CN101860019A - 一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法 - Google Patents

一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法 Download PDF

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CN101860019A CN 201010163594 CN201010163594A CN101860019A CN 101860019 A CN101860019 A CN 101860019A CN 201010163594 CN201010163594 CN 201010163594 CN 201010163594 A CN201010163594 A CN 201010163594A CN 101860019 A CN101860019 A CN 101860019A
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Abstract

一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法，先在时间元件的两端并联连接一加速软开关，加速软开关的输入端与二号与门的输出端相连接，二号与门的输入端分别与一号与门的输出端、或门的输出端相连接，或门的输入端分别与突变量及延时元件的输出端相连接，延时元件的输入端与二号与门的输出端相连接，突变量的控制依据是
Figure 201010163594.X_AB_0
，然后通过一点采样值算法计算
Figure 201010163594.X_AB_0
以控制突变量输出，从而控制非门输出，进而控制二号与门输出以闭合加速软开关，最后切除一号故障线路，该控制过程中通过采样突变量短时间展宽、距离保护动作控制保持相结合的方式防止加速软开关的误闭合。本发明能够加快振荡闭锁中的对称开放，有利于故障的迅速排除。

Description

一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法
技术领域
本发明涉及一种距离保护中振荡闭锁的对称开放方法，尤其涉及一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法，具体应用于电力系统发生三相短路故障时振荡闭锁对称开放的加速。
背景技术
电力系统受扰动时，并列运行的两部分系统间失去同步的现象称为振荡。振荡时功角δ在0度与360度之间作周期性变化，当δ在180°附近时会造成阻抗继电器Z不正确动作，这会对输电线路造成严重的影响。我国目前采取振荡闭锁的方法对付系统振荡，长期以来，由于其控制原理简单、动作可靠，振荡闭锁装置被我国广泛采用，无论是静态还是暂态稳定破坏都可以有效地对距离保护实现闭锁。静态稳定破坏时闭锁保护，暂态稳定破坏初期短时开放保护，随后将保护闭锁到振荡止息。但这种振荡闭锁方式也有缺点，即闭锁期间若发生故障也不能再开放保护。因此迫切需要研究振荡闭锁再开放问题。目前使用的振荡闭锁中故障再开放方式通常有两种，分别为对称开放和不对称开放。一直公认：不对称开放可以瞬时开放，而对称开放需要经短延时。
中国专利公开号为CN101267109A，公开日为2008年9月17日的发明专利公开了一种高压输电线路距离保护振荡闭锁新方法，该方法中包括两种不同原理的振荡闭锁方法，根据被保护线路的长短自动选择一种振荡闭锁方法。当保护判别为短线路时，利用堆栈式计数器实时检测振荡周期变化速率和现在阻抗的位置，相应调整闭锁时间和解除闭锁的时间，这一方法既适用于大圆套小圆式的动作特性，也适合于大四边形套小四边形的动作特性；当保护判别为长线路时，则利用检测
Figure GSA00000116452400011
及其变化率的振荡闭锁方案。虽然该种方法所包括的两种方案可由微机软件程序中设置的指令根据整定阻抗的大小自动切换选择，适应范围较广，但是当遇到振荡中发生故障需要闭锁再开放时，如发生三相短路故障，该发明所采取的对称开放仍旧一律需要短延时，而这种延时时间一般为几百毫秒，时间较长，非常不利于故障的排除，从而造成重大的损失。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的振荡闭锁对称开放一律需要短延时的缺陷与问题，提供一种加快振荡闭锁对称开放、不需要短延时的距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法，该方法包括先由对称开放判据开始判断，输出为1，同时阻抗继电器Z动作，输出为1，然后打开一号与门且控制其输出为1，进而激发时间元件进入延时模式并开始计时，延时时间为t毫秒，t毫秒后，若对称开放判据判断符合，时间元件出口，切除一号故障线路，所述加速方法依次包括以下步骤：
第一步：在所述对称开放判据开始判断前，先在时间元件的两端并联连接一加速软开关，加速软开关的输入端与二号与门的输出端相连接，二号与门的输入端分别与一号与门的输出端、或门的输出端相连接，或门的输入端与突变量的输出端相连接，所述加速软开关的闭合条件为一次激发即可闭合，所述突变量的控制依据是
Figure GSA00000116452400021
