專利名稱：保護(hù)裝置利用三次諧波檢測(cè)中線斷線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地涉及電力系統(tǒng)電壓回路中線斷線檢測(cè)的方 法，是利用三次諧波的大小檢測(cè)中線斷線的方法。
背景技術(shù)：
輸電線路是電力系統(tǒng)發(fā)電、輸送電等的基本設(shè)備，在電力系統(tǒng)中占有非常重要的
地位。在線路投入運(yùn)行前或運(yùn)行過程中，若TV二次回路中線UN斷線后遇到輸電線 路發(fā)生接地故障時(shí)，自產(chǎn)零序方向可能不正確，將導(dǎo)致保護(hù)不正確的動(dòng)作。若能及時(shí) 檢測(cè)出電壓回路的中線斷線，對(duì)保證電力系統(tǒng)可靠供電、電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì) 運(yùn)行都十分重要。
以前，主要是依靠投運(yùn)前觀察保護(hù)裝置打印的采樣報(bào)告中交流電壓波型有異常來 判斷電壓回路不正常后再進(jìn)一步檢査，但有不明顯的異常還是很難發(fā)現(xiàn)的。若在運(yùn)行 過程中發(fā)生中線斷線，保護(hù)裝置不告警，往往是故障發(fā)生后保護(hù)不正常動(dòng)作才進(jìn)行電 壓回路的檢查，損失己不能挽回。多次的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)迫切需要由保護(hù)來有效自動(dòng)地完成 中線斷線情況時(shí)的判別工作。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種在電力系統(tǒng)中保護(hù)裝置利用三 次諧波檢測(cè)TV中線斷線的方法。
正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中UA、 UB、 UC三相電壓對(duì)稱，基本沒有3U0及三次諧波；當(dāng)中線 斷線后系統(tǒng)中的三次諧波沒有了流通的回路，被保護(hù)裝置內(nèi)變換器鐵芯的電磁效應(yīng)放大， 在UA、 UB、 UC中均產(chǎn)生了三次諧波，三次諧波方向相同，同時(shí)在3U0中產(chǎn)生了較大三次 諧波；系統(tǒng)接地短路時(shí)可能有3U0，但同時(shí)伴有啟動(dòng)元件動(dòng)作。因此保護(hù)裝置可以利用三 次諧波的大小特征來判別中線是否斷線，判出中線斷線后進(jìn)行告警提示，不會(huì)閉鎖短路時(shí) 的保護(hù)跳閘。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種在電力系統(tǒng)中保護(hù)裝置利用三次諧波檢測(cè)TV中線斷線的 方法，該方法包括如下步驟
利用傅氏算法計(jì)算出UA、 UB、 UC和自產(chǎn)3U0的三次諧波大?。?當(dāng)UA、 UB、 UC任一電壓的三次諧波或自產(chǎn)3U0的三次諧波連續(xù)30s大于4V時(shí)， 保護(hù)裝置告警，提示三次諧波過量；
保護(hù)啟動(dòng)過程中，不檢査三次諧波情況；
判出三次諧波過量告警后不會(huì)閉鎖短路時(shí)保護(hù)跳閘功能，
其中，3U0 = UA+UB+UC， UA、 UB、 UC分別為相對(duì)于參考點(diǎn)的電壓。 根據(jù)本發(fā)明的方法，進(jìn)一步包括，對(duì)于接入線路抽取電壓UX的保護(hù)裝置，利用三次
諧波檢測(cè)UXN的斷線方法。
根據(jù)本發(fā)明的方法，進(jìn)一步包括，對(duì)于接入外接3U0的保護(hù)裝置，利用三次諧波檢
測(cè)3U0N的斷線方法。
圖1-1 :正常出口處AN金屬性接地故障時(shí)3U0;
圖1-2:正常系統(tǒng)接地短路時(shí)3U0; 圖2-l:中線斷線出口處緒金屬性故障的電壓； 圖2-2:中線斷線AN故障帶過渡電阻的電壓； 圖3-1:中線斷線故障時(shí)沒有3U0情況；
圖3-2:中線斷線故障時(shí)出現(xiàn)3U0情況。
具體實(shí)施例方式
正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中UA、 UB、 UC三相電壓對(duì)稱，基本沒有3U0及三次諧波。 自產(chǎn)3U0=UA+UB+UC"0,保護(hù)不會(huì)跳閘。
下面結(jié)合參考附圖進(jìn)行詳細(xì)描述，其中UA、 UB、 UC是指保護(hù)裝置實(shí)際測(cè)量出的A 相電壓、B相電壓、C相電壓。TV是指電力系統(tǒng)中二次回路所有涉及測(cè)量、計(jì)量用的 交流電壓。
自產(chǎn)3U(^UA+UB+UC,是保護(hù)裝置合成的零序電壓，為零序方向保護(hù)判別零序 方向時(shí)使用。
