CN100375357C - 输电线纵差保护中的双端测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输电线纵差保护中的双端测试方法，该方法的步骤如下：(1)保护装置传送三相电流的采样值和三相电压的采样值；(2)当两侧电压量都大于设定门槛时，保护装置根据两侧电压量采样值计算出两侧电压的相量相位差θ；(3)其中一侧将对侧送来的交流电压量进行移相θ，两侧测试仪器施加的电压量相位就相同，使两端保护测试仪器的交流输出建立起统一的电压相位基准，以该基准作为电流量的参照；(4)保护装置以两侧电压相量相位作为两侧电流量相位的基准，对两侧电流相位调整，使继电保护测试仪器修正本侧电流量和本侧电压量间的相位，以便进行保护双端试验；(5)双端试验触发。

Description

输电线纵差保护中的双端测试方法

技术领域

本发明涉及电学领域的一种输电线纵差保护中的双端测试方法，尤其涉及在高压电网继电保护中通过增加双端测试功能模块提供方便的现场试验手段，及保护装置中内置双端测试模块的实现方法。

背景技术

高压输电系统继电保护装置的可靠性是电力系统安全稳定运行的保证。多年现场运行经验告诉我们：保护装置的可靠性不仅仅依靠保护装置本身的原理和实现方法的正确性，也依赖于继电保护二次回路接线的正确。继电保护装置投运前和检修过程中，往往借助大量的现场试验来检查保护装置和二次回路接线是否正确。

目前，光纤电流差动保护作为高、中压输电线路的主保护在电网中已大量应用。利用试验仪器进行光纤电流差动保护的双端测试时，一方面由于两侧试验仪器施加交流量的相位是随机的，另一方面也无法保证两侧试验仪器施加交流量的同时性，故现场双端试验往往无法进行，常常用光纤电流差动保护自环试验或仅在一侧施加电流的弱馈试验代替，而这种不全面的测试可能会给保护的可靠运行带来隐患。

鉴于以上原因，光纤电流差动保护的双端测试已被广泛关注，同时也有相应的方法，国内已有继电保护测试仪器厂家改进测试仪器，增加GPS输入触发端口，利用GPS系统来实现光纤电流差动保护双端测试。该方法由于受经济和地理因素的影响，现场很少采用。日本某公司光纤差动保护装置则输出相位触发输出端和时间触发输出端，但试验时需借助示波器等设备人工调整一侧继电保护测试仪器的输出交流量相位，试验操作较为繁琐。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种输电线纵差保护中的双端测试方法，在继电保护装置中增加简单实用的双端测试功能模块。

为达到上述发明目的，本发明的技术方法在于采用一种输电线纵差保护中的双端测试方法，该方法的步骤如下：

(1)保护装置传送三相电流的采样值和三相电压的采样值；

(2)当两侧电压量都大于设定门槛时，保护装置根据两侧电压量采样值计算出两侧电压的相量相位差θ；

(3)其中一侧将对侧送来的交流电压量进行移相θ，两侧测试仪器施加的电压量相位就相同，使两端保护测试仪器的交流输出建立起统一的电压相位基准，以该基准作为电流量的参照；

(4)保护装置以两侧电压相量相位作为两侧电流量相位的基准，对两侧电流相位调整，使继电保护测试仪器修正本侧电流量和本侧电压量间的相位，以便进行保护双端试验；

(5)双端试验触发，允许保护出口动作。

保护装置采用相量移相算法对对侧送来的电流量进行移相操作对两侧电流相位调整： ${{\stackrel{\·}{I}}^{\′}}_{\mathrm{\φ}}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}\×e^{\mathrm{j\θ}}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}\×(\cos \mathrm{\θ}+j\sin \mathrm{\θ}).$