第二步：当所述阻抗继电器Z在前一周波不动作时，使用一点采样值算法对下一个工频周期中的M个点进行采样以获取每点的
Figure GSA00000116452400022
来控制突变量，当M个点中有N个点的
Figure GSA00000116452400023
时，控制突变量输出为1；当M个点中没有N个点的＞0.5pu时，控制突变量输出为0；
所述M＝X/3-2X/3，N＝4M/8-6M/8，X为一个工频周期的采样频率，X、M与N均为正整数；
第三步：当突变量输出为1时，打开或门并控制其输出为1，同时，所述一号与门输出为1，结合或门、一号与门的输出信号以打开二号与门，且控制二号与门输出为1，随后，激发加速软开关；
第四步：加速软开关被一次激发后闭合，时间元件被短接，直接出口切除故障一号线路。
所述第一步为：在所述对称开放判据开始判断前，先在时间元件的两端并联连接一加速软开关，加速软开关的输入端与二号与门的输出端相连接，二号与门的输入端分别与一号与门的输出端、或门的输出端相连接，或门的输入端分别与突变量及延时元件的输出端相连接，延时元件的输入端与二号与门的输出端相连接，所述延时元件的延时时间为10ms；
所述加速软开关的闭合条件为被持续激发10ms以上，所述突变量的控制依据是
所述第三步为：当突变量输出为1时，若突变量输出的持续时间小于10ms，则当其输出结束，即输出至一号或门的值为0时，延时元件的10ms延时还没结束，延时元件输入一号或门的值也为0，此时，一号或门的输出为0，无法继续激发加速软开关，加速软开关被加激发时间小于10ms，加速软开关不闭合；若突变量输出的持续时间时间大于等于10ms，则当突变量的输出时间达到10ms时，延时元件计时结束，延时元件输入一号或门的值为1，打开或门，并与一号与门的输出信号相结合打开二号与门以继续激发加速软开关，加速软开关被加激发时间大于等于10ms，加速软开关闭合；
所述第四步为：所述加速软开关闭合后，时间元件被短路，直接出口切除一号故障线路，导通时间节省t-10毫秒，所述t大于10。
所述振荡为三相电气量纯正弦、纯正序，所述使用一点采样值算法获取的操作步骤依次如下：
首先，先获取即时时刻tk时A、B、C三相的相间电压的采样值，获取公式为：
Figure GSA00000116452400033
Figure GSA00000116452400034
所述UmA、UmB、UmC为A、B、C三相的相间电压幅值，
Figure GSA00000116452400036
为初相角，ω为角频率；
其次，再获取即时时刻tk时A、B、C三相的相间电流的采样值，获取公式为：
iAB(tk)＝Im sin(ωtk)
iBC(tk)＝Im sin(ωtk-120°)
iCA(tk)＝Im sin(ωtk-240°)
所述Im为相间电流幅值；
再次，先通过获取的三相相间电压与三相相间电流的采样值分别计算出tk时刻三相各自的
Figure GSA00000116452400041
和
Figure GSA00000116452400042
计算公式如下：
A、B、C三相各自的的计算公式为：
Figure GSA00000116452400044
Figure GSA00000116452400045
A、B、C三相各自的
Figure GSA00000116452400047
的计算公式为：
Figure GSA00000116452400048
Figure GSA00000116452400049
Figure GSA000001164524000410
Figure GSA000001164524000411
最后，从上述得出的三个
Figure GSA000001164524000412
和三个
Figure GSA000001164524000413
中各取最小的Um与
Figure GSA000001164524000414
值以取得tk时刻最小的
Figure GSA000001164524000415
计算公式为：然后将取得的
Figure GSA000001164524000417
与
Figure GSA000001164524000418
相减以得到判据计算公式为： 所述
Figure GSA000001164524000422
指的是L ms之前的
Figure GSA000001164524000423
的绝对值。
所述L的范围为8-12。
所述L为10。
所述X＝24，M＝10，N＝6。
当L ms之前的正序电流I-Lms小于精确工作电流，即I-Lms＜0.1Ijw时，取
Figure GSA000001164524000424
所述Ijw为现有保护整定的静稳电流。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.由于本发明一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法中在现有振荡闭锁对称开放的时间元件上增设一个加速软开关，该加速软开关与时间元件并联，当振荡中发生故障，如三相短路时，可以通过闭合加速软开关以短接时间元件，加速线路的导通，加快故障线路的切除，使得振荡闭锁对称开放不需要经过时间元件的短延时即可瞬时开放，节省了大量的时间，有利于排除系统故障。因此本发明可使振荡闭锁对称开放无需短延时，可瞬时开放，有利于系统故障的解除。
