CN101034128A - 一种快速识别振荡中对称性故障的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种快速识别振荡中的对称性故障的方法,目的在于避免距离保护振荡中误动和振荡中发生对称性故障拒动。本发明的技术方案包括采集数据和处理数据步骤,其中,所述采集数据步骤包括:实时采集距离保护接入的三相电压Uφ、三相电流Iφ;所述处理数据步骤包括:计算出系统正序电压U1;计算出系统正序电流I1;计算出振荡中心角度φ;计算出振荡中心电压Ucosφ;计算出Ucosφ波形特征值g(t);还包括综合分析Ucosφ的波形并识别步骤:根据Ucosφ波形特征值g(t)判断系统振荡逻辑,如果系统正在振荡,则执行下列步骤;根据振荡中心电压Ucosφ判断系统此时的故障状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力系统输电线路故障诊断方法,特别涉及一种在距离保护中,快速识别振荡中的对称性故障的方法。
背景技术
距离保护是输电线路的主要保护手段,在高压及超高压输电线保护上获得最广泛的应用。电力系统中由于输电线路输送功率过大,超出静稳态极限;由于无功功率不足而引起系统电压降低;由于短路故障切除缓慢或由于非同期自动重合闸不成功,都可引起系统振荡。系统振荡后,各点的电压、电流和功率的幅值与相位都将发生周期性的变化,阻抗继电器的测量阻抗也将周期性地变化,当测量阻抗进入动作区域时,保护将误动。如何正确地区分故障和振荡,如何判断出振荡期间又发生的对称性故障,并将对称性故障快速切除,这些都是难以解决的问题。
到目前为止,防止距离保护受振荡影响的解决方法,主要是如下两种:
1、采用“短时开放”
在电力系统发生故障起动后的0.1-0.25秒内,若距离保护的一段和二段都不动作,则立即退出距离一段和二段,同时也退出高频距离保护,直到判别故障消失、振荡停止后(通常需要经延时确认),才恢复距离一段和二段的功能,目的是防止振荡造成误动。这是最经典的避免误动方法。但是,在起动0.1-0.25秒后、距离保护返回前的振荡闭锁期间又发生相间故障的话,由于距离一段和二段及高频距离保护已经退出工作,导致故障要经过较长的延时才能切除,不利于电力系统的稳定。
2、应用“电阻变化率”的方法屈服故障与振荡
先采用“短时开放”方法,防止距离保护误动。随后,在判别到电阻变化很大时,立即投入“电阻变化率”判断。这种方法的缺点是:(1)电阻变化率的预定值很难确定。一般是采用一种模型的仿真结果,来代替所有的线路模型,其数值有很大的盲目性和不适应性;(2)在振荡中,又发生三相短路时,有不少情况下,电阻变化值根本不能满足设定的要求,因此无法再开放快速的距离一段和二段。
技术方案
本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷,提供一种基于表征的是系统振荡中心的电压Ucosφ的波形特征,快速识别出系统振荡与振荡中发生对称性故障的方法,避免距离保护振荡中误动和振荡中发生对称性故障拒动。
本发明的技术方案是:一种快速识别振荡中对称性故障的方法,采集数据和处理数据步骤,其中,
所述采集数据步骤包括:
①实时采集距离保护接入的三相电压Uφ、三相电流Iφ;
所述处理数据步骤包括:
①计算出系统正序电压U1;
②计算出系统正序电流I1;
③计算出振荡中心角度φ;
④计算出振荡中心电压Ucosφ;
⑤计算出Ucosφ波形特征值g(t);
并且,它还包括综合分析Ucosφ的波形并识别步骤:
①根据Ucosφ波形特征值g(t)判断系统振荡逻辑,如果系统正在振荡,则执行下列步骤②;
②根据振荡中心电压Ucosφ判断系统此时的故障状态。
上述处理数据步骤的具体方法如下:
根据
计算出系统正序电压U1;
根据
计算出系统正序电流I1;
根据Ucosφ=U1Cos(φ)计算出振荡中心电压Ucosφ;
令f(t)=Ucosφ(t),根据
计算出Ucosφ波形特征值g(t);
上述根据Ucosφ波形特征值g(t)判断系统振荡逻辑的条件是,g(t)>Kg,如果该条件满足则认为系统正在振荡;如果该条件不满足则认为系统不在振荡;其中 为振荡判别门槛;
上述根据振荡中心电压Ucosφ判断系统此时的故障状态的条件是-0.1E<Ucosφ<0.25E,如果系统正在振荡且该条件满足,开放振荡性故障;否则闭锁振荡性故障。
本发明的原理是:
在系统振荡中,Ucosφ表征的是系统振荡中心的电压,在系统振荡未平息时, 其中E为系统等效电源电势,δ为线路两侧电源电势的夹角,ωs为振荡的角频率。所以在振荡中Ucosφ的波形是以E为幅值、以
