng)作判斷的結(jié)果，及在權(quán)利要求7或權(quán)利要求8中所述的權(quán)利要求1所述的第五機(jī)構(gòu)進(jìn)行的判斷結(jié)果，都為動(dòng)作時(shí)，判定為動(dòng)作；當(dāng)檢測(cè)出權(quán)利要求1所述的第二機(jī)構(gòu)存儲(chǔ)的負(fù)載電流的流動(dòng)方向?yàn)榻邮茈姷姆较驎r(shí)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電阻分量Rs、電抗分量Xs及權(quán)利要求1所述的第l機(jī)構(gòu)直接計(jì)算出來的電阻分量Rcal、電抗分量Xcal，通過電抗分量(Xcal－Xs)與電阻分量(Rcal－Rs)之比與預(yù)先設(shè)定的常數(shù)的大小的比較進(jìn)行動(dòng)作判斷的結(jié)果，及在權(quán)利要求7或權(quán)利要求8中記載的權(quán)利要求1所述的第五機(jī)構(gòu)進(jìn)行的動(dòng)作判斷結(jié)果，在其中的任何一個(gè)結(jié)果判斷為動(dòng)作時(shí)，判斷為動(dòng)作。
10.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式距離繼電器，其特征為，前述第六機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的電阻分量Rs、電抗分量Xs與權(quán)利要求1所述的第1機(jī)構(gòu)直接計(jì)算出來的電阻分量Rcal、電抗分量Xcal，在計(jì)算出的電阻分量Rcal小于前述設(shè)定值Rs時(shí)，通過電抗分量(Xcai－Xs)與電阻分量(Rcal－Rs)的比值與預(yù)先設(shè)定的常數(shù)的大小比較進(jìn)行動(dòng)作判斷，在前述算出的Rcal大于或等于前述設(shè)定值Rs時(shí)，采用權(quán)利要求7或權(quán)利要求8中所述的權(quán)利要求1所述的第五機(jī)構(gòu)的動(dòng)作判斷結(jié)果。
全文摘要
為了防止距離繼電器的延長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間、縮短動(dòng)作時(shí)間,須根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及假定的故障發(fā)生地點(diǎn)的動(dòng)作的大小計(jì)算測(cè)量誤差的最大值,對(duì)數(shù)字式距離繼電器進(jìn)行調(diào)整。在發(fā)生故障地的電壓相位與流過故障發(fā)生地的故障電流相位大體相同的條件下,檢測(cè)出測(cè)量距離繼電器的阻抗的電流和與故障發(fā)生地點(diǎn)的電流的相位基本相同的電流的相位差,與該相位差連動(dòng)、逐次決定距離繼電器的動(dòng)作特性,可防止距離繼電器的延長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間、縮短動(dòng)作時(shí)間。
文檔編號(hào)H02H3/40GK1330439SQ01115780
公開日2002年1月9日 申請(qǐng)日期2001年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月28日
發(fā)明者黑澤保廣, 松島哲郎, 天羽秀也, 齋藤浩 申請(qǐng)人:東芝株式會(huì)社