CN101335450A - 距离保护防过负荷误动的自适应调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种距离保护防过负荷误动的自适应调整方法。该方法包括下列步骤：根据保护启动后的阻抗幅值、相位大小变化情况，区别是发生过负荷还是故障；根据保护启动后距离III段动作情况，以及动作过程中的阻抗及电流变化情况，区别是发生过负荷还是故障；根据故障选相结果，区别是发生不对称故障，还是发生过负荷或对称性故障；根据是否有零序电压3U0及零序电流3I0来区别发生故障还是发生过负荷；如果根据上述判断结果确认是发生过负荷，则距离保护按照躲当前负荷的要求其特性作自适应调整后进行动作判断；如果判断结果确认是发生故障，则距离保护按照整定的原始特性进行动作判断，特性不作调整。采用本发明的方法，解决了既有方法存在的问题。

Description

距离保护防过负荷误动的自适应调整方法

技术领域

本发明属电工技术领域，更准确地说本发明涉及一种距离保护防过负荷误动的自适应调整方法。

背景技术

线路保护中的距离保护一般由三段式接地距离和三段式相间距离保护构成，常用的动作特性包括多边形及阻抗圆。由于下述原因，距离保护在重负荷或邻线切除、负荷转移等过负荷时容易误动作：(1)为提高发生短路时的耐过渡电阻能力，往往提高保护特性中的电阻定值；(2)作为后备保护，距离保护第III段定值高。本发明通过自适应调整距离保护特性，防止距离保护过负荷时误动作。

发明内容：

本发明的发明目的是：

1、在线路重负荷，或相邻线路发生故障时线路被切除，或相邻线路开关偷跳使本线路过负荷，或高电压等级的电力系统出现事故后使有电磁环网的低电压等级的线路过负荷时，使距离保护在过负荷时不误动；

2、在距离保护的保护范围内发生短路，使距离保护仍能正确动作，同时能保持较高的耐过渡电阻能力。

为了实现上述目的，本发明是采取以下的技术方案来实现的：

距离保护防过负荷误动的自适应调整方法，包括下列步骤：

(1)根据距离保护启动后的阻抗幅值、相位大小变化情况，区别是发生过负荷还是故障；

(2)根据保护启动后距离III段动作情况，以及动作过程中的阻抗及电流变化情况，区别是发生过负荷还是故障；

(3)根据故障选相结果，区别是发生不对称故障，还是发生过负荷或对称性故障；

(4)根据是否有零序电压U0及零序电流I0来区别发生故障还是发生过负荷；

(5)根据上述任何一种方法判断的过负荷或故障的区别结果，距离保护的阻抗特性做自适应调整。

在本发明中，根据过负荷或故障的区别结果，距离保护的阻抗特性做自适应调整的方法。保护启动后，如果根据上述步骤(1)～(4)述及的方法区别出发生了故障，则距离保护的特性采用图1中所示的C1、或ABCD0、或C1+CD，这个特性是按照整定的定值确定的，具有耐大过渡电阻的能力。如果确认是发生了过负荷，则距离保护的特性自动采用图1中的C1′、或ABC′D′0、或C1+C′D′特性，这个特性是根据躲当前负荷电阻同时留1.5～2倍裕度后自动调整的。采用这个方法，使距离保护在发生故障时能够正确动作而不牺牲耐大过渡电阻的能力，又在发生过负荷时不误动。

采用本发明的方法，解决了既有方法存在的问题。不需要外加其它措施，采用保护启动后保护安装处测量阻抗幅值及相位的变化情况、采用保护启动后距离保护III段动作情况、采用保护启动后故障选相结果、采用是否有零序电压3U0及零序电流3I0，来判断是发生故障，还是发生过负荷。如果确认发生过负荷，则自适应调整距离保护特性，防止过负荷时距离保护误动作，如果确认发生故障，则距离保护仍可正确动作。总之，采用本发明的方法使距离保护在发生故障时能够正确动作而不牺牲耐大过渡电阻的能力，又在发生过负荷时不误动。