2.由于本发明一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法中对突变量判断依据
Figure GSA00000116452400051
的获取采用的是一点采样值算法，该方法可保证只需要采取一个采样点就可以计算出系统此时的相量，有效的缩短了数据窗，从而避免了跨窗。采用短数据窗的原因在于：长数据窗故障初始时，故障后信息会被故障前信息淹没，不利于准确取得采样量，会造成计算突变量
Figure GSA00000116452400052
不灵敏，而短数据窗则不同，它能最集中地反映当前采样点信息，可以逐点地反映电气量变化轨迹。一点采样值算法便是最短的数据窗。因此本发明采取一点采样值算法获取突变量的判断依据
Figure GSA00000116452400053
不仅可以准确的获得当前采样点信息、有利于突变量
Figure GSA00000116452400054
的计算，而且该种算法与频率无关、不受频率干扰，非常适合于系统振荡时采用，进一步保证了数据的准确性。因此本发明能够精确采样、准确度较高。
3.由于本发明一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法中在获取
Figure GSA00000116452400055
时使用了表决法，即在一个工频周期中只有当M个点中有N个点的
Figure GSA00000116452400056
时，突变量的输出才为1，且所述M＝X/3-2X/3，N＝4M/8-6M/8，X为一个工频周期的采样频率，该种方法能够有效避免采样值上较大的干扰误差。因此本发明能有效避免采样值上较大的干扰误差、保证采样数据的准确性。
4.由于本发明一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法中在计算
Figure GSA00000116452400057
时取的是A、B、C三相中最小的
Figure GSA00000116452400058
和原因在于无故障全相振荡时A、B、C三相中各自的
Figure GSA000001164524000510
和
Figure GSA000001164524000511
都相互相等，不影响计算
Figure GSA000001164524000512
而在发生三相短路瞬间A、B、C三相中的
Figure GSA000001164524000513
和
Figure GSA000001164524000514
肯定不等，因此当计算
Figure GSA000001164524000515
时，取以上三相中
Figure GSA000001164524000516
和的最小值可以加快
Figure GSA00000116452400061
的计算，提高加速软开关的灵敏度。因此本发明的灵敏度较高。
5.由于本发明一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法中当故障前电流小于精确工作电流时，会导致计算错误，从而影响突变量判据
Figure GSA00000116452400063
的计算，同时又由于故障前电流较小时，系统振荡功角较小，距离保护能够正确动作，应该开放距离保护，因此本发明中当故障前电流较小时，将
Figure GSA00000116452400064
赋一个较大值，即当I-Lms＜0.1Ijw时，取
Figure GSA00000116452400065
从而加快了
Figure GSA00000116452400066
的计算，进而加快了
Figure GSA00000116452400067
的计算，提高了系统的灵敏度，让距离保护更加容易开放。因此本发明当故障前电流较小时，系统的灵敏度更高。
6.由于本发明一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法中针对加速软开关动作后的展宽时间问题采取的是采样突变量短时间展宽与距离保护动作控制保持相结合的方式，该方式不仅能避免展宽时间过短则短接时间不可靠，还能避免展宽时间过长，则可能导致误开放的问题，在使用中，突变量短时间展宽10ms与距离保护动作自保持10ms相结合，使得加速软开关只有当被持续激发10ms后才能完全闭合，可有效防止扰动引起的加速软开关的误闭合。因此本发明采用的是采样突变量短时间展宽、距离保护动作控制保持的方式，有利于实现距离保护与加速软开关的协同工作，解决了安全性与瞬时性之间的矛盾，有利于振荡故障的排除。
附图说明
图1是现有技术中振荡闭锁对称开放的逻辑示意图。
图2是本发明的逻辑示意图。
图3是本发明的仿真实施例1的三相电压波形图。
图4是本发明的仿真实施例1的三相电流波形图。
图5是本发明的仿真实施例1的
Figure GSA00000116452400068
与阻抗继电器Z动作的波形图。
图6是本发明的仿真实施例2的
Figure GSA00000116452400069
与阻抗继电器Z动作的波形图。
图7是本发明的仿真实施例3的
Figure GSA000001164524000610
与阻抗继电器Z动作的波形图。
图8是本发明的仿真实施例4的
Figure GSA000001164524000611
与阻抗继电器Z动作的波形图。