为角频率周期性变化的余弦波。Ucosφ波形特征值
在系统振荡中发生对称性故障时,三项短路的过渡电阻是电弧电阻,电弧的电位梯度是常数,导线间的距离决定电弧的压降,导线间的距离与系统电压成正比。所以电弧电压Uarc的标么值约为0.05,0<Ucosφ<Uarc。
Ucosφ波形特征值
对称性距离继电器动作。
根据上述分析,本发明设置了Ucosφ波形特征识别判据,结合振荡中对称性故障表现为电弧电压的判据,能够在振荡中可靠闭锁距离保护,在振荡中发生对称性故障时快速有效地开放距离保护。
本方法实施简单,物理意义清晰,可以准确、快速地区分振荡和振荡中的对称性故障。可靠做到振荡中距离保护不误动,振荡中发生对称性故障距离保护可靠快速动作。
附图说明
图1是本发明实施例1的方法流程图
图2是与本发明方法结合运用的距离保护对称性故障保护逻辑流程图
具体实施方式
本发明已用于实现线路的距离保护,下面以距离保护为例作进一步说明:
一种距离保护的快速识别振荡中对称性故障的方法,包括采集数据、处理数据和综合分析Ucosφ的波形步骤,其中,
采集数据步骤包括:
①实时采集距离保护接入的三相电压Uφ、三相电流Iφ;
处理数据步骤包括:
①根据
计算出系统正序电压U1;
②根据
计算出系统正序电流I1;
④根据Ucosφ=U1Cos(φ)计算出振荡中心电压Ucosφ;
⑤令f(t)=Ucosφ(t),根据
计算出Ucosφ波形特征值g(t);
综合分析Ucosφ的波形步骤包括:
①根据g(t)>Kg判断系统振荡逻辑,如果该条件满足则认为系统正在振荡,
如果该条件不满足则认为系统不在振荡;其中
为振荡判别门槛;
②根据-0.1E<Ucosφ<0.25E判断系统此时的故障状态,如果该条件满足并且条件⑦满足,开放振荡中的对称性距离继电器,否则闭锁对称性距离继电器。
上述步骤,我们定义为“Ucosφ波形识别法”。
本实施例中距离保护对称性故障保护逻辑见图2,包括:
①距离保护继电器的初始化;
②距离保护继电器启动条件判断:为保证保护可靠启动,当电流突变量、零负序电流及失去静稳启动任何一个满足条件,则保护启动;
③距离保护选相,若选为对称性故障则进入对称性故障处理逻辑,否则进入其它故障处理逻辑;
④振荡闭锁判断,静稳失去启动或者振荡检测元件动作,则判断为系统振荡,投入振荡闭锁开放元件;
⑤若距离对称性故障继电器动作,且“Ucosφ波形识别法”元件动作,则距离继电器动作,否则闭锁距离继电器;
⑥距离保护整组复归判断。
根据上面的描述可以知道,根据“Ucosφ波形识别法”,可以准确、快速地区分振荡和振荡中的对称性故障,可靠做到振荡中距离保护不误动,振荡中发生对称性故障距离保护可靠快速动作。
Claims (8)
1、一种快速识别振荡中对称性故障的方法,包括采集数据和处理数据步骤,其特征在于,
所述采集数据步骤包括:
①实时采集距离保护接入的三相电压Uφ、三相电流Iφ;
所述处理数据步骤包括:
①计算出系统正序电压U1;
②计算出系统正序电流I1;
③计算出振荡中心角度φ;
④计算出振荡中心电压Ucosφ;
⑤计算出Ucosφ波形特征值g(t);
并且,它还包括综合分析Ucosφ的波形并识别步骤:
①根据Ucosφ波形特征值g(t)判断系统振荡逻辑,如果系统正在振荡,则执行下列步骤②;
②根据振荡中心电压Ucosφ判断系统此时的故障状态。
3、根据权利要求1所述的一种快速识别振荡中对称性故障的方法,其特征是,所述计算Ucosφ的方法为Ucosφ=U1Cos(φ)。
4、根据权利要求1所述的一种快速识别振荡中对称性故障的方法,其特征是,所述计算波形特征值的方法为
其中f(t)=Ucosφ(t)。
5、根据权利要求1或4所述的一种快速识别振荡中对称性故障的方法,其特征是,上述根据Ucosφ波形特征值g(t)判断系统振荡逻辑的条件是,g(t)>Kg,如果该条件满足则认为系统正在振荡;如果该条件不满足则认为系统不在振荡;其中
6、根据权利要求1或4所述的一种快速识别振荡中对称性故障的方法,其特征是,上述根据振荡中心电压Ucosφ判断系统的故障状态的条件是-0.1E<Ucosφ<0.25E。
7、根据权利要求6所述的一种快速识别振荡中对称性故障的方法,其特征是,综合分析Ucosφ的波形并识别步骤中还包括:满足系统振荡逻辑的条件和系统故障状态的条件则开放振荡性故障;否则闭锁振荡性故障。
8、根据权利要求7所述的一种快速识别振荡中对称性故障的方法,其特征是,所述开放振荡性故障方法为开放振荡中的对称性距离继电器,所述闭锁振荡性故障方法为闭锁对称性距离继电器。
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