附图说明

图1是距离保护阻抗特性及保护安装处测量阻抗变化的示意图；

图2是说明用程序实现本发明的距离保护防过负荷误动的自适应调整方法的优选实施流程图。

具体实施方式：

下面根据说明书附图及本发明的一个优选实施特例对本发明的技术方案作进一步阐述。

距离保护防过负荷误动的自适应调整方法，包括下列步骤：

(1)根据距离保护启动后的阻抗幅值、相位大小变化情况，区别是发生过负荷还是故障；

(2)根据保护启动后距离III段动作情况，以及动作过程中的阻抗及电流变化情况，区别是发生过负荷还是故障；

(3)根据故障选相结果，区别是发生不对称故障，还是发生过负荷或对称性故障；

(4)根据是否有零序电压U0及零序电流I0来区别发生故障还是发生过负荷；

(5)根据上述任何一种方法判断的过负荷或故障的区别结果，距离保护的阻抗特性做自适应调整。

图1是距离保护阻抗特性及保护安装处测量阻抗变化的示意图，保护安装处各相测量阻抗

各相间测量阻抗

为：

上式中，

分别是各相电压、电流及各相间电压、电流，k是零序补偿系数，3I0是零序电流，

分别是各相及相间电阻及电抗分量。当相邻线路发生故障、线路切除后，或者高电压等级的电力系统出现事故后使有电磁环网的低电压等级的线路过负荷，则测量阻抗的阻抗角将从开始的接近90度变到小于60度，其电阻、电抗值也有较大的变化(图1中z3至z4)。当相邻线路开关偷跳使本线路过负荷时，保护启动前后的测量阻抗也发生变化，阻抗角将小于60度，电阻电抗分量也有较大变化(图1中z1至z2)。

根据上述阻抗角变化过程，可以用以下方法来判断是否发生过负荷：

a、以来表示，式中

为保护安装处各相及相间阻抗角余弦值，U是各相及相间电压。当

(ku取值0.25～0.3)时，认为发生线路故障，否则认为发生过负荷。

b、当(

为保护安装处各相及相间阻抗角)，且U＜0.5Un时(Un为额定电压)，认为发生线路故障，否则认为发生过负荷。

根据测量阻抗幅值变化，可以用以下方法来判断是否发生过负荷：

c、以电阻分量R的变化来表示。设Rm为阻抗变化前的电阻值，R为阻抗变化后的电阻值，则ΔR＝|Rm-R|，当ΔR＞kr|Rm|或ΔR＞kr|R|时认为发生的是过负荷，kr可取值0.2～0.4；

d、以电抗分量X的变化来表示。设Xm为阻抗变化前的电抗值，X为阻抗变化后的电抗值，则ΔX＝|Xm-X|，当ΔX＞kx|Xm|或ΔX＞kx|X|时认为发生的是过负荷，kx可取值0.2～0.4；

e、以阻抗Z的变化来表示。设Zm为阻抗变化前值，Z为阻抗变化后值，则ΔZ＝|Zm-Z|，当ΔZ＞kz|Zm|或ΔZ＞kz|Z|时认为发生的是过负荷，kz可取值0.2～0.4。

在本发明中，还可以根据保护启动后距离III段动作情况，以及动作过程中前述a-e的阻抗变化情况及按下述方法判断的电流变化情况，区别是发生过负荷还是故障的方法。对于电流变化情况判断方法如下：设Imφ是阻抗变化前相电流值，Iφ是阻抗变化后相电流值，则ΔI＝|Imφ-Iφ|，当ΔI＞ki|Imφ|或ΔI＞ki|Iφ|时认为电流发生变化，当ΔI≤ki|Imφ|且ΔI≤ki|Iφ|时认为电流基本不变，这里Ki可取值1.05～1.25。如果距离I I I段(采用按整定值整定的特性)与保护启动元件同时动作，并且动作过程中测量阻抗幅值与相位变化条件无上述a-e的变化，且电流按上述方法判断基本不变，则认为发生的是故障；如果距离III段与保护启动元件同时动作，且距离III段元件动作过程中，测量阻抗幅值与相位具有前述a-e的变化情况，或者电流也按上述方法判断变化，则认为发生的是过负荷；如果保护启动时距离III段不动作，经过一段时间后(这个时间段为30ms～整组复归前)距离III段才动作，且阻抗角按上述步骤a、b述及的变化，则认为发生的是过负荷。

在本发明中，还可以根据故障选相结果，区别是发生不对称故障，还是发生过负荷或对称性故障的方法。保护启动后，由故障选相元件进行故障相选择。因为过负荷是三相对称的，特征上类似发生三相短路，因此，如果选相元件选出的故障相别是A、B、C三相或AB、BC、CA相间故障中的任何一种，则认为发生的是非对称性故障故障，否则认为发生的是过负荷或三相故障。

在本发明中，还可以根据是否有零序电压3U0及零序电流3I0来区别发生故障还是发生过负荷的方法。因为过负荷是三相对称的，不存在零序电压3U0及零序电流3I0，因此，如果保护启动后，零序电压3U0及零序电流3I0满足式(I)及式(II)，则认为发生的是故障，否则认为发生的是过负荷。

|3U0≥u1        (I)

|3I0≥k1*In     (II)