A， B， C點(diǎn)相對(duì)其參考點(diǎn)的電壓，即為UA、 UB、 UC電壓。不同情況，參考點(diǎn) 不同。
TV回路有Ua、 Ub、 Uc、 UN四根線。UN未斷線時(shí)，Ua-UN兩根線之間的電壓 為相電壓UA， Ub-UN兩根線之間的電壓為相電壓UB， Uc-UN兩根線之間的電壓為相 電壓UC， Ua-Ub兩根線之間的電壓為線電壓UAB， Ub-Uc兩根線之間的電壓為線電 壓UBC， Uc-Ua兩根線之間的電壓為線電壓UCA。 UN在圖中不能體現(xiàn)出具體位置，是Ua、 Ub、 Uc相對(duì)UN測(cè)量出的電壓UA、 UB、uc。
圖1-1、圖1-2中，參考點(diǎn)為"0"點(diǎn)處。圖1-1中UA二0，自產(chǎn)3U0為UB和 UC的合成，至!J "0"點(diǎn)的連線為自產(chǎn)3U0;圖1-2中，A點(diǎn)到"0"點(diǎn)的連線為UA， 自產(chǎn)3U0為UA、 UB和UC的合成，到"0"點(diǎn)的連線為自產(chǎn)3U0。以上電壓的大小 方向均是相對(duì)"0"點(diǎn)。
圖2-1、圖2-2中，因UN斷線，參考點(diǎn)不再是"0"，而是為"O，"點(diǎn)處。A點(diǎn) 至ij "0，"點(diǎn)的連線為UA，自產(chǎn)3U0為UA、 UB禾口 UC的合成，3U0 = UA+UB+UC=0。
圖3-1中，因UN斷線，參考點(diǎn)為"G"點(diǎn)處。A點(diǎn)到"G"點(diǎn)的連線為UA，自 產(chǎn)3U0為UA、 UB禾口UC的合成，3U0 = UA+UB+UO0。
圖3-2中，因UN斷線，參考點(diǎn)不再是"G"，而是為"G'"點(diǎn)處。A點(diǎn)到"G，" 點(diǎn)的連線為UA，自產(chǎn)3U0為UA、UB禾口 UC的合成，自產(chǎn)3U0 = UA+UB+UC=2X(G-G，)， 方向和UA相同。
在正常情況下，UN未斷線，出口處AN金屬性接地故障的電壓情況見圖1-1， AN 故障帶一定過渡電阻的電壓情況見圖1-2。正常系統(tǒng)接地短路時(shí)有3U0，圖1-1中的 UA電壓約為OV，自產(chǎn)3U0約為57.7V，圖1-2中的UA電壓大于0V，自產(chǎn)3U0的電 壓為57.7-UA，方向與UA相反。此時(shí)自產(chǎn)零序電壓方向正確，零序方向保護(hù)能夠正 確跳閘。
TV二次回路中線UN斷線后只能通過UAB、 UBC、 UCA三個(gè)線電壓來維持三個(gè)相 電壓大小和方向。零序方向保護(hù)具有較強(qiáng)的帶過渡電阻能力，自產(chǎn)3U0門檻一般為 1V左右，因此UN中線斷線可能造成零序方向不正確將對(duì)保護(hù)裝置的正確動(dòng)作影響較 大。對(duì)以下兩種情況進(jìn)行分析
1) 自產(chǎn)3U0為0時(shí)理想情況
因沒有UN，理論上自產(chǎn)3U0 = UA+UB+UC=0，不會(huì)出現(xiàn)零序電壓。出口處AN金 屬性故障的電壓情況見圖2-1， AN故障帶一定過渡電阻的電壓情況見圖2-2。零序方向 保護(hù)通過自產(chǎn)3U0和零序電流來判別零序方向，只有零序正方向才能夠動(dòng)作。當(dāng)自 產(chǎn)3U0為0時(shí)沒有零序方向，零序方向保護(hù)不能動(dòng)作，此時(shí)發(fā)生區(qū)內(nèi)高阻接地故障 時(shí)將導(dǎo)致保護(hù)裝置拒動(dòng)。
2) 自產(chǎn)3U0不為0情況 主要分兩種情況
a)保護(hù)裝置的UA、 UB和UC變換器阻抗并不完全相等。UN斷線后沒有了 UN參
考點(diǎn)，此時(shí)UA+UB+UC并不完全等于0，實(shí)際運(yùn)行情況下大都如此。圖3-1顯示UA、 UB和UC變換器阻抗相等情況，G點(diǎn)為三角形ABC的重心，到頂點(diǎn)的距離為到底邊距 離2倍，出口處AN金屬性故障時(shí)沒有3U0;圖3-2顯示UA、 UB和UC變換器阻抗不 相等情況之一 UB、 UC變換器阻抗相等和UA不相等情況，G點(diǎn)為三角形ABC的重心， G'點(diǎn)為UA、 UB和UC的平衡點(diǎn)，G'點(diǎn)到頂點(diǎn)的距離大于到底邊距離的2倍，出口處 AN金屬性故障時(shí)出現(xiàn)3U0。
b)UN斷線后出現(xiàn)了較大的各次諧波分量，也多少影響了保護(hù)通過傅氏算法濾出 的3U0基波分量效果。此時(shí)自產(chǎn)3U0大小和方向比較隨機(jī)，若發(fā)生區(qū)內(nèi)高阻接地故障 時(shí)可能將導(dǎo)致保護(hù)裝置拒動(dòng)，發(fā)生區(qū)外高阻接地故障時(shí)可能將導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動(dòng)。