图9是本发明的仿真实施例5的
Figure GSA000001164524000612
与阻抗继电器Z动作的波形图。
图10是本发明的仿真实施例6的与阻抗继电器Z动作的波形图。
图中：一号故障线路1，
Figure GSA00000116452400072
的采样值2，
Figure GSA00000116452400073
的采样值3，距离继电器动作标志4，整体开放5，A相6，B相7，C相8。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1-图10，一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法，该方法包括先由对称开放判据开始判断，输出为1，同时阻抗继电器Z动作，输出为1，然后打开一号与门且控制其输出为1，进而激发时间元件进入延时模式并开始计时，延时时间为t毫秒，t毫秒后，若对称开放判据判断符合，时间元件出口，切除一号故障线路，所述加速方法依次包括以下步骤：
第一步：在所述对称开放判据开始判断前，先在时间元件的两端并联连接一加速软开关，加速软开关的输入端与二号与门的输出端相连接，二号与门的输入端分别与一号与门的输出端、或门的输出端相连接，或门的输入端与突变量的输出端相连接，所述加速软开关的闭合条件为一次激发即可闭合，所述突变量的控制依据是
第二步：当所述阻抗继电器Z在前一周波不动作时，使用一点采样值算法对下一个工频周期中的M个点进行采样以获取每点的
Figure GSA00000116452400075
来控制突变量，当M个点中有N个点的
Figure GSA00000116452400076
时，控制突变量输出为1；当M个点中没有N个点的
Figure GSA00000116452400077
＞0.5pu时，控制突变量输出为0；
所述M＝X/3-2X/3，N＝4M/8-6M/8，X为一个工频周期的采样频率，X、M与N均为正整数；
第三步：当突变量输出为1时，打开或门并控制其输出为1，同时，所述一号与门输出为1，结合或门、一号与门的输出信号以打开二号与门，且控制二号与门输出为1，随后，激发加速软开关；
第四步：加速软开关被一次激发后闭合，时间元件被短接，直接出口切除一号故障线路。
所述第一步为：在所述对称开放判据开始判断前，先在时间元件的两端并联连接一加速软开关，加速软开关的输入端与二号与门的输出端相连接，二号与门的输入端分别与一号与门的输出端、或门的输出端相连接，或门的输入端分别与突变量及延时元件的输出端相连接，延时元件的输入端与二号与门的输出端相连接，所述延时元件的延时时间为10ms；
所述加速软开关的闭合条件为被持续激发10ms以上，所述突变量的控制依据是
所述第三步为：当突变量输出为1时，若突变量输出的持续时间小于10ms，则当其输出结束，即输出至一号或门的值为0时，延时元件的10ms延时还没结束，延时元件输入一号或门的值也为0，此时，一号或门的输出为0，无法继续激发加速软开关，加速软开关被加激发时间小于10ms，加速软开关不闭合；若突变量输出的持续时间时间大于等于10ms，则当突变量的输出时间达到10ms时，延时元件计时结束，延时元件输入一号或门的值为1，打开或门，并与一号与门的输出信号相结合打开二号与门以继续激发加速软开关，加速软开关被加激发时间大于等于10ms，加速软开关闭合；
所述第四步为：所述加速软开关闭合后，时间元件被短路，直接出口切除一号故障线路，导通时间节省t-10毫秒，所述t大于10。
所述振荡为三相电气量纯正弦、纯正序，所述使用一点采样值算法获取
Figure GSA00000116452400082
的操作步骤依次如下：
首先，先获取即时时刻tk时A、B、C三相的相间电压的采样值，获取公式为：
Figure GSA00000116452400084
所述UmA、UmB、UmC为A、B、C三相的相间电压幅值，
Figure GSA00000116452400086
为初相角，ω为角频率；其次，再获取即时时刻tk时A、B、C三相的相间电流的采样值，获取公式为：
iAB(tk)＝Im sin(ωtk)
iBC(tk)＝Im sin(ωtk-120°)
iCA(tk)＝Im sin(ωtk-240°)
所述Im为相间电流幅值；
再次，先通过获取的三相相间电压与三相相间电流的采样值分别计算出tk时刻三相各自的和计算公式如下：
A、B、C三相各自的
Figure GSA00000116452400093
的计算公式为：
Figure GSA00000116452400094
Figure GSA00000116452400095
Figure GSA00000116452400096
A、B、C三相各自的
Figure GSA00000116452400097
的计算公式为：
Figure GSA000001164524000910
最后，从上述得出的三个
Figure GSA000001164524000912
和三个
Figure GSA000001164524000913
中各取最小的Um与值以取得tk时刻最小的计算公式为：
Figure GSA000001164524000916
然后将取得的与
Figure GSA000001164524000918
相减以得到判据
Figure GSA000001164524000919
计算公式为：
