專利名稱：基于故障分量正序綜合阻抗的輸電線路縱聯(lián)保護(hù)判定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域的電力系統(tǒng)線路縱聯(lián)保護(hù)判定 方法，特別涉及一種基于故障分量正序綜合阻抗的輸電線路縱聯(lián)保護(hù)判定方法，背景技術(shù)線路電流差動保護(hù)已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。但受電容電流影響， 差動保護(hù)的靈敏度較低。目前減小分布電容電流的方法一般是采用補(bǔ)償電抗器或 用相量補(bǔ)償方法，也有文獻(xiàn)提出了一些新的縱聯(lián)保護(hù)原理，如基于故障分量綜合 阻抗的線路縱聯(lián)保護(hù)原理，該原理不需要對電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，不受過渡電阻的 影響，可以用于帶或不帶補(bǔ)償電抗器的線路，本身具備選相能力。該原理適合用 于高壓及超高壓線路，缺陷是通信量和運(yùn)算量較大。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于故障分量正序綜合阻抗的輸電線路縱聯(lián)保護(hù)判定方法，通過計算正序故障分量綜合阻抗，根據(jù)正序 故障分量綜合阻抗模值的大小區(qū)分線路上是否有故障，該判據(jù)不需要對電容電流 進(jìn)行補(bǔ)償，不受過渡電阻的影響。通信量和運(yùn)算量小。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種基于故障分量正序綜合阻抗的輸電線路縱聯(lián)保護(hù)判定方法，其特征在于 在所保護(hù)線路段的兩側(cè)分別設(shè)置有保護(hù)裝置，兩保護(hù)裝置之間具有通信信道，首先，本側(cè)保護(hù)裝置采集本側(cè)三相電壓和電流值，計算本側(cè)正序故障分量電 壓相量A《,。正序故障分量電流相量A^，并通過通信信道，獲取線路對側(cè)保護(hù) 裝置提供的正序故障分量電壓相量A《，和正序故障分量電流相量A/ ,;其次，根據(jù)本側(cè)和對側(cè)同時刻的正序故障分量電壓相量和正序故障分量電流 相量，計算故障分量正序綜合阻抗Z^，最后，進(jìn)行判定，如果l^hcZ^且IA^^L，則確定該線路段內(nèi)發(fā)生了故 障，本側(cè)保護(hù)裝置動作；對側(cè)保護(hù)裝置同樣執(zhí)行上述步驟，然后動作； 其中，4為電流定值，Z^為阻抗定值。^的整定方法為Zse,=(0.5-0.6)x|Zd|, ^為2倍的全線正序容抗；4,的整 定方法為4 =0.2-0.5In， In是線路本側(cè)電流互感器二次額定值。本發(fā)明的積極效果在于本發(fā)明中正序故障分量綜合阻抗乙為線路段兩側(cè)的 正序故障分量電壓相量和與正序故障分量電流相量和的比值。通過計算正序故障 分量綜合阻抗，根據(jù)正序故障分量綜合阻抗模值的大小來區(qū)分線路段內(nèi)是否有故 障。該方法不需要對電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，在原理上不受過渡電阻的影響，通信量 小，計算量小。附糰說明

圖1是本側(cè)、對側(cè)線Si^護(hù)裝置連接圖。圖2是mn段線路內(nèi)部故障時的短路附加狀態(tài)圖。圖3是mn段線路外部故障時的短路附加狀態(tài)圖。圖4是本發(fā)明的邏輯判斷框圖，圖中"&"代表"與"，"+"代表"或'，只有在滿足 邏輯框圖所^輯i^牛時判斷為線路故障，發(fā)出跳閘指令。具體實(shí)旛方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 參照圖1 ，為了保護(hù)線路段mn，在其m側(cè)和n側(cè)分別設(shè)置有線路保護(hù)裝置m、 n。線路的保護(hù)裝置具有數(shù)據(jù)處理功能和通信功能，能夠采樣本側(cè)的三相電壓和電 流，控制本側(cè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。