CN101325329B - 基于负序故障电流分量的接地距离测量元件实现方法 - Google Patents

基于负序故障电流分量的接地距离测量元件实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于负序故障电流分量的与负荷电流和接地电阻无关的接地距离测量元件实现方法，高压/超高压/特高压输电线路发生单相接地故障时，保护安装处的电流为，电压为，故障处的距离为x，故障处的电压为，接地电流为，保护测得负序故障电流。因为是电阻性接地，所以有和同相位；对于单相接地故障，因为和相位角相同，所以得出和相位角度相同。由此解算出故障点距离保护安装处的距离表达式：由于此方程本身与负荷电流和接地电阻无关，因此作为接地距离保护阻抗测量元件，其测量精度是很高的，并且不受负荷电流和高电阻接地故障的影响。理论分析和仿真结果都显示所提原理具有很高的实用性和计算精度。

Description

基于负序故障电流分量的接地距离测量元件实现方法
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种继电保护的方法，具体涉及到线路接地故障距离测量的实现方法。
背景技术
输电线路是电力系统发电、输送电等的基本设备，在电力系统中占有非常重要的地位。输电线路故障时，若不能及时切除或误切除，则对主系统影响较大，容易造成电网解列，以及变压器越级跳闸等重大事故。高压/超高压/特高压线路保护担负输送电的重要任务，是电力系统的重要枢纽。它们造价极为昂贵，一旦因故障而遭到损坏，检修难度大、时间长，对国民经济造成的直接和间接损失十分巨大。这样就对高压/超高压/特高压线路保护装置的选择性、快速性、可靠性、灵敏性提出了更高的要求。距离保护是根据测量阻抗的大小来反映故障点的远近，其性能基本上不受系统运行方式的影响，在复杂电网中都可以有选择性的切除故障，而且具有足够的灵敏性和快速性，所以距离保护一直是高压/超高压/特高压线路保护的主要保护方式。
在高压/超高压/特高压输电线路上，过度电阻和负荷电流对阻抗计算有很大的影响，过度电阻可使得测量阻抗发生变化，距离计算可能不准，可能缩短或者超范围。本发明针对目前高压/超高压/特高压输电线路负荷电流和接地电阻对接地距离测量元件的影响，利用在单相接地时负序故障电流分量与故障点的电压同相位，得出了一种新的准确的故障距离测量计算方法，该算法可较好的解决负荷电流和接地电阻对接地距离保护的影响。试验结果表面该算法具有非常高的精度。
发明内容
对于高压/超高压/特高压输电线路，负荷电流和接地电阻对接地距离保护的影响是多方面的，导致距离保护可能会误动作或拒动作。
为了克服以上所述现有技术中存在的不足，本发明提出了以下技术方案：
一种在电力系统的高压、超高压、特高压输电线路中基于负序故障电流分量的且与负荷电流和接地电阻无关的接地距离测量元件的实现方法，该方法如下：
线路保护装置对互感器的电压电流波形采样得到电压电流瞬时值，通过傅氏算法求出保护装置安装处的电流保护装置安装处的电压保护装置安装处测得的负序故障电流
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D00023
单相接地故障时的零序电流I0等的相量形式，其中，
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D00024
表示线路的a、b、c三相；
当发生单相电阻性故障时，故障处的电压为
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D00025
接地电流为
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D00026
因为是电阻性接地，所以有
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D00027
和
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D00028
同相位；对于单接地故障地因为有：
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D00029
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D000210
和
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D000211
相位角相同，所以得出
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D000212
和
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D000213
相位角度相同。
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D000214
把
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D000215
和
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D000216
变成复数形式，由于两者相位角度相同，得到
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D000217
的虚部和实部之比等于
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D000218
的虚部和实部之比，即
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D000219
由此解算出基于负序故障电流分量的与负荷电流和接地电阻无关的故障距离x的表达式：
Figure DEST_PATH_GA20176278200810117386901D000220
故障阻抗为：
Z＝xZ1
其中，Z1为每公里正序阻抗，k为零序补偿系数。
该方法可较好的解决负荷电流和接地电阻对接地距离保护的影响。试验结果表面该算法确实较好的消除负荷电流和接地电阻对接地距离保护的影响。
附图说明
图1所示为线路单相接地线路故障示意图。
具体实施方案
下面根据说明书附图结合具体实施方式对本发明的技术方案进一步详细表述。
本发明涉及电力系统领域中继电保护的方法。公开了一种基于负序故障电流分量的与负荷电流和接地电阻无关的接地距离测量元件，高压/超高压/特高压输电线路发生单相接地故障时，如图1所示，保护安装处的电流为
Figure S2008101173869D00031
电压为
Figure S2008101173869D00032
故障处的距离为x，故障处的电压为
Figure S2008101173869D00033
接地电流为
Figure S2008101173869D00034
保护测得负序故障电流
Figure S2008101173869D00035
因为是电阻性接地，所以有
Figure S2008101173869D00036
和
Figure S2008101173869D00037
同相位；对于单接地故障地因为有：
Figure S2008101173869D00038
和
Figure S2008101173869D000310
相位角相同，所以得出和
Figure S2008101173869D000312
相位角度相同。
Figure S2008101173869D000313
把
Figure S2008101173869D000314
和
Figure S2008101173869D000315
变成复数形式，由于两者相位角度相同，得到
Figure S2008101173869D000316
的虚部和实部之比等于
Figure S2008101173869D000317
的虚部和实部之比，即
Figure S2008101173869D000318
由此解算出
Figure S2008101173869D000319
故障阻抗为：
Z＝xZ1(5)
其中，Z1为每公里正序阻抗，k为零序补偿系数。
由于此方程本身与负荷电流和接地电阻无关，因此作为接地距离保护阻抗测量元件，其测量精度是很高的，并且不受负荷电流和高电阻接地故障的影响。理论分析和仿真结果都显示所提原理具有很高的实用性和计算精度。

Claims (3)

1.一种在电力系统的高压、超高压、特高压输电线路中基于负序故障电流分量的且与负荷电流和接地电阻无关的接地距离测量元件的实现方法，该方法如下：
线路保护装置对保护装置安装处的线路互感器的电压电流波形采样得到电压电流瞬时值；
通过傅氏算法求出保护装置安装处的电流
Figure FA20180205200810117386901C00011
保护装置安装处的电压
Figure FA20180205200810117386901C00012
保护装置安装处测得的负序故障电流
Figure FA20180205200810117386901C00013
单相接地故障时的零序电流I0的相量形式，其中，
Figure FA20180205200810117386901C00014
表示线路的a、b、c三相；
根据下式得到接地故障点至保护装置安装处的距离x：
Figure FA20180205200810117386901C00015
其中，Z1为每公里正序阻抗，k为零序补偿系数。
2.根据权利要求1所述的接地距离测量元件的实现方法，其特征为，该方法与负荷电流和接地电阻无关。
3.根据权利要求1所述的接地距离测量元件的实现方法，其特征为，所述方法用于接地距离保护时可以在任何故障条件下准确测量故障距离。
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