Figure GSA000001164524000920
Figure GSA000001164524000921
所述
Figure GSA000001164524000922
指的是L ms之前的
Figure GSA000001164524000923
的绝对值。
所述L的范围为8-12。
所述L为10。
所述X＝24，M＝10，N＝6。
当L ms之前的正序电流I-Lms小于精确工作电流，即I-Lms＜0.1Ijw时，取
Figure GSA00000116452400101
所述Ijw为现有保护整定的静稳电流。
参见图1，图1中对称开放判据与阻抗继电器Z的输出都为1时，与门打开，输出为1，时间元件进入延时模式并开始计时，延时时间为t毫秒，t毫秒后对称开放判据判断符合，时间元件出口，切除一号故障线路1，对称开放打开，t一般取500。
参见图2，突变量输出为1，或门打开，输出为1，同时，一号与门输出1，二号与门打开，输出为1，加速软开关与延时元件同时被激发，延时元件进入延时模式并开始计时，延时时间为10ms，由于加速软开关需被持续激发10ms才能完全闭合，因此10ms之内，控制突变量持续输出1给或门，进而保证二号与门持续被打开并输出为1以持续激发加速软开关，10ms后，延时元件计时结束，延时元件出口，其输出的信号1可打开或门，以保证继续激发加速软开关，从而使激发加速软开关完全闭合，时间元件被短路，切除一号故障线路1，加速时间为t-10毫秒。
本发明的原理说明如下：
振荡中故障再开放通常分对称开放和不对称开放。一直公认：不对称开放可以瞬时开放，而对称开放需要经短延时，如振荡闭锁中三相短路就需要经短延时才能跳闸，而三相短路是最严重的故障类型，无论从哪方面都期望尽快切除故障！这就提出了加速振荡闭锁对称开放的要求。实际上，三相短路与全相振荡之间是存在区别的，即在三相短路瞬间，
Figure GSA00000116452400102
一定有突变，且即便是发生稳定破坏，只要功角δ不是太大，该突变也是存在的，只要测量出该突变，就可以把三相短路从振荡中区别开来，并在区别后加速开放以有利于三相短路故障的排除。为此，本发明抓住这一差异，设计加速软开关短接延时，加速跳闸，这对于提高对称开放时故障的切除时间、保证电网安全稳定运行具有极为重要的意义，可改善振荡闭锁时瞬时段距离保护的动作性能，避免三相短路延时跳闸对电网稳定运行带来的影响。
本发明采取的总技术方案为：
在现有振荡闭锁对称开放的控制方法中增加加速软开关这一判断程序，该加速软开关有利于对称开放的加速开放，能够实现振荡中故障时的瞬时开放，避免短延时。加速软开关控制程序的判据为突变量，突变量的判断则依靠
Figure GSA00000116452400103
Figure GSA00000116452400104
按可靠躲过最小振荡周期整定，在实际操作中只要满足表决法中的突变量就能被判断存在，从而闭合加速软开关；本发明中
Figure GSA00000116452400106
的获取采用最短数据窗的一点采样值算法以提高精确度，并对最小精确工作电流额、加速软开关展宽时间进行处理以更好的应用于瞬时段距离保护的加速开放，具体处理过程如下：
加速软开关基本设置：
参见图1，图1为现有技术中振荡闭锁对称开放的逻辑图，本发明是在图1中的时间元件上并联一加速软开关，其判据为突变量，突变量的判断则依靠
一点采样值算法：
一点采样值算法只需要一个采样点就可以计算出系统此时的相量。采取一点采样值算法的目的不是提高速度，而是缩短数据窗，避免跨窗。因为长数据窗故障初始，故障后信息会被故障前信息淹没，计算突变量不灵敏，而短数据窗能最集中地反映当前采样点信息，可以逐点地反映电气量变化轨迹。一点采样值算法不仅是最短的数据窗，而且其采样时与频率无关，可避免振荡时的频率干扰。
以三相电气量纯正弦、纯正序为例解释一点采样值算法获取判据
Figure GSA00000116452400112
的过程：
先获取tk时刻A、B、C三相的相间电压与相间电流的采样值，获取公式为：
Figure GSA00000116452400113
Figure GSA00000116452400114
Figure GSA00000116452400115
iAB(tk)＝Imsin(ωtk)
iBC(tk)＝Imsin(ωtk-120°)
iCA(tk)＝Imsin(ωtk-240°)
再通过获取的tk时刻A、B、C三相的相间电压与相间电流的采样值计算tk时刻三相各自的相间电压幅值Um与功率因素
Figure GSA00000116452400116
获取公式为：
Figure GSA00000116452400117
Figure GSA00000116452400118
Figure GSA00000116452400121
Figure GSA00000116452400122
Figure GSA00000116452400123
Figure GSA00000116452400124
Figure GSA00000116452400125
从上述得出的三个
Figure GSA00000116452400126
和三个
Figure GSA00000116452400127
中各取最小的Um与
Figure GSA00000116452400128
值以取得tk时刻最小的
