CN101388545B - 一种基于零序电抗线的零序电抗多边形继电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力系统领域中继电保护的阻抗继电器，提出了一种基于零序电抗线的零序电抗多边形继电器。按线路正序阻抗的一定倍数选取整定阻抗，另选取一个与线路正序阻抗相位差180°的整定阻抗，由此按相计算出带零序电流补偿的两个整定阻抗的补偿电压，以零序电流或零序补偿电压为极化量，分别建立两零序电抗线的比相方程。通过选取电抗线合适的裕度角，构成一种零序电抗多边形继电器。在高压线路保护中，采用该零序电抗多边形继电器作故障方向判别。

Description

一种基于零序电抗线的零序电抗多边形继电器

技术领域

本发明涉及电力系统领域，更具体地涉及电力系统继电保护阻抗继电器的设计方法。

背景技术

随着我国电网规模的扩大和各种大型电力工程的建设，在高压、超高压输电走廊常常架设同一电压等级甚至不同电压等级的平行双回或多回线路，以及全程或部分同杆线路，使线路间的互感呈现多样性和复杂性。在这些互感线路上发生接地故障时，非故障线的零序方向元件受零序互感的影响，最为严重的情况是外部故障时由于零序互感的影响导致线路两侧零序方向元件均判为正方向而引起纵联零序方向保护的误动。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种基于零序电抗线的零序电抗多边形继电器。

该零序电抗多边形继电器的构成方法包括：

1)按1.1～1.3倍的线路正序阻抗选取超范围的第一整定阻抗，按相计算其带零序电流补偿的补偿电压，即

其中Z_set1为第一整定阻抗，k为零序电流补偿系数，等于线路零序阻抗和线路正序阻抗之差与3倍的线路正序阻抗的比值；

2)按0.1～0.3倍的线路正序阻抗选取另一与线路正序阻抗相差180°的第二整定阻抗，按相计算其带零序电流补偿的补偿电压，即

其中Z_set2为第二整定阻抗；

3)选取零序电流或零序补偿电压为极化量；

4)由上述两补偿电压分别与极化量比相构成两零序电抗线动作方程：

其中α、β、δ和γ为零序电抗线下倾的裕度角，

和

分别为故障相电压、故障相电流和零序电流。

5)按保护安装的位置选取合适的零序电抗线裕度角，式(1)和式(2)在阻抗平面上构成以两整定阻抗为端点的两条折线，从而可构成完全封闭或不完全封闭的多边形；

安装在送端的保护：

α＝-θ，β＝-θ/2，δ＝-θ，γ可取满足γ<90°+θ的正数，推荐值γ＝75°+θ。

安装在受端的保护：

α＝-θ，β＝0°，δ＝-θ，γ可取满足γ<90°+θ的正数，推荐值γ＝75°+θ。

其中

在高压线路保护中，采用该零序电抗多边形继电器作故障方向判别。即：电力系统故障后纵联保护仅零序方向元件判为正方向，其它正反方向元件均不动作时，投入零序电抗多边形的两判据；为了限制限制正方向元件的延伸范围，判据式(1)随零序方向元件全程投入。

附图说明

图1为安装在送端的零序电抗多边形继电器在阻抗平面上的动作特性示意图；

图2为安装在受端的零序电抗多边形继电器在阻抗平面上的动作特性示意图。

其中，图中L1和L2分别对应判据式(1)和式(2)。

具体实施方式

下面根据说明书附图对本发明的技术方案进一步详细描述。

图1所示为安装在送端的零序电抗多边形继电器在阻抗平面上的动作特性示意图，图2为安装在受端的零序电抗多边形继电器在阻抗平面上的动作特性示意图，图中L1和L2分别对应判据式(1)和式(2)。MN为被保护线路的正序阻抗。

按1.1～1.3倍线路正序阻抗选取整定阻抗Z_set1，另选取与之相配合的幅值大于该整定阻抗与线路正序阻抗之差即0.1～0.3倍线路正序阻抗且相角与线路正序阻抗相差180°的整定阻抗Z_set2，由此按故障相计算带零序电流补偿的两整定阻抗的补偿电压，以零序电流或零序补偿电压为极化量，分别建立两零序电抗线的比相方程。

