專利名稱:雙自適應(yīng)復(fù)合阻抗接地距離保護(hù)的制作方法
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，超高壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，其運(yùn)行方式的變化也很大，接地距離保護(hù)也就廣泛需要。
到目前為止，世界各國所用的接地距離保護(hù)裝置，其阻抗測(cè)量元件都是利用全電氣量實(shí)現(xiàn)的。因此在故障點(diǎn)過渡電阻以及不同相位助增電流的影響下，其保護(hù)范圍將不能保持穩(wěn)定，而產(chǎn)生伸長(zhǎng)或縮短現(xiàn)象，并有可能發(fā)生超越誤動(dòng)作或失去方向性。這類阻抗繼電器對(duì)于線路在巖石地質(zhì)處接地以及經(jīng)高桿植物接地地故障，其允許過渡電阻值是不夠的。尤其用于短線路情況，可能起不到保護(hù)作用。
近年來國內(nèi)外出現(xiàn)了利用故障量
參考比相以解決超越誤動(dòng)問題，但是因?yàn)槠錅y(cè)量的基礎(chǔ)量為全電氣量，所以其他幾方面的缺陷仍然沒有解決。應(yīng)用接地故障量
作極化量，分別與三相測(cè)量電壓比相的短線路多相接地距離繼電器，雖然解決了保護(hù)范圍的穩(wěn)定問題，同時(shí)也提高了允許過渡電阻值，滿足了短線路接地保護(hù)的要求，但是不能適用于稍長(zhǎng)線路。而且存在受定值及背后電源容量所限而允許過渡電阻值不夠大的缺點(diǎn)。
以故障量
作極化量的阻抗測(cè)量原理不反應(yīng)全相振蕩，當(dāng)接地故障與振蕩相重疊時(shí)也會(huì)發(fā)生不正確的測(cè)量，因而需要附加振蕩閉鎖裝置。現(xiàn)有的振蕩閉鎖裝置都是反應(yīng)故障初瞬間保護(hù)安裝點(diǎn)電氣量變化而動(dòng)作，對(duì)保護(hù)短時(shí)開放，然后進(jìn)行閉鎖，一般是采取振蕩平息后經(jīng)一段延時(shí)復(fù)歸的方式。這類振蕩閉鎖的缺點(diǎn)是故障后振蕩發(fā)展很快，在其開放期間測(cè)量元件可能誤動(dòng)作;在振蕩中和平息后的一段時(shí)間內(nèi)線路脫離保護(hù)，遇有轉(zhuǎn)換性故障或相繼故障則發(fā)生拒動(dòng)。
本發(fā)明所提出的雙自適應(yīng)復(fù)合接地阻抗繼電器從原理上消除了過渡電阻、系統(tǒng)運(yùn)行方式等因素對(duì)測(cè)量距離的影響，以及保護(hù)定值、電源容量等因素對(duì)允許接地過渡電阻值的影響。其特性是由三組比相方程式所共同限定的。按其功能可分為以下三部份
1)距離測(cè)量部分
取
為極化量與測(cè)量電壓
比相，當(dāng)
滯后由
所定的動(dòng)作邊界限時(shí)測(cè)量部分動(dòng)作，其動(dòng)作條件方程式為

式中-被保護(hù)線路末端短路的
之間的相位角
Rg-故障點(diǎn)的接地過渡電阻

-測(cè)量電壓＝

-保護(hù)安裝點(diǎn)的零序電壓
K-零序電流補(bǔ)償系數(shù)