Figure GSA00000116452400129
计算公式为：
Figure GSA000001164524001210
然后将取得的与
Figure GSA000001164524001212
相减以得到判据
Figure GSA000001164524001213
计算公式为：
Figure GSA000001164524001214
所述
Figure GSA000001164524001216
指的是L ms之前的的绝对值，L一般取8到12，优选10。
取最小值的目的是：无故障全相振荡时以上计算出的三相各自的Um以及
Figure GSA000001164524001218
值相等，因此，计算
Figure GSA000001164524001219
时，取三相中的任意一相都行，而当发生三相短路瞬间以上三相各自的Um以及
Figure GSA000001164524001220
值肯定不等，故此时计算
Figure GSA000001164524001221
时，取最小值可以更快的计算出有利于加快突变量的判断，从而提高三相短路对称开放的灵敏度。
表决法：可提高一点采样值算法的精确度：
为防止所取的采样值带有较大的干扰误差而导致计算结果不准确，采取表决法，即在一个工频周期中取M个点进行采样以获取每个采样点的
Figure GSA000001164524001223
值，当M个点中有N个点的
Figure GSA000001164524001224
时，突变量输出为1；所述M＝X/3-2X/3，N＝4M/8-6M/8，X为一个工频周期的采样频率，X、M与N均为正整数；采样频率X一般为24点/周。
对最小精确工作电流的处理原因：
加速软开关闭合的前提是突变量的存在，而突变量以
Figure GSA00000116452400131
作为动作判据。在计算
Figure GSA00000116452400132
即
Figure GSA00000116452400133
时，可能由于精确工作问题引起
Figure GSA00000116452400134
误差过大导致错误。当电压小于精确工作电压时，
Figure GSA00000116452400135
几乎与
Figure GSA00000116452400136
无关，所以无精确工作电压问题。而当电流小于精确工作电流时，这会导致计算错误，但这种情况只可能出现在无故障全相振荡δ＝0附近，而在δ＝0附近距离保护又能够正确动作，应该开放距离保护。因此解决故障前电流小于最小精确工作电流这个问题的方法是，当故障前电流较小，即当
Figure GSA00000116452400138
的正序电流I-Lms＜0.1Ijw时，取
Figure GSA00000116452400139
所述Ijw为现有保护整定的静稳电流，这使得突变量
Figure GSA000001164524001310
的计算更容易，保护更容易开放。
加速软开关短时间展宽的原因：
当电流较小时将
Figure GSA000001164524001311
赋一个较大值，可以提高加速软开关灵敏度，这对三相短路是有利的，但引出加速软开关动作后的展宽时间的问题。如果展宽时间过短，则短接时间不可靠，展宽时间过长，则可能会因为人为提高灵敏度导致误开放。于是，为了防止加速软开关在被扰动的情况下误动作，本发明采用突变量短时间展宽与距离保护动作控制保持相结合的方式，突变量展宽10ms，同时距离保护动作自保持10ms，二者结合从而保证加速软开关只有被持续激发10ms才能闭合，有效的防止了加速软开关的误动，从而实现了距离保护与软开关协同工作的效果。
本发明的实施例采取仿真形式进行。
仿真内容：
(1)模拟系统振荡，在不同振荡周期下，观察判据
Figure GSA000001164524001312
Figure GSA000001164524001313
是否会误动；减小振荡周期，测试上述判据不误动的最小振荡周期；
(2)模拟系统振荡时三相故障，在不同功角下，观察上述判据是否动作，增大功角，测试上述判据正确动作的最大功角。
仿真说明：
1.仿真采用的录波波形主要来自RTDS数模试验仪。
2.仿真故障类型包括：不同振荡周期的三相纯振荡、不同振荡周期中的振荡中再三相故障，数据长度300～400ms左右。
3.下面各仿真数据图中，横坐标刻度为采样点数，仿真采用算法为24点采样。
4.图中坐标“samp1edot”含义：采样点。
5.图中坐标“Uabc”、“Iabc”含义：三相电压、三相电流。
6.图中坐标“dUcos”含义：Ucos的突变量，即
Figure GSA00000116452400141
7.已结合线路阻抗角进行补偿。
8.由于仿真数据量较大，仅摘录部分典型波形。
实施例1：
振荡周期为0.1S纯振荡，其三相电压录波波形图参见图3，其三相电流的录波波形图参见图4，其
Figure GSA00000116452400142
与阻抗继电器Z动作特性参见图5。
1、以上计算
Figure GSA00000116452400143
中，已经考虑交流量与装置精工电压/电流的大小关系，在电流小于精确工作电流时，取
Figure GSA00000116452400144
2、从图上的波形可以看出，在振荡周期为100ms时，
Figure GSA00000116452400145
不会动作。
实施例2：
