CN101673940B - 距离保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种距离保护方法。距离保护方法包含下列步骤：提供一低定值距离继电器，低定值距离继电器输出一第一信号；提供一高定值距离继电器，高定值距离继电器输出一第二信号；提供一延时继电器，延时继电器接收第一信号，输出一第三信号；提供一锁存器，锁存器接收第一信号，且第二信号经过一个非门作为锁存器的复位信号；提供一逻辑与运算单元，逻辑与运算单元接收锁存器的输出信号和和第二信号，输出第四信号；以及提供一逻辑或运算单元，逻辑或运算单元接收第三信号和第四信号，输出一距离保护信号。

Description

距离保护方法

技术领域

本发明是有关于这一种距离保护方法，且特别是有关于一种适用于超高压带故障电流限制器(FCL)线路的距离保护方法。

背景技术

目前超高压线路的测量原理很多，利用线路一侧电压电流的距离保护由于不需要额外的通信，目前广泛的应用于电流系统超高压线路保护中。

距离保护是反应故障点至保护安装点之间的电气距离(阻抗)，并根据距离远近而确定动作与否的一种保护装置。距离保护作为一种性能较为完善的保护原理，距离保护在结构复杂的高压电网中得到了广泛的应用。

以图1中安装在M处的距离保护为例，其保护范围为MP之间的线路。按照继电保护选择性的要求，当故障发生在MP之间(如F1)时，保护应该动作。而当故障发生在反向线路上(如F3)以及正向保护范围以外(如F2)时，则保护不应动作。距离保护的主要元件为距离继电器，它可以根据其端子上所加的电压和电流来测量故障点到保护安装处的阻抗值，这个阻抗值被称为距离继电器的测量阻抗，即

式中，Z为一个复数，可以分解为电阻分量和电抗分量。图2在阻抗平面上表示了F1、F2、F3发生金属性故障时保护的测量阻抗。当系统发生金属性故障时，其测量阻抗总是落在与R轴正方向夹角为

的直线上，如图2中的AB所示，且故障发生点距离保护安装处的距离与测量阻抗的绝对值成正比。其中

是线路的阻抗角，对于220kV以上的线路，一般不低于75°。对于正向金属性故障(F1，F2)，测量阻抗总是落在第I象限；而反向金属性故障(F3)时，测量阻抗则落在第III象限。由于单位线路的电抗和电阻值是固定的，因此不难根据测量阻抗的相位以及绝对值的大小来判断故障的发生位置。

距离保护的动作判据为：

$|Z-\frac{Z_{\mathrm{zd}}}{2}|<\left|\frac{Z_{\mathrm{zd}}}{2}\right|---\left(2\right)$

当式(2)成立时，保护测量到的阻抗位于圆A的内部，此时故障位于保护区内，距离保护动作。

为了限制电流系统发生短路故障时产生的短路电流，目前华东电网正在筹备在超高压输电线路上安装谐振型故障电流限制器，其原理如图3所示。

系统正常运行时，开关B1与晶闸管阀T断开，电感L1与电容C发生串联谐振，此时故障电流限制器的等效阻抗为0；系统发生短路故障时，开关B1与晶闸管阀T导通，电容器C被旁路，此时故障电流限制器的等效阻抗为L1。旁路开关B2用于将整个短路电流限制器退出运行。

但旁路开关B2打开，故障电流限制器投入工作时，F1点故障后保护测量到的阻抗即为保护与故障点之间的线路阻抗与L1之和，即图4中的MF1’；而B2合上时，F1故障后保护测量到的电抗为保护与故障点之间的线路电抗，即MF1。

由于L1很大，导致距离保护的保护范围无法确定，因此对于安装有故障电流限制器的线路，目前的距离保护是无法工作的。

发明内容

本发明提出一种适于超高压带故障电流限制器(FCL)线路的距离保护方法，改善现有技术的缺失。

本发明的距离保护方法，包含下列步骤：提供一低定值距离继电器，低定值距离继电器输出一第一信号；提供一高定值距离继电器，高定值距离继电器输出一第二信号；提供一延时继电器，延时继电器接收第一信号，输出一第三信号；提供一锁存器，锁存器接收第一信号，且第二信号经过一个非门作为锁存器的复位信号；提供一逻辑与运算单元，逻辑与运算单元接收锁存器的输出信号和和第二信号，输出第四信号；以及提供一逻辑或运算单元，逻辑或运算单元接收第三信号和第四信号，输出一距离保护信号。