-流經(jīng)保護(hù)安裝點(diǎn)的相電流和零序電流

-故障點(diǎn)零序電流
Zf-故障線段阻抗
ZR-測(cè)量元件的整定阻抗
Im-取虛數(shù)值的符號(hào)
從公式(1)當(dāng)
同相時(shí)括號(hào)內(nèi)后一項(xiàng)無論R取任何值均無虛數(shù)輸出，ZR和線路阻抗Z1l的阻抗角相同并用線路單位阻抗及長(zhǎng)度表示，經(jīng)整理則得Lf-LR≤0。最后以故障點(diǎn)距離Lf和整定點(diǎn)的距離LR之差為動(dòng)作條件。這就說明這種阻抗繼電器的動(dòng)作阻抗特性能夠與接地過渡電阻以及助增電流所帶來的感受阻抗變化自動(dòng)相適應(yīng)，而得以維持保護(hù)范圍不變。所以它才是一種真正反應(yīng)故障點(diǎn)位置而動(dòng)作的距離測(cè)量原理。利用
作極化量時(shí)則測(cè)量部份具有方向性。
2)允許過渡值的自適應(yīng)部份
處于單相接地故障線路的受端及兩相接地短路的滯后故障相時(shí)，在大接地過渡電阻的影響下，將出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)。當(dāng)過渡電阻Rg增大到使
領(lǐng)先保護(hù)安裝點(diǎn)背后等價(jià)電勢(shì)后，測(cè)量部份將出現(xiàn)區(qū)內(nèi)短路拒動(dòng)或區(qū)外故障的超越誤動(dòng)。
為了防止區(qū)外短路時(shí)的超越誤動(dòng)，在復(fù)合相阻抗繼電器中增加一個(gè)能夠根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)調(diào)整允許電阻值的環(huán)節(jié)，以保證在不發(fā)生誤動(dòng)的條件下使允許電阻達(dá)到最大可能值。利用
與
比相并將動(dòng)作相位定為
滯后
4°-5°-240°，用其限制動(dòng)作相位在3IOΣ滯后于保護(hù)裝置背后電勢(shì)范圍以內(nèi)，其動(dòng)作方程式為

式中α1和α2分別為5°和60°。兩個(gè)比相式，以“或”關(guān)系輸出。這部份在復(fù)合相阻抗繼電器中允許過渡電阻值小于距離測(cè)量部份出現(xiàn)誤動(dòng)作的過渡電阻值，并通過“與”門限制整個(gè)繼電器輸出誤動(dòng)作信號(hào)。允許過渡電阻值的自動(dòng)調(diào)整部份允許電阻值，隨系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)而變化，并在可靠防止誤動(dòng)的前題下將允許電阻值提高到最大值，使復(fù)合相阻抗繼電器的允許電阻值對(duì)系統(tǒng)參數(shù)具有自適應(yīng)的性能。當(dāng)故障線路從對(duì)端跳開或領(lǐng)前故障相跳開以后，這部份對(duì)復(fù)合阻抗的允許電阻值的限制作用自動(dòng)消失。
(3)選相部份及振蕩閉鎖
采用方向阻抗作為復(fù)合相阻抗的選相部份，其動(dòng)作方程式為