振荡周期为0.2S，功角180度的振荡中三相故障，其与阻抗继电器Z动作特性参见图6。
对图片进行分析可知，采样值算法由于故障瞬间电压谐波分量的影响，
Figure GSA00000116452400147
会有数个点大于0.5pu，但从图中500-600之间这100个采样点中可以发现，此时不满足10取6条件，
Figure GSA00000116452400148
不能动作。
实施例3：
振荡周期为0.2S，功角120度的振荡中三相故障，其
Figure GSA00000116452400149
与阻抗继电器Z动作特性参见图7。
对图片进行分析可知，采样值算法由于故障瞬间电压谐波分量的影响，
Figure GSA000001164524001410
会有数个点大于0.5pu，但从图中500-600之间这100个采样点中可以发现，此时不满足10取6条件，
Figure GSA00000116452400151
不能动作。
实施例4：
振荡周期为0.2S，功角90度的振荡中三相故障，其
Figure GSA00000116452400152
与阻抗继电器Z动作特性参见图8。
对图片进行分析可知，在功角为90度时，瞬时值算法
Figure GSA00000116452400153
已经大于0.5pu，由于谐波分量的影响，会导致不连续，从图中500-600之间的100个采样点可知：此时满足10取6条件，距离继电器测量满足，并满足
Figure GSA00000116452400154
可正确动作。
实施例5：
振荡周期为0.2S，功角60度的振荡中三相故障，其
Figure GSA00000116452400155
与阻抗继电器Z动作特性参见图9。
对图片进行分析可知，在功角为60度时，瞬时值算法
Figure GSA00000116452400156
已经大于0.5pu，从图中500-600之间的100个采样点可知：此时满足10取6条件，距离继电器测量满足，并满足
Figure GSA00000116452400157
可正确动作。
实施例6：
振荡周期为0.2S，功角0度的振荡中三相故障，其
Figure GSA00000116452400158
与阻抗继电器Z动作特性参见图10。
对图片进行分析可知，在功角为0度时，瞬时值算法
Figure GSA00000116452400159
已经远大于0.5pu，从图中500-600之间的100个采样点可知：此时满足10取6条件，距离继电器测量满足，并满足
Figure GSA000001164524001510
可正确动作。
仿真结论：
1.振荡周期大于60ms时，纯振荡时阻抗继电器Z与
Figure GSA000001164524001511
不会同时动作，可保证加速软开关与距离继电器协同工作不误动。
2.对于振荡中故障，当功角小于90度时，阻抗继电器Z与
Figure GSA000001164524001512
会同时动作可靠动作，起到了振荡中故障快速开放的作用。
3.对于振荡中故障，当功角大于120度时，由于
Figure GSA000001164524001513
理论已经小于0.5pu，但实际仿真波形看，由于谐波影响，会有数个点使
Figure GSA00000116452400161
大于0.5pu，但不能满足10取6条件，
Figure GSA00000116452400162
不能起到加速开放的作用。需要提及注意的是，此时振荡闭锁的对称开放条件“I段：
Figure GSA00000116452400163
延时150ms”或者“Ⅱ段：延时500ms”是可以开放的。
4.对于振荡中发生故障，当功角大于90度，小于120度时，由于
Figure GSA00000116452400165
能否满足10取6大于0.5pu具有随机性，与谐波分量大小、故障时刻有一定关系。

Claims (7)

1.一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法，该方法包括先由对称开放判据开始判断，输出为1，同时阻抗继电器Z动作，输出为1，然后打开一号与门且控制其输出为1，进而激发时间元件进入延时模式并开始计时，延时时间为t毫秒，t毫秒后，若对称开放判据判断符合，时间元件出口，切除一号故障线路(1)，其特征在于所述加速方法依次包括以下步骤：
第一步：在所述对称开放判据开始判断前，先在时间元件的两端并联连接一加速软开关，加速软开关的输入端与二号与门的输出端相连接，二号与门的输入端分别与一号与门的输出端、或门的输出端相连接，或门的输入端与突变量的输出端相连接，所述加速软开关的闭合条件为一次激发即可闭合，所述突变量的控制依据是
Figure FSA00000116452300011
第二步：当所述阻抗继电器Z在前一周波不动作时，使用一点采样值算法对下一个工频周期中的M个点进行采样以获取每点的来控制突变量，当M个点中有N个点的
Figure FSA00000116452300013
时，控制突变量输出为1；当M个点中没有N个点的
Figure FSA00000116452300014
＞0.5pu时，控制突变量输出为0；
所述M＝X/3-2X/3，N＝4M/8-6M/8，X为一个工频周期的采样频率，X、M与N均为正整数；