線路的保護(hù)裝置m、 n通過光纖通信。以線路保護(hù)裝置 m為例，線路段m側(cè)即為本側(cè)，線路段n側(cè)即為對側(cè)，線路保護(hù)裝置m采樣本側(cè) 的三相電壓和電流，計算出本側(cè)的正序電壓和電流，同時通過光纖信道獲取同時 刻對側(cè)的正序電壓和正序電流，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理來控制本側(cè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 ■保護(hù)裝置n保護(hù)原理與控制同線路保護(hù)裝置m。圖2為mn段線路內(nèi)部故障時短路附加狀態(tài)圖，即為雙側(cè)電源供電模型在線路 上F點(diǎn)發(fā)生故障時的故障附加狀態(tài)圖，線路采用n型等值電路模型。圖中，zml、 z",為線路兩側(cè)正序電源阻抗，z/ml、 4分別為故障點(diǎn)兩端的線路正序阻抗，^為 兩倍的線路正序容抗，為F點(diǎn)的故障分量正序電勢，A/,.,為流過故障支路的 正序電流，^為過渡電阻，△《。A^,和A4分別為線路m、"處的正序故障分量電壓和電流，正序故障分量綜合阻抗為Z』-^，其中《=+ △《,，《=《,+ 。當(dāng)mn段線路內(nèi)發(fā)生故障時，相對于正序故障分量差動電流，線路正序電容中流 過的電流是很小的，因此，下面分析中，忽略了電容的影響。定義故障點(diǎn)兩側(cè)的阻 抗分別為Z,-4+4,， Z2=Z ]+ZW，貝IJ:A/F1 = A《"+《〃 Z2) ， A《"=A/" x xA《i = A/,,, x x Znl ， A/rfl = A/ u + A/", = -A/,,,可以得出，故障分量綜合阻抗^ = A""'1 + △《'=-& x Z"" + Zl X Z"'A/』 Z1+Z2在高壓系統(tǒng)中，電源阻抗和線路阻抗的阻抗角都接近90。，設(shè)Z,、 Z2、 Z ,,、 Znl的阻抗角近似相等，且因z^^z。 zwl<z2，如將上式中的Z^取值為Z,， z",取值為z2，可以得到z』的上限，即Z』<2Z,Z2 /(Z) +Z2)，Zcrfl <2x(V/Z2),Zcrfl <min{2Z,,2Z2}即當(dāng)線路上發(fā)生保護(hù)區(qū)內(nèi)部(mn段線路內(nèi))故障時，相對應(yīng)正序故障分量綜合 阻抗的Z^反映了正序電源阻抗及正序線路阻抗，其模值較小，而且它與過渡電阻的大小無關(guān)。圖3為發(fā)生mn段線路外部故障時的短路附加狀態(tài)圖，圖中《￡,、 A^分別為流過線路兩端正序電容的故障分量電流。故障分量差動電流為A/Crfl = A/ml + A/nl = A/肌.，zci zcl故障分量綜合阻抗為乙，=+ )/ A/w, = Ztl即保護(hù)區(qū)外部(mn段線路外部)故障時，Z』和Z。,相等，相對于系統(tǒng)電源阻抗和線路阻抗，它是一個較大的數(shù)值。從上面的分析可知，當(dāng)線路上發(fā)生保護(hù)區(qū)外部故障時，iz』i在理論上等于izj。 發(fā)生保護(hù)區(qū)內(nèi)部故障時，相對應(yīng)的IU反映系統(tǒng)電源正序阻抗及線路正序阻抗，遠(yuǎn) 小于IZJ。因此，根衝ZJ的大小可以來區(qū)分線路保護(hù)區(qū)內(nèi)部、外部故障，而且在原理上不受過渡電阻的影響，不需要對電容電流進(jìn)行補(bǔ)償。綜上所述，本發(fā)明判據(jù)為(l&小D&(IA^I〉/、J，乙,為阻抗定值，/、￡,為電流定值。根據(jù)前面的理論分析，當(dāng)被保護(hù)線路段上沒有故障時，對應(yīng)的正序故障 分量綜合阻抗為線路的正序電容阻抗，數(shù)值較大；而當(dāng)線路上發(fā)生故障時，對應(yīng)的 正序故障分量綜合阻抗與系統(tǒng)正序阻抗和線路正序阻抗處于同一個數(shù)量級，相對于 線路正序容抗，它的數(shù)值較小。當(dāng)將Z、。,的整定范圍取為(0.5-0.6)xlZdl時，當(dāng)被保護(hù)線路上沒有故障時，該判據(jù)不會誤動，當(dāng)被保護(hù)線路上有故障時，該判據(jù)可以可 靠動作。