本发明的有益效果为：当发生区内故障时，使得FCL动作后，距离保护仍然能动作；当发生区外故障时，距离保护不会误动，使得距离保护的可靠性更高。

为让本发明的优点、特征更清楚的被了解，本发明特举较佳实施例、配合图式说明如下。

附图说明

图1为不同位置故障时系统图。

图2为距离保护测量阻抗示意图。

图3为故障电流限制器原理图。

图4为FCL动作过程中保护的测量阻抗。

图5为根据本发明一实施例的距离保护方法的流程图。

图6为根据本发明一实施例的距离保护方法而设计的距离保护装置的示意图。

具体实施方式

图5为根据本发明一实施例的距离保护方法的流程图。

参考图5，一种距离保护方法包含下列步骤：

S501中，提供一低定值距离继电器，低定值距离继电器输出一第一信号；

S503中，提供一高定值距离继电器，高定值距离继电器输出一第二信号；

S505中，提供一延时继电器，延时继电器接收第一信号，输出一第三信号；

S507中，提供一锁存器，锁存器接收第一信号，且第二信号经过一个非门作为锁存器的复位信号；

S509中，提供一逻辑与运算单元，逻辑与运算单元接收上述锁存器的输出信号和和第二信号，输出第四信号；以及

S511中，提供一逻辑或运算单元，逻辑或运算单元接收第三信号和第四信号，输出一距离保护信号。

图6为根据本发明一实施例的距离保护方法而设计的距离保护装置的示意图。

距离保护装置6包含低定值距离继电器61、高定值距离继电器62、延时继电器63、锁存器64、与门65、以及或门66。

动作门槛阻抗分别为：Zdz和Zdz+ZL，其中Zdz是由被保护线路的阻抗决定的，ZL为故障电流限制器动作后的等效阻抗

低定值距离继电器61接收测量点的电压和电流(图未示)，输出第一信号Nd1。高定值距离继电器62接收测量点的电压和电流(图未示)，输出第二信号Nd2。第一信号Nd1分两路，一路经过延时继电器63输出为第三信号Nd3；另一路通过锁存器64进入与第二信号Nd2进入一个与门65，输出为第四信号Nd4。第二信号Nd2经过一个非门，作为锁存器64的复位信号。第三信号Nd3和第四信号Nd4进入一个或门66，输出为第五信号Nd5。第五信号Nd5为距离保护的输出信号。

图3为故障电流限制器(FCL)原理图。请同时参考图3和图5，若FCL投入即B2分位，当发生区内故障时，低定值距离继电器61和高定值距离继电器62均动作，当FCL动作后，则低定值距离继电器61返回而高定值距离继电器62继续动作。这时由于低定值距离继电器61返回无法令保护出口，因此用一个锁存器64固定其动作信号，用于开放高定值距离继电器62。由于高定值距离继电器62始终动作，因此当FCL动作后距离保护装置6仍然能动作。当发生区外故障时，由于低定值距离继电器61始终不动作，因此高定值距离继电器62不会被开放，保护不会误动。

若FCL退出即B2合位，则故障后低定值距离继电器61和高定值距离继电器62均一直动作，保护能够动作。而发生区外故障时，由于低定值距离继电器61不动作，因此距离保护装置6不会误动。

综上所述，当发生区内故障时，本发明的距离保护装置仍然能动作；当发生区外故障时，本使用新型的距离保护装置不会误动。

虽然本发明已以具体的较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，仍可作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (3)

1.一种距离保护方法，其特征在于包含下列步骤：

提供一低定值距离继电器，上述低定值距离继电器输出一第一信号；

提供一高定值距离继电器，上述高定值距离继电器输出一第二信号；

提供一延时继电器，上述延时继电器接收上述第一信号，输出一第三信号；

提供一锁存器，上述锁存器接收上述第一信号，且上述第二信号经过一个非门作为上述锁存器的复位信号；

提供一逻辑与运算单元，上述逻辑与运算单元接收上述锁存器的输出信号和上述第二信号，输出第四信号；以及

提供一逻辑或运算单元，上述逻辑或运算单元接收上述第三信号和上述第四信号，输出一距离保护信号。

2.根据权利要求1所述的距离保护方法，其特征在于，其中上述逻辑与运算单元为一与门。

3.根据权利要求1所述的距离保护方法，其特征在于，其中上述逻辑或运算单元为一或门。

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