式中
-躲負(fù)載阻抗的測(cè)量電壓;
-保護(hù)按裝點(diǎn)相電壓;α-動(dòng)作相位角
如所周知，方向阻抗元件在單相接地時(shí)，某些情況下非故障相元件可能誤動(dòng)作。結(jié)合本接地距離保護(hù)原理的特點(diǎn)，復(fù)合阻抗的允許電阻值主要決定于選相部份的動(dòng)作特性，同時(shí)需要正確的選出正常工作的故障相。本發(fā)明采取下列措施
a)將最大靈敏角α調(diào)小到45°-60°之間，以增大保護(hù)電阻能力同時(shí)減少領(lǐng)前非故障相選相部份誤動(dòng)作的可能性。
b)對(duì)滯后相實(shí)行循環(huán)閉鎖，以消除滯后相復(fù)合阻抗的誤動(dòng)作。
c)在個(gè)別情況下，可按防止領(lǐng)前非故障相選相部份誤動(dòng)的條件，適當(dāng)?shù)販p小零序電流補(bǔ)償系數(shù)K值，以保證正確地選出正常工作的故障相。
復(fù)合相阻抗中的距離測(cè)量部份在理想情況下是不反應(yīng)過渡電阻的，因此復(fù)合相阻抗的允許電阻值是由選相部份決定的，減小選相元件方向阻抗特性最大靈敏角，便可增加允許電阻值。
根據(jù)接地距離不作三相對(duì)稱性故障保護(hù)的特點(diǎn)，利用三支復(fù)合阻抗中選相部份的動(dòng)作狀態(tài)為判據(jù)以實(shí)現(xiàn)本接地距離保護(hù)振蕩閉鎖三個(gè)選相元件中只有一個(gè)或兩個(gè)動(dòng)作，判斷為接地故障允許跳閘;如果三個(gè)選相元件都動(dòng)作，則判斷為振蕩而對(duì)保護(hù)裝置加以閉鎖。采用這種振蕩閉鎖，分辨力較高而且電子元件反應(yīng)速度較快，實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖和返回在數(shù)毫秒內(nèi)即可完成，這樣可以作到及時(shí)可靠的閉鎖又可以使線路不脫離保護(hù)。當(dāng)接地故障與振蕩重疊時(shí)，故障相選相部份處于動(dòng)作狀態(tài)，線路兩側(cè)等價(jià)電勢(shì)之間擺動(dòng)角增大首先使非故障相選相部份動(dòng)作，振蕩閉鎖裝置輸出閉鎖信號(hào)，可以防止距離測(cè)量部份誤動(dòng)作;當(dāng)電勢(shì)間擺動(dòng)角縮小到使非故障相選相部份返回解除對(duì)保護(hù)的閉鎖，如果同時(shí)又滿足允許過渡電阻自適應(yīng)部份的動(dòng)作條件，則故障相距離測(cè)量部份便能夠正確測(cè)量，并隨時(shí)動(dòng)作切除故障。
本發(fā)明的實(shí)施例如附圖1所示，1，3，4，5為50周帶通慮波器;2，6為移相回路;7，8，9，11，13為方波形成回路;10，12，14為反相方波形成回路;15，16，17，為比相回路;18為循環(huán)閉鎖回路;19為復(fù)合“與”門，20為時(shí)間元件。
復(fù)合接地相阻抗繼電器是由
四個(gè)電氣量，分別進(jìn)行三組比相，并將三組比相器的輸出通過“與”門來完成功能上的復(fù)合而具有X、R雙自適應(yīng)性能。

-按躲負(fù)載阻抗整定的測(cè)量電壓;

-按線路阻抗整定的測(cè)量電壓;

-保護(hù)安裝點(diǎn)的相電壓;