因此，本發(fā)明中的阻抗定值的整定原則可以確定為 Z,w = (0.5 - 0.6)x I Zd I 。 A/』是正序故障分量差動電流，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時，I A/^ I理論上為零，L為電流定值。 一般/,。,可取0.2In-0.5In， In是線路電流互感器二次額定值。參照圖4，如果(IZ^I〈U&(IA^,I〉/,J，說明線路上存在故障，保護(hù)跳閘。 故障分量的計算采用故障后數(shù)據(jù)減去故障前數(shù)據(jù)的方法，將得到的故障分量 數(shù)據(jù)，使用全周傅立葉算法，計算出故障分量相量。
權(quán)利要求
1. 一種基于故障分量正序綜合阻抗的輸電線路縱聯(lián)保護(hù)判定方法，其特征在于在所保護(hù)線路段的兩側(cè)分別設(shè)置有保護(hù)裝置，兩保護(hù)裝置之間具有通信信道，首先，本側(cè)保護(hù)裝置采集本側(cè)三相電壓和電流值，計算本側(cè)正序故障分量電壓相量id="icf0001" file="S2008100155488C00011.gif" wi="11" he="4" top= "66" left = "37" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>正序故障分量電流相量id="icf0002" file="S2008100155488C00012.gif" wi="9" he="4" top= "65" left = "100" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>并通過通信信道，獲取線路對側(cè)保護(hù)裝置提供的正序故障分量電壓相量id="icf0003" file="S2008100155488C00013.gif" wi="7" he="4" top= "76" left = "93" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>和正序故障分量電流相量id="icf0004" file="S2008100155488C00014.gif" wi="8" he="4" top= "76" left = "156" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>其次，根據(jù)本側(cè)和對側(cè)同時刻的正序故障分量電壓相量和正序故障分量電流相量，計算故障分量正序綜合阻抗Zcd1，
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于故障分量正序綜合阻抗的輸電線路縱聯(lián)保護(hù)判 定方法，其特征在于Z^,的整定方法為Z.re, =(0.5-0.6)x|Zd|， Z￡l為2倍的全線 正序容抗；^的整定方法為4, =0.2-0.5In， In是線路本側(cè)電流互感器二次額定值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于故障分量正序綜合阻抗的輸電線路縱聯(lián)保護(hù)判定方法，在被保護(hù)線路段的兩側(cè)設(shè)置有兩個保護(hù)裝置，兩保護(hù)裝置之間具有通信信道，通過計算本側(cè)正序故障分量電壓相量△U_m1、正序故障分量電流相量△I_m1，并利用通信信道獲取對側(cè)的同時刻的正序故障分量電壓相量△U_n1、正序故障分量電流相量△i_n1，然后計算出正序故障分量綜合阻抗(見上面(1)式)，其中△U_cd1見上面(2)式。根據(jù)正序故障分量綜合阻抗模值與定值的大小關(guān)系來區(qū)分線路段內(nèi)是否有故障存在，從而控制保護(hù)裝置的動作。
文檔編號H02H3/26GK101295874SQ200810015548
公開日2008年10月29日 申請日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者凱 劉, 劉世明, 唐永健, 岳增輝, 康曉寧, 李小濱 申請人:煙臺東方電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司