理論和實(shí)踐表明，當(dāng)中線斷線后系統(tǒng)中的三次諧波沒有了流通的回路，被保護(hù)裝 置內(nèi)變換器鐵芯的電磁效應(yīng)放大，在UA、 UB、 UC中均產(chǎn)生了三次諧波，三次諧波方 向相同，同時(shí)在3U0中產(chǎn)生了較大三次諧波。而正常系統(tǒng)接地短路時(shí)可能有3U0，三 次諧波分量很小，同時(shí)伴有啟動(dòng)元件動(dòng)作。
對(duì)于有的UN斷線情況，不一定能夠保證UA、 UB、 UC中任一三次諧波電壓連續(xù) 30s大于4V。 UN斷線后，因在UA、 UB、 UC中均會(huì)產(chǎn)生了三次諧波，且在UA、 UB、 UC中的三次諧波方向相同，自產(chǎn)3U0=UA+UB+UC，那么，自產(chǎn)3U0中的三次諧波電 壓也就較大，因此3U0中的三次諧波電壓一定會(huì)保證連續(xù)30s大于4V，自產(chǎn)3U0中 反應(yīng)出的三次諧波更加靈敏。
因此保護(hù)裝置可以利用三次諧波的大小特征來判別中線是否斷線。在保護(hù)沒有啟 動(dòng)的情況下，利用傅氏算法計(jì)算UA、 UB、 UC和自產(chǎn)3U0的三次諧波大小進(jìn)行判別。
分析多次現(xiàn)場(chǎng)UN斷線后UA、 UB、 UC和自產(chǎn)3U0的三次諧波大小情況，以及在 實(shí)驗(yàn)室模擬分析情況，取任一電壓的三次諧波連續(xù)30s大于4V門檻比較合適，同時(shí) 因?yàn)閁A、 UB、 UC中的三次諧波方向相同，自產(chǎn)3U0=UA+UB+UC，因此自產(chǎn)3U0的 三次諧波是相電壓的3倍，十分靈敏，即使在有些場(chǎng)合UN斷線后的三次諧波較小情 況，自產(chǎn)3U0均能夠正確判別。
正常系統(tǒng)接地短路時(shí)可能有3U0，三次諧波分量很小，故障時(shí)間較短，同時(shí)伴有 啟動(dòng)元件動(dòng)作。因此保護(hù)裝置利用三次諧波的大小特征來判別出中線斷線并告警提示 三次諧波過量，不會(huì)閉鎖短路時(shí)的保護(hù)跳閘。
保護(hù)裝置利用三次諧波的大小檢測(cè)中線斷線的方法已在現(xiàn)場(chǎng)使用，多次檢測(cè)出了 中線斷線情況，及時(shí)避免了事故的發(fā)生，實(shí)踐證明確實(shí)是檢測(cè)中線斷線的有效方法。
權(quán)利要求
1.一種在電力系統(tǒng)中保護(hù)裝置利用三次諧波檢測(cè)TV中線斷線的方法，該方法包括如下步驟利用傅氏算法計(jì)算出UA、UB、UC和自產(chǎn)3U0的三次諧波大?。划?dāng)UA、UB、UC或自產(chǎn)3U0的三次諧波連續(xù)30s大于4V時(shí)，保護(hù)裝置告警，提示三次諧波過量；保護(hù)啟動(dòng)過程中，不檢查三次諧波情況；判出三次諧波過量告警后不閉鎖短路時(shí)保護(hù)跳閘功能。其中，3U0＝UA+UB+UC，UA、UB、UC分別為相對(duì)于參考點(diǎn)的電壓。
2. 如權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括，對(duì)于接入線路抽取電壓UX的保護(hù)裝置，利 用三次諧波檢測(cè)UXN的斷線。
3. 如權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括，對(duì)于接入外接3U0的保護(hù)裝置，利用三次諧 波檢測(cè)3U0N的斷線。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域中繼電保護(hù)的方法。公開了在電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置利用三次諧波檢測(cè)TV中線斷線的方法。該方法包括如下主要步驟在保護(hù)沒有啟動(dòng)的情況下，利用傅氏算法計(jì)算UA、UB、UC和自產(chǎn)3U0的三次諧波大小，當(dāng)任一電壓的三次諧波連續(xù)30s大于4V時(shí)，保護(hù)裝置告警，但不會(huì)閉鎖短路時(shí)保護(hù)的跳閘功能。其中自產(chǎn)3U0反應(yīng)出的三次諧波更加靈敏。實(shí)踐證明，該方法可及時(shí)準(zhǔn)確地判別出中線斷線情況。
文檔編號(hào)H02H7/26GK101179191SQ20071017691
公開日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月7日
發(fā)明者伍葉凱, 斌 姚, 張?jiān)缕? 秦應(yīng)力, 趙志宏, 魏會(huì)利, 黃少鋒 申請(qǐng)人:北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司