-零序電壓(電流)
距離測(cè)量部份
比相的實(shí)現(xiàn)首先使
經(jīng)慮波器5，移相器6，方波形成器13，反相方波形成器14;
經(jīng)濾波器4，方波形成器11，反相方波形成器12;然后通過比相器17進(jìn)行比相。由于在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下
不存在因此不能采用“異或”門比相器而必需采用兩個(gè)量同時(shí)存在并且其相位滿足動(dòng)作條件時(shí)才有輸出的“與”“或”門比相器。
允許過渡電阻自適應(yīng)部份
比相的實(shí)現(xiàn)首先使
經(jīng)慮波器3，方波形成器9，反方波形成器10;然后與上述整波后的
通過比相器16進(jìn)行比相。由于動(dòng)作相位范圍從
滯后
4°～5°-240°，因此必需采用能滿足此要求的特殊比相器
選相部份
比相的實(shí)現(xiàn)首先使
經(jīng)慮波器1，方波形成器7;
經(jīng)移相器2根據(jù)最大靈敏角接近45°而調(diào)整，以增大保護(hù)電阻能力;然后經(jīng)“異或”門比相器15進(jìn)行比相。故障相比相器15的輸出通過循環(huán)閉鎖回路閉鎖滯后相的輸出，如果此時(shí)領(lǐng)前相沒有輸出信號(hào)，則故障相選相部份動(dòng)作。
以上三部份比相結(jié)果，加入零序電流起動(dòng)共同輸入復(fù)合“與”門19而實(shí)現(xiàn)接地距離保護(hù)。通過延時(shí)元件20起動(dòng)跳閘回路。
如附圖2所示本實(shí)用新型接地距離保護(hù)裝置由電流元件
，電壓元件
，三個(gè)復(fù)合相阻抗繼電器及邏輯回路中的六只“與”門，五只“或”門，九只“否”回路及十個(gè)時(shí)間元件所組成。并有跳閘電源繼電器Qj，保護(hù)段切換繼電器QHj，和信號(hào)繼電器X，VX。
1.三段距離測(cè)量部份A，B，C相三個(gè)復(fù)合阻抗繼電器分別通過時(shí)間元件2，3，4輸出到“或”門4，然后經(jīng)過振蕩閉鎖的“否”回路7以及保護(hù)段切換的“否”9回路，到跳閘輸出“或”門5。第二段保護(hù)回路在“否”9之前輸出到時(shí)間元件8。經(jīng)延時(shí)也可以送一個(gè)信號(hào)到“或”門5;第三段是從選相部份通過“或”門2到“否”回路6，輸出信號(hào)到時(shí)間元件9，同時(shí)輸出到“與”門6以便起動(dòng)跳閘電源繼電器Qj，經(jīng)時(shí)延后也可以通過“或”門5跳閘?！胺瘛被芈?輸出信號(hào)到時(shí)間元件9，同時(shí)經(jīng)“否”8及時(shí)間元件10起動(dòng)切換繼電器。這條回路引入“否”8是為了保證在第一段跳閘過程中不進(jìn)行保護(hù)段的切換。
2.當(dāng)A，B，C三個(gè)選相部份均有輸出時(shí)，“與”門4有輸出，瞬時(shí)通過“否”回路7對(duì)各相復(fù)合阻抗繼電器的輸出加以閉鎖，防止誤動(dòng)作。振蕩閉鎖部份由A，B，C三相復(fù)合阻抗繼電器的選相部份，“與”門4，時(shí)間元件5，和“否”回路7組成。當(dāng)線路任何一相或兩相發(fā)生接地故障時(shí)“與”門4無輸出，“否”回路7無信號(hào)，則故障相復(fù)合阻抗繼電器的動(dòng)作信號(hào)可以達(dá)到跳閘回路，如果是區(qū)外短路當(dāng)兩側(cè)電源擺動(dòng)角增大到使非故障相選相部份動(dòng)作以后，三個(gè)選相部份均有輸出到“與”門4，并通過時(shí)件元件5輸出否信號(hào)到“否”回路7，便可以防止復(fù)合阻抗繼電器的誤動(dòng)。時(shí)間元件5返回稍帶延時(shí)，以防止在擺角減小過程中選相部份中有返回快于誤動(dòng)作的復(fù)合阻抗元件而造成誤動(dòng)作?！芭c”門4，輸出通過“否”6對(duì)第三段加以閉鎖，并防止不必要的切換。
3.斷線閉鎖回路當(dāng)電壓回路斷線只有
，無零序電流I02而不動(dòng)作時(shí)，
信號(hào)通過“否”2再經(jīng)過時(shí)間元件1起動(dòng)信號(hào)繼電器VX，與此時(shí)輸出一個(gè)閉鎖信號(hào)經(jīng)“否”1閉鎖I02的輸出，防止外部短路零序電流I，電流元件動(dòng)作而引起誤動(dòng)作，此時(shí)“與”門6，當(dāng)無I通過來的信號(hào)，則不起動(dòng)電流繼電器Qj，而防止誤動(dòng)作。
4.重合閘后加速及手動(dòng)合閘加速信號(hào)通過“或”1送信號(hào)到“與”門5，此時(shí)有I01信號(hào)或有選相部份動(dòng)作信號(hào)通過“或”3，則可通過時(shí)間元件6進(jìn)行加速跳閘。