双端试验触发采用“双端试验”控制选项、“双端试验”控制字或“双端试验”压板的方法实现。

该方法的特点是：双端测试方法或称功能模块，为软件实现的功能模块，该功能模块可以以独立任务方式实现，也可与现有保护设计有机结合；该双端测试方法不对保护装置硬件进行改变，实现方便；双端测试方法不需对现有继电保护试验仪器进行任何改进，自动完成两侧交流输入量相位同步和时间同步；双端测试方法借助保护装置本身现有资源(软件平台、硬件平台和通道资源)，不但成本极低，而且有效验证了保护装置和通道的性能。双端测试方法自动监测两端的交流电压量，修正其相位后以其为基准可灵活调整继电保护测试仪输出的电流量的大小和相位，因而调整了两侧电流量的相位关系，实现保护双端试验功能。双端测试方法，实际上是仅在“双端试验”选项投入情况下才投入一种独立功能的软件模块，对现有保护设计的硬件体系和软件体系没有影响。测试方法可不需对现有继电保护试验仪器进行任何改进，因而用户不需购买新仪器或改进继电保护试验仪器，经济性好，普及性强，具有巨大的推广应用空间。该方法试验人员不再考虑如何对齐两个测试仪器输出交流量的相位关系，只需修正本侧电流量和本侧电压量间的相位，从而灵活进行保护双端试验。该元件完全内置于保护装置，是验证保护装置和通道的性能的有效手段。总之，双端测试方法实现十分简单，现场操作更是方便，不需对继电保护测试仪进行任何修改，也不需借助其它设备，这样提高了现场双端测试的灵活性和普及性。双端测试方法可有效提高保护可靠性而不增加保护的困难和复杂性。

附图说明

图1本发明的双端测试流程图；

图2双端电压相量相位差示意图；

图3电压相量移相；

图4同一基准电压下电流相量。

具体实施方式

下面结合附图和对本发明作进一步详细的说明。

请参阅图1本双端测试方法的流程图，首先选择保护装置中的“双端试验”控制项投入双端试验功能，其次对两侧的电压和电流进行采样，得到如图2所示电压波形图，其中Uma为本侧的a相电压，Una为另一侧a向电压，θ为两侧电压相量的相位差。然后将两侧电压Uma、Umb、Umc和Una、Unb、Unc与特定门槛值(设定值)进行比较，如果两者都比特定门槛值大，则计算两侧电压相量的相角差θ，否则返回，继续采样。计算出相角差θ后，将对侧的电压相量的相位左移θ，这样在本侧保护装置处就得到了具有相同相位的基准电压，见图3；同时将对侧送来的电流相量也移相θ，即将对侧的电流相量乘上旋转因子e^jθ， ${{\stackrel{\·}{I}}^{\′}}_{\mathrm{\φ}}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}\×e^{\mathrm{j\θ}}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}\×(\cos \mathrm{\θ}+j\sin \mathrm{\θ}),$ 其中为对侧经移相后的各分相电流，

为对侧各分相电流，得到如图4所示的电流相量关系。最后进行双端试验触发。

双端试验触发来确定何时启动双端测试功能模块的工作。双端试验触发可采用“双端试验”控制选项、“双端试验”控制字或“双端试验”压板等类似方法实现。例如：保护装置设置“双端试验”控制项，该控制项传往对侧，双端试验功能模块投入需保护装置任一侧“双端试验”控制项投入，即：

1)装置一侧“双端试验”控制项投入时，进行计算θ和电流量移相操作；

2)装置两侧“双端试验”控制项都投入时，保护装置允许出口。

现场双端测试的步骤(示例)

1.一侧保护装置“双端试验”控制项整定为投入。

2.在输电线两侧保护装置通过各侧继电保护试验仪器施加三相额定电压量(正常相序)。

3.分别修正两侧试验仪器输出的本侧电流量和本侧电压量间的相位，从而模拟多种区内外故障。

4.另一侧保护装置“双端试验”控制字整定为投入，观察保护动作行为。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种输电线纵差保护中的双端测试方法，其特征在于，该方法的步骤如下：

(1)保护装置传送三相电流的采样值和三相电压的采样值；

(2)当两侧电压量都大于设定门槛时，保护装置根据两侧电压量采样值计算出两侧电压的相量相位差θ；

(3)其中一侧将对侧送来的交流电压量进行移相θ，两侧测试仪器施加的电压量相位就相同，使两端保护测试仪器的交流输出建立起统一的电压相位基准，以该基准作为电流量的参照；

(4)保护装置以两侧电压相量相位作为两侧电流量相位的基准，对两侧电流相位调整，使继电保护测试仪器修正本侧电流量和本侧电压量间的相位，以便进行保护双端试验；

(5)双端试验触发。

2.根据权利要求1所述的输电线纵差保护中的双端测试方法，其特征在于，保护装置采用相量移相算法对对侧送来的电流量进行移相操作对两侧电流相位调整： ${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}^{\′}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}\×e^{\mathrm{j\θ}}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}\×(\cos \mathrm{\θ}+j\sin \mathrm{\θ}).$

3.根据权利要求1或2所述的输电线纵差保护中的双端测试方法，其特征在于，双端试验触发采用“双端试验”控制选项、“双端试验”控制字或“双端试验”压板的方法实现。

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