式中，u1可取0.5V～1.5V，k1可取0.08～0.1，In为额定电流。

在本发明中，根据过负荷或故障的区别结果，距离保护的阻抗特性做自适应调整的方法。保护启动后，如果根据上述步骤(1)～(4)述及的方法区别出发生了故障，则距离保护的特性采用图1中所示的C1、或ABCD0、或C1+CD，这个特性是按照整定的定值确定的，具有耐大过渡电阻的能力。如果确认是发生了过负荷，则距离保护的特性自动采用图1中的C1′、或ABC′D′0、或C1+C′D′特性，这个特性是根据躲当前负荷电阻同时留1.5～2倍裕度后自动调整的。采用这个方法，使距离保护在发生故障时能够正确动作而不牺牲耐大过渡电阻的能力，又在发生过负荷时不误动。

图2是说明实现本发明的距离保护防过负荷误动的自适应调整方法的一个优选实施特例的流程图。附图2中，保护启动后对采样所获得的三相电压、电流波形数据进行电压、电流及阻抗计算，并计算3U0、3I0的幅值，以及阻抗、电阻及电抗的变化量，以及的大小

如果比较器

判断零序电压3U0及零序电流3I0满足式(c)及(d)的条件，则认为发生的是故障，去

距离保护按原始特性进行动作判断，否则去

继续判过负荷。比较器

进行故障选相判断，如果判断是不对称故障，则直接去①，

否则去进行测量阻抗幅值相位变化判断。如果比较器

阻抗相位变化条件不满足，认为不发生过负荷，则由

置负荷标志为0，如果

满足，则由

判断阻抗幅值变化条件，若

满足，则由

置负荷标志为1，否则由

置负荷标志为0。由

和

均去比较器

进行距离III段动作判断，如果由比较器判断距离III段和启动元件同时动作，且由比较器

判断阻抗幅值相位满足变化条件，或电流变化，则距离保护根据当前负荷大小其特性作自适应调整后进行动作判断

如果由比较器

判断阻抗幅值相位不满足变化条件，且电流没有变化，则距离保护特性不作调整，仍按照整定值整定的原始特性进行动作判断

如果由比较器

判断距离III段和启动元件不同时动作，则当比较器

判断阻抗相位满足变化条件时，距离保护特性作自适应调整后进行动作判断

否则去

距离保护按原始特性进行动作判断。

本发明按照实施特例进行了说明，应当理解，上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1、距离保护防过负荷误动的自适应调整方法，其特征为，该方法包括下列内容：

(1)根据距离保护启动后的阻抗幅值变化条件、相位相位变化条件，区别是发生过负荷还是故障；

(2)根据距离保护启动后距离III段动作情况，以及动作过程中的阻抗及电流变化情况，区别是发生过负荷还是故障；

(3)根据故障选相结果，区别是发生不对称故障，还是发生过负荷或对称性故障；

(4)根据是否有零序电压3U0及零序电流3I0来区别发生故障还是发生过负荷；

(5)根据上述(1)至(4)中所述的任何一种方法判断的过负荷或故障的区别结果，距离保护的阻抗特性做自适应调整。

2、根据权利要求1所述的自适应调整方法，所述根据距离保护启动后的阻抗幅值、相位大小变化情况，区别是发生过负荷还是故障的方法，其特征在于：

根据所述测量阻抗相位变化条件，用以下方法来判断是否发生过负荷或故障：

(1)当

时，ku取值0.25～0.3，认为发生线路故障，否则认为发生过负荷，式中

为保护安装处各相及相间阻抗角余弦值，U是各相及相间电压；

(2)当

且U＜0.5Un时，认为发生线路故障，否则认为发生过负荷，

为保护安装处各相及相间阻抗角，Un为额定电压；

根据所述测量阻抗幅值变化条件，用以下方法来判断是否发生过负荷或故障：

(1)设Rm为阻抗变化前的电阻值，R为阻抗变化后的电阻值，则ΔR＝|Rm-R|，当ΔR＞kr|Rm|或ΔR＞kr|R|时认为发生的是过负荷，kr取值0.2～0.4；

(2)设Xm为阻抗变化前的电抗值，X为阻抗变化后的电抗值，则ΔX＝|Xm-X|，当ΔX＞kx|Xm|或ΔX＞kx|X|时认为发生的是过负荷，kx取值0.2～0.4；

(3)设Zm为阻抗变化前值，Z为阻抗变化后值，则ΔZ＝|Zm-Z|，当ΔZ＞kz|Zm|或ΔZ＞kz|Z|时认为发生的是过负荷，kz可取值0.2～0.4。

3、根据权利要求2所述的自适应调整方法，所述根据距离保护启动后距离III段动作情况，和动作过程中权利要求2所述的测量阻抗幅值、相位变化条件以及按下述方法判断的电流变化情况，区别是发生过负荷还是故障的方法，其特征在于：