第三步：当突变量输出为1时，打开或门并控制其输出为1，同时，所述一号与门输出为1，结合或门、一号与门的输出信号以打开二号与门，且控制二号与门输出为1，随后，激发加速软开关；
第四步：加速软开关被一次激发后闭合，时间元件被短接，直接出口切除一号故障线路(1)。
2.根据权利要求1所述的一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法，其特征在于：
所述第一步为：在所述对称开放判据开始判断前，先在时间元件的两端并联连接一加速软开关，加速软开关的输入端与二号与门的输出端相连接，二号与门的输入端分别与一号与门的输出端、或门的输出端相连接，或门的输入端分别与突变量及延时元件的输出端相连接，延时元件的输入端与二号与门的输出端相连接，所述延时元件的延时时间为10ms；
所述加速软开关的闭合条件为被持续激发10ms以上，所述突变量的控制依据是
所述第三步为：当突变量输出为1时，若突变量输出的持续时间小于10ms，则当其输出结束，即输出至一号或门的值为0时，延时元件的10ms延时还没结束，延时元件输入一号或门的值也为0，此时，一号或门的输出为0，无法继续激发加速软开关，加速软开关被加激发时间小于10ms，加速软开关不闭合；若突变量输出的持续时间时间大于等于10ms，则当突变量的输出时间达到10ms时，延时元件计时结束，延时元件输入一号或门的值为1，打开或门，并与一号与门的输出信号相结合打开二号与门以继续激发加速软开关，加速软开关被加激发时间大于等于10ms，加速软开关闭合；
所述第四步为：所述加速软开关闭合后，时间元件被短路，直接出口切除一号故障线路(1)，导通时间节省t-10毫秒，所述t大于10。
3.根据权利要求1或2所述的一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法，其特征在于：所述振荡为三相电气量纯正弦、纯正序，所述使用一点采样值算法获取
Figure FSA00000116452300022
的操作步骤依次如下：
首先，先获取即时时刻tk时A、B、C三相的相间电压的采样值，获取公式为：
Figure FSA00000116452300023
Figure FSA00000116452300024
Figure FSA00000116452300025
所述UmA、UmB、UmC为A、B、C三相的相间电压幅值，
Figure FSA00000116452300026
为初相角，ω为角频率；
其次，再获取即时时刻tk时A、B、C三相的相间电流的采样值，获取公式为：
iAB(tk)＝Im sin(ωtk)
iBC(tk)＝Im sin(ωtk-120°)
iCA(tk)＝Im sin(ωtk-240°)
所述Im为相间电流幅值；
再次，先通过获取的三相相间电压与三相相间电流的采样值分别计算出tk时刻三相各自的
Figure FSA00000116452300031
和计算公式如下：
A、B、C三相各自的
Figure FSA00000116452300033
的计算公式为：
Figure FSA00000116452300034
Figure FSA00000116452300036
A、B、C三相各自的
Figure FSA00000116452300037
的计算公式为：
Figure FSA00000116452300039
Figure FSA000001164523000310
Figure FSA000001164523000311
最后，从上述得出的三个
Figure FSA000001164523000312
和三个
Figure FSA000001164523000313
中各取最小的Um与
Figure FSA000001164523000314
值以取得tk时刻最小的
Figure FSA000001164523000315
计算公式为：
Figure FSA000001164523000316
然后将取得的与
Figure FSA000001164523000318
相减以得到判据
Figure FSA000001164523000319
计算公式为：
Figure FSA000001164523000321
所述
Figure FSA000001164523000322
指的是L ms之前的
Figure FSA000001164523000323
的绝对值。
4.根据权利要求3所述的一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法，其特征在于：所述L的范围为8-12。
5.根据权利要求4所述的一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法，其特征在于：所述L为10。
6.根据权利要求3所述的一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法，其特征在于：所述X＝24，M＝10，N＝6。
7.根据权利要求3所述的一种距离保护振荡闭锁中对称开放的加速方法，其特征在于：当L ms之前的正序电流I-Lms小于精确工作电流，即I-Lms＜0.1Ijw时，取
Figure FSA00000116452300041
所述Ijw为现有保护整定的静稳电流。
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