其中k为零序电流补偿系数，等于线路零序阻抗和线路正序阻抗之差与3倍的线路正序阻抗的比值；α、β、δ和γ为零序电抗线下倾的裕度角，和

分别为故障相电压、故障相电流和零序电流。

式(1)和式(2)共同构成一种零序电抗多边形继电器。计及测量阻抗Z，可将式(1)和式(2)表述成如下形式：

令

对送电端θ<0，对受电端θ>0。

选取各裕度角为0时判据式(3)和式(4)在阻抗平面的动作特性分别如图中直线L1和L2所示，L1的下方为式(3)的动作区，L2的上方为式(4)的动作区。按下述方法选取电抗线合适的裕度角：

安装在送端的保护：

α＝-θ，β＝-θ/2，δ＝-θ，γ可取满足γ<90°+θ的正数，推荐值γ＝75°+θ。

安装在受端的保护：

α＝-θ，β＝0°，δ＝-θ，γ可取满足γ<90°+θ的正数，推荐值γ＝75°+θ。

零序电抗多边形继电器在阻抗平面上的动作边界是以两整定阻抗Z_set1和Z_set2为端点的两条折线；其动作区为可完全封闭(送电端)或不完全封闭(受电端)的多边形，如图中阴影部分所示。

该继电器一般可作为纵联保护方向元件的辅助判据进行故障后的方向判别。

根据纵联保护反方向元件优先的原则，任一反方向元件动作闭锁正方向元件的动作。纵联零序误动的一个重要原因是其它反方向元件的灵敏度不够，不能闭锁零序正方向元件的误判。

保护逻辑上增加零序电抗多边形继电器投入的条件，即：在其它正反方向元件均不动作，仅零序方向元件判为正方向时投入零序电抗多边形的两判据，而判据式(1)可随零序方向元件全程投入，目的是限制正方向元件的延伸范围。

在区外故障其它正反方向元件均不动作时，为防止因零序电抗多边形继电器闭锁了零序正方向元件的误动作，保护误入弱馈回授逻辑，零序电抗多边形继电器仅闭锁保护的停信(闭锁式)或发信(允许式)，不清除零序正向标，即使是反向故障时误判正向。

Claims (4)

1.一种基于零序电抗线的零序电抗多边形继电器，该继电器包括：

a.按1.1～1.3倍的线路正序阻抗选取第一整定阻抗，按相计算其带零序电流补偿的补偿电压，即

其中Z_set1为第一整定阻抗，k为零序电流补偿系数，等于线路零序阻抗和线路正序阻抗之差与3倍的线路正序阻抗的比值，

和

分别为故障相电压、故障相电流和零序电流；

b.按0.1～0.3倍的线路正序阻抗选取另一与线路正序阻抗相差180°的第二整定阻抗，按相计算其带零序电流补偿的补偿电压，即

其中Z_set2为第二整定阻抗，和

分别为故障相电压、故障相电流和零序电流；

c.选取零序电流或零序补偿电压为极化量；

d.由上述两补偿电压分别与极化量比相构成两零序电抗线动作方程：

其中α、β、δ和γ为零序电抗线下倾的裕度角，

和分别为故障相电压、故障相电流和零序电流；

e.按保护安装的位置选取合适的零序电抗线下倾的裕度角，在阻抗平面上构成以两整定阻抗为端点的四条射线，从而构成可完全封闭或不完全封闭的多边形；各裕度角按下述方式选取：

当保护安装在线路送电端时，

α＝-θ，β＝-θ/2，δ＝-θ，γ＝75°+θ；

当保护安装在线路受电端时，

α＝-θ，β＝0°，δ＝-θ，γ＝75°+θ；

其中，

2.根据权利要求1所述的零序电抗多边形继电器，其特征为：两整定阻抗按正反向故障时具有配合关系。

3.根据权利要求1所述的零序电抗多边形继电器，其特征为：补偿电压按故障相计算，故障相电流带零序电流补偿。

4.根据权利要求1所述的零序电抗多边形继电器，其特征为：继电器按保护的安装位置在阻抗平面具有不同的动作边界特性，安装在送电端的继电器，其动作边界可完全封闭，而安装在受电端的继电器，其动作边界不完全封闭。

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