如果距离III段在采用按整定值整定的特性时与保护启动元件同时动作，并且动作过程中测量阻抗幅值、相位变化条件无权利要求2中所述的变化，且电流按下述方法判断基本不变，则认为发生的是故障，对于电流变化情况判断方法如下：设Imφ是阻抗变化前相电流值，Iφ是阻抗变化后相电流值，则ΔI＝|Imφ-Iφ|，当ΔI＞ki|Imφ|或ΔI＞ki|Iφ|时认为电流发生变化，当ΔI≤ki|Imφ|且ΔI≤ki|Iφ|时认为电流基本不变，这里Ki可取值1.05～1.25；

如果距离III段在采用按整定值整定的特性时与保护启动元件同时动作，且距离III段元件动作过程中，测量阻抗幅值变化条件、阻抗相位变化条件满足如权利要求2中所述的条件，或者电流也按上述判断方法变化，则认为发生的是过负荷；

如果保护启动时距离III段不动作，经过一段时间后，距离III段才动作，且阻抗幅值、相位变化条件满足如权利要求2中所述的条件，则认为发生的是过负荷，所述一段时间为30ms～整组复归前。

4、根据权利要求1所述的自适应调整方法，所述根据故障选相结果，区别是发生不对称故障，还是发生过负荷或对称性故障的方法，其特征在于：保护启动后，由故障选相元件进行故障相选择，如果选相元件选出的故障相别是A、B、C三相以及AB、BC、CA相间故障中的任何一种，则认为发生的是非对称性故障，否则认为发生的是过负荷或三相故障。

5、根据权利要求1所述的自适应调整方法，所述根据是否有零序电压3U0及零序电流3I0来区别发生故障还是发生过负荷的方法，其特征在于：如果保护启动后，零序电压3U0及零序电流3I0满足式(c)及式(d)，则认为发生的是故障，否则认为发生的是过负荷，

|3U0|≥u1       (c)

|3I0|≥k1*In    (d)

式中，u1取0.5V～1.5V，k1取0.08～0.1，In为额定电流。

6、根据权利要求1至5任一项权力要求所述的自适应调整方法，所述根据过负荷或故障的区别结果，距离保护的阻抗特性做自适应调整的方法，其特征在于：保护启动后，如果根据权利要求1～5述及的方法区别出发生了故障，则距离保护的采用按照整定的定值确定的动作特性，具有耐大过渡电阻的能力；如果确认是发生了过负荷，则距离保护的特性自动采用根据躲当前负荷电阻同时留1.5～2倍裕度后自适应调整的动作特性，使距离保护在发生故障时能够正确动作而不牺牲耐大过渡电阻的能力，又在发生过负荷时不误动。

7、根据权利要求6所述的自适应调整方法，其特征为，判断是否发生过负荷的步骤如下：

(1)距离保护启动后对采样所获得的三相电压、电流波形数据进行三相电压、电流及阻抗计算，并计算零序电压3U0及零序电流3I0的幅值，计算阻抗、电阻及电抗的变化量，以及

的大小，式中

为保护安装处各相及相间阻抗角余弦值，U是各相及相间电压；

(2)首先根据是否有零序电压3U0及零序电流3I0来区别发生故障还是发生过负荷，如果判断为发生故障，则距离保护特性不作调整，仍按照整定值整定的原始特性进行动作判断，否则进入下一步(3)继续判断过负荷；

(3)根据故障选相结果，区别是发生不对称故障，还是发生过负荷或对称性故障，如果判断是不对称故障，则距离保护特性不作调整，仍按照整定值整定的原始特性进行动作判断，否则进入下一步(4)继续判断是否过负荷；

(4)根据距离保护启动后的测量阻抗相位变化情况，区别是发生过负荷还是故障：

如果测量阻抗相位变化条件满足，认为不发生过负荷，置负荷标志为0，并进入步骤(6)继续判断是否过负荷；

如果测量阻抗相位变化条件不满足，则进入步骤(5)继续判断是否过负荷；

(5)根据距离保护启动后的测量阻抗幅值变化情况，区别是发生过负荷：

如果阻抗幅值变化条件满足，则置负荷标志为1进入步骤(6)继续判断是否过负荷，否则置负荷标志为0并步骤(6)继续判断是否过负荷；

(6)根据距离保护启动后距离III段动作情况进行过负荷判断：

如果距离III段和启动元件同时动作，并且负荷标志置1即阻抗幅值、相位变化满足(4)和(5)中的变化条件，或电流有变化，则距离保护根据当前负荷大小其特性作自适应调整后进行动作判断，否则距离保护特性不作调整，仍按照整定值整定的原始特性进行动作判断；

如果距离III段和启动元件不同时动作，则当测量阻抗相位满足如(4)所述的变化条件时，距离保护特性作自适应调整后进行动作判断，否则距离保护按原始特性进行动作判断。

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