權(quán)利要求
1、一種接地距離保護(hù)方法其特征在于
a)所用阻抗繼電器的動(dòng)作阻抗特性能夠與接地過渡阻抗、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)以及助增電流所帶來的感受阻抗變化自相適應(yīng)，是由三組比相方程式所共同限定的；
一.取
比相，作為距離測(cè)量部份；
二.利用
比相，作為過渡自適應(yīng)部份；
三.采用
比相作為復(fù)合阻抗的選相部份。
b)利用三支復(fù)合阻抗中選相部份的動(dòng)作狀態(tài)為判據(jù)，獨(dú)立實(shí)現(xiàn)本接地距離保護(hù)的振蕩閉鎖。
2、如權(quán)利要求
1(a)一，所述的接地距離保護(hù)方法其特征在于雙自適應(yīng)特性中X值自適應(yīng)取
為極化量與測(cè)量電壓
比相，并以
為動(dòng)作實(shí)現(xiàn)條件。
3、如權(quán)利要求
1(a)二、所述的接地距離保護(hù)方法其特征在于雙自適應(yīng)特性中R值自適應(yīng)是利用U與U比相，并以
兩式的“或”輸出為動(dòng)作實(shí)現(xiàn)條件。
4、如權(quán)利要求
1(a)三、所述的接地距離保護(hù)方法其特征在于采用方向阻抗作復(fù)合阻抗的選相部份，并有以下增大保護(hù)電阻能力和提高選相可靠性的方法
a)轉(zhuǎn)移相位動(dòng)作條件取
可以增大保護(hù)電阻能力并可以減少單相接地時(shí)領(lǐng)前非故障相選相部份誤動(dòng)的可能性;
b)采取領(lǐng)前相動(dòng)作閉鎖滯后相的循環(huán)閉鎖方式限制滯后相選相部份的誤選相;
c)采取減小零序電流補(bǔ)償系數(shù)K值的方法，可以可靠地防止領(lǐng)前非故障相的誤選相。
5、如權(quán)利要求
1(b)所述的接地距離保護(hù)方法其特征在于利用三支復(fù)合阻抗中選相部份的動(dòng)作狀態(tài)為判據(jù)，當(dāng)三個(gè)選相元件同時(shí)動(dòng)作時(shí)進(jìn)行振蕩閉鎖。并采用反應(yīng)速度較高的電子回路可以可靠的閉鎖又可以使線路不脫離保護(hù)。
6、一種接地距離保護(hù)裝置其特征在于利用15、16、17三個(gè)比相器實(shí)現(xiàn)下列三組比相，再加入零序電流起動(dòng)共同輸入復(fù)合“與”門19而實(shí)現(xiàn)接地距離保護(hù)。
7、如權(quán)利要求
6所述的接地保護(hù)裝置其特征在于采用
和
兩個(gè)量同時(shí)存在，并且其相位滿足動(dòng)作條件時(shí)才有輸出的“與”“或”門比相器17，實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量部份比相。
8、如權(quán)利要求
6所述的接地距離保護(hù)裝置其特征在于采用其動(dòng)作相位范圍能滿足
滯后
4°～5°-240°的比相器16，實(shí)現(xiàn)允許過渡電阻自適應(yīng)部份比相。
9、如權(quán)利要求
6所述的接地距離保護(hù)裝置其特征在于經(jīng)移相器2，根據(jù)最大靈敏角接近45°而調(diào)整
的相位，然后經(jīng)“異或”門比相器15，進(jìn)行故障相比相。有輸出信號(hào)時(shí)對(duì)滯后相通過其“否”18進(jìn)行閉鎖;在“否”18無鄰前相輸入信號(hào)的情況下，完成故障相的選相，構(gòu)成循環(huán)閉鎖。
10、如權(quán)利要求
6所述的接地距離保護(hù)裝置其特征在于利用三相復(fù)合阻抗繼電器的選相部份，“與”門4，時(shí)間元件5，和“否”回路6、7組成獨(dú)立的振蕩閉鎖部份。
專利摘要
本發(fā)明為一種具有阻抗自適應(yīng)性能的接地距離保護(hù)。
采用雙自適應(yīng)復(fù)合阻抗測(cè)量繼電器，及利用其中選相部份獨(dú)立實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖的接地距離保護(hù)。從原理上消除了過渡電阻對(duì)測(cè)量距離的影響；并解決了系統(tǒng)運(yùn)行方式和保護(hù)定值對(duì)允許過渡電阻的影響。能及時(shí)可靠的實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖又可以使線路不脫離保護(hù)。
文檔編號(hào)H02H7/26GK87100595SQ87100595
公開日1988年10月19日 申請(qǐng)日期1987年2月9日
發(fā)明者魏連壁 申請(qǐng)人:水利電力部電力科學(xué)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan