CN102095984A - 电力系统短引线差动保护正确性分析方法 - Google Patents

Abstract

为了解决目前人工情况下对电力系统短引线差动保护接线错误情况判断费时费力、对工作人员要求高的情况，本发明提供了一种可靠性高、使用安全简单、操作方便的电力系统短引线差动保护接线正确与否的分析判断方法。该分析方法主要包括获取测量值及参数、电流换算、正确性修正以及修正后的判断、输出结论、算法基本理论验证和结论(幅值平衡的条件下)等步骤。本发明分析结果可靠，准确性大幅提高；操作简单，安全可靠。

Description

电力系统短引线差动保护正确性分析方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统回路接线分析方法，具体涉及电力系统短引线差动保护CT回路接线正确性分析方法。

背景技术

对于短引线差动保护，要计算输入线路的合成矢量及输出线路的合成矢量。当所有线路都满足相角平衡，即相与相之间相差120°，并且相序相同。同时输入线路合成矢量和输出线路合成矢量每相的矢量和为零时，即幅值相等、角度相差180°即可判定接线是正确的。

综合两种方式归纳出接线正确的条件是：

1)电源侧合成矢量与负荷侧合成矢量(或输出线路合成矢量和输入线路合成矢量)的矢量和为零(即幅值相等、相角相差180°)；

2)所有线路满足相角平衡，即相与相之间相差120°；

3)所有线路相序相同且都是正序，即在向量图中顺时针依次显示为A、B、C。

当接线错误时，输入线路与输出线路的矢量和不为零，根据实测的相量图可以判断出接线错误的地方。

接线错误的情况下一般有两种基本情况，一为某相的极性接反，如火线误接到零线，零线误接到火线；二为某两相之间接错，如A相误接到B相，B相误接到A相，从而导致电源侧与负荷侧的矢量和不为零。

如果某相的极性接反，将会导致线路三相间相位不平衡。如果某两相间相互接错，将会导致线路相序错误。

那么，理论上只要进行平衡修正和相序修正，将这两类基本错误修正，再根据电源侧与负载侧的矢量和不为零就可以得到正确的线路电流参数值，然后再与原数据对比即可得到接线错误的位置。

继电保护线路接线的正确与否，直接影响供电系统的正常运行。对继电保护线路接线的正确性及时作出分析，是变电站投建、检修中必不可少的重要环节，目前电力系统的继电保护线路接线正确性分析，主要靠人工进行枛工作人员要经过大量的计算，手工绘制电流向量图，然后再根据计算结果和向量图得出继电保护线路接线分析的结果。整个分析过程计算量大，且需要工作人员根据经验进行判断，故存在效率低、误差大的缺点。传统人工方法分析继电保护线路接线正确性的流程如下：

1)获取数据：获取短引线差动保护各线路各相的电流幅值、相位数据及相关参数。一般通过电力测量仪器获得，如使用双钳伏安相位表。

2)计算电流：先计算各线路的平衡系数，然后再根据平衡系数对电流幅值进行换算。

3)绘制向量图：根据电流幅值、相位等参数手工绘制向量图。

4)分析判断：根据转换后的电流值以及向量图判断接线正确性，如果接线错误需分析纠正方法。根据输出线路和输入线路合成矢量应该大小相等、方向相反的基本条件判断接线是否正确。如果不正确，则由工作人员根据经验进行判断，给出纠正方案，此步没有标准的流程，完全由工作人员素质决定，如果没有经验，那么判断费时费力，且对于较复杂的错误情况很难判断出来。

传统的继电保护线路接线分析的人工方法，存在下述缺点或不足：

1、分析结果可靠性以及准确性差。由于没有统一的操作规程，所以操作存在一定的随意性；另外，工作人员业务水平的高低、客观环境因素等，都会影响分析的准确性。

2、对操作人员的业务能力要求高。操作人员既要熟悉电力系统理论知识，并要具备丰富的实践经验，方能判断出继电保护线路接线是否正确，继而分析出错在哪里、如何修正。

3、工作复杂程度高，工作效率低。分析判断过程中数据计算量大，人工操作工作效率低，费时费力，且在复杂的操作流程和大量的数据计算过程中，难免发生错误。

发明内容

本发明有效解决了传统的继电保护线路接线分析人工操作时分析结果可靠性以及准确性差、对操作人员的业务能力要求高、工作复杂程度高，工作效率低的问题。

本发明的技术方案如下：

1)根据瞬时有功、无功电量的送受情况以Ua为基准电压自动计算出正确的相位角；

2)根据计算出的正确的相位角得出正确的向量关系(一般是顺时针及正序)；

3)实际测量本回路保护CT回路A、B、C相的相位角，由于实测的相位角与根据测量回路计算出的相位角有误差，所以我们考虑实际保护CT回路A、B、C相的相位角要减去根据测量回路计算出的相位角，然后判断该保护CT回路接线的正确性；

4)输出单个保护CT回路接线正确性的判断结果；

5)按照上述方法依次进行短引线各连接单元CT回路接线正确性的判断；

6)在进行完各侧的CT回路接线正确性的判断后，采用各侧同相同时测量的方法来判断短引线各侧合成向量的正确性。

7)输出合相分析结果。

上述步骤1)所述的瞬时有功、无功电量的送受情况是根据从测量回路或者短引线电量平衡计算等方法获得的。

3、根据权利要求2所述的电力系统短引线差动保护正确性分析方法，其特征在于：步骤3)依据下表判定；

A

B

C

-A

-B

-C

A’

接线正确

B相与A相接反

C相与A相接反

A相极性接反

B相与A相接反且当前B相极性接反

C相与A相接反且当前C相极性接反

B’

A相与B相接反

接线正确

C相与B相接反

B相与A相接反且当前A相极性接反

B相极性接反

B相与C相接反且当前C相极性接反

C’

A相与C相接反

B相与C相接反

接线正确

A相与C相接反且当前A相极性接反

B相与C相接反且当前B相极性接反

C相极性接反

4、根据权利要求3所述的电力系统短引线差动保护正确性分析方法，其特征在于：步骤6)中，根据输出的接线状态对错误情况进行纠正。对于某线路而言其各相的接线状态分别有：

A相有：A相接线正确、A相与B相接反、A相与C相接反、A相极性接反、A相与B相接反且当前B相极性接反、A相与C相接反且当前C相极性接反；

B相有：B相接线正确、B相与A相接反、B相与C相接反、B相与A相接反且当前A相极性接反、B相极性接反、B相与C相接反且当前C相极性接反；

C相有：C相接线正确、C相与A相接反、C相与B相接反、C相与A相接反且当前A相极性接反、C相与B相接反且当前B相极性接反、C相极性接反。

本发明的优点是：

1、分析结果可靠，准确性大幅提高。本发明所提供的电力系统中继电保护线路的接线分析方法进行两次修正并进行判断，最终形成的分析结果中会给出完善的错误情况及纠正方案，无需再人为进行判断，其分析结果可靠性明显比传统的分析方法强，并且不受工作人员主观素质以及客观环境因素等方面影响，使得分析结果的准确性大幅提高。

2、操作简单，安全可靠。本发明使电力继电保护回路接线分析工作简单化，只需要进行简单测量即可自动分析并给出结果，对工作人员技术水平要求大幅降低。

具体实施方式

接线分析的具体流程如下：

1、获取测量值及参数：

通过仪表测量获得短引线差动保护线路各线路的电流(A、B、C、N)有效值及相位。在测量时需选定一个参考电压，所测的所有线路的电流相位是指被测电流相对于此参考电压的相位。参考电压可在测量时由操作者自行选择，参考电压一旦选定，在测量完成前不可更改

在进行分析前输入短引线参数。

对于短引线差动保护线路：包含各线路CT变比、各线路所在短引线、各线路供电方式，及各线路编号(用于绘制向量图)；输入所选的参考线路(即参考电压所在的线路)、参考电压，参考相功率角(即参考电压所在相的功率角，来自测量回路)。

2、电流换算：

2.1)用N相电流修正A、B、C相电流。

在三相不平衡时N相会产生电流，理想情况下，使用N相修正A、B、C三相，可使三相平衡。修正过程即给A、B、C三相的电流矢量分别加上N相电流矢量即可。

2.2)计算平衡系数。

对于短引线差动保护，由于各线路电压等级相同，所以可将各线路的CT变比视为其平衡系数；同时保证所有线路的平衡系数不大于4，即找出平衡系数最大的线路，将其平衡系数设为4，再将其他线路的平衡系数转换。

2.3)根据平衡系数换算电流有效值。

将各线路电流乘以其对应的平衡系数。如上例中，则将各线路(A、B、C三相，下同)所测电流幅值乘以其平衡系数。

2.4)根据选项进行电流幅值调整。

2.4.1)给所有电流相位减去参考相功率角。

如果参考线路接线正确，那么给所有电流相位减去参考相功率角后，其参考相电流相位应为0°。

2.4.2)将参考电压转换为Ua。

在测量时可以根据现场情况选择任一电压作为参考，那么参考电压有可能是Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca之一，需将参考相转换为Ua，以方便后续分析。

根据电力系统原理有5种情况：Ub滞后Ua120°，Uc滞后Ua240°，Uab滞后Ua330°，Ubc滞后Ua90°，Uca滞后Ua210°。

转换方式为：根据选择的参考电压，将所有的电流相位都加上对应的角度即可。具体如下：

当参考电压为Ub时，参考线路A相电流相角为-120°，那么只要对所有线路各相都加上120°，即可将参考电压转换为Ua；

当参考电压为Uc时，A相相角为-240°，给各线路各相加240°。

当参考电压为Uab时，A相相角为30°，给各线路各相加330°。

当参考电压为Ubc时，A相相角为-90°，给各线路各相加90°。

当参考电压为Uac时，A相相角为-210°，给各线路各相加210°。

3、第一次正确性修正以及修正后的判断。

3.1)首先是在未进行任何修正的时候判断接线是否正确。

对于短引线差动保护线路：需要先根据输入的参数判断是单短引线三分段还是单短引线。

如果是单短引线，则如果满足下述三个条件即表示相位平衡，则证明接线正确，直接跳转到第5步输出结果；如果不满足，则证明接线错误，那么需要先将转换过的电流值保存一个副本作为原始值(用于输出结果)，然后进入第3.2步；

正确条件：

条件1，所有线路相序相同且都是正序，即在向量图中顺时针依次显示为A、B、C；

条件2，所有线路满足相角平衡，即相与相之间相差120°；

条件3，电源侧与负荷侧的幅值相等、相角相差180°(即矢量和为零)。此处指纵差。

如果是单短引线三分段：则需要同时满足小差一平衡，小差二平衡，大差平衡，则证明接线正确，直接跳转到第5步输出结果；如果不满足，则证明接线错误，那么需要先将转换过的电流值保存一个副本作为原始值(用于输出结果)，然后进入第3.2步。其中小差一平衡指短引线一中的所有线路满足上述三个条件；小差二平衡指短引线二中的所有线路满足上述三个条件；大差平衡指短引线一及短引线二的所有线路满足上述三个条件。

3.2)当不能满足3.1中的正确性条件时，则需要对以下内容进行修正，然后判断其接线是否正确：

3.2.1)参考线路修正。由于参考线路是参考电压所在的线路，并且已经将参考电压转换为Ua，且对所有电流参数都已减去了其功率角。所以，理想状态下参考线路A相应该为0°，B相为120°，C相为240°。根据这些条件可以将接线错误的参考线路直接修正正确，修正方法有两种：

A)直接将A相相位设为0°，B相设为120°，C相设为240°。

B)针对每一错误情况分别进行不同的修正，对于单一线路的错误情况有47种，每种错误情况下的相位都与其它错误情况不同，所以根据其三相电流相位可以判断其错误情况，并使用对应的方法进行修正。

实现方式：采用状态码的方式。先假设6个角度状态，并用整数表示：0°时，状态码为0；60°为1；120°为2；180°为3；240°为4；300°为5。然后对各相进行对比，得到其角度的状态码，再根据状态码做对应的修正。如：接线正确的情况下，A相为0°，状态码为0，B相120，状态码为2，C相240°，状态码为4；那么得到此线路的状态码为024，再做对应的处理即可对参考线路进行正确的修正。

3.2.2)相角平衡修正。是指依次对除参考线路外的其他所有线路进行修正。相位平衡是指某线路的三相幅值相等，相位互成120°，或者说，在三相电流幅值相等时三相的矢量和为零。在此处判断时不考虑幅值相等，只判断相位是否互成120°，如果互成120°则认为平衡。

3.2.3)相角正序修正。是指依次对除参考线路外的其他所有线路进行修正。正序是指A相超前B相120°，B相超前C相120°，C相超前A相120°。

4、第二次正确性修正以及修正后的判断。

5、输出结论。

6.算法基本理论验证和结论(幅值平衡的条件下)。

Claims (4)

1.一种电力系统短引线差动保护正确性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据瞬时有功、无功电量的送受情况以Ua为基准电压自动计算出正确的相位角；

2)根据计算出的正确的相位角得出正确的向量关系(一般是顺时针及正序)；

3)实际测量本回路保护CT回路A、B、C相的相位角，由于实测的相位角与根据测量回路计算出的相位角有误差，所以我们考虑实际保护CT回路A、B、C相的相位角要减去根据测量回路计算出的相位角，然后判断该保护CT回路接线的正确性；

4)输出单个保护CT回路接线正确性的判断结果；

5)按照上述方法依次进行短引线各连接单元CT回路接线正确性判断；

6)在进行完各侧的CT回路接线正确性的判断后，采用各侧同相同时测量的方法来判断短引线各侧合成向量的正确性。

7)输出合相分析结果。

2.根据权利要求1所述的电力系统短引线差动保护正确性分析方法，其特征在于：步骤1)所述的瞬时有功、无功电量的送受情况是根据从测量回路或者短引线电量平衡计算等方法获得的。

3.根据权利要求2所述的电力系统短引线差动保护正确性分析方法，其特征在于：步骤3)依据下表判定；

  A   B   C   -A  -B  -C A’ 接线正确   B相与A相接反   C相与A相接反   A相极性接反  B相与A相接反且当前B相极性接反  C相与A相接反且当前C相极性接反 B’ A相与B相接反 接线正确 C相与B相接反   B相与A相接反且当前A相极性接反 B相极性接反  B相与C相接反且当前C相极性接反 C’ A相与C相接反 B相与C相接反 接线正确   A相与C相接反且当前A相极性接反  B相与C相接反且当前B相极性接反 C相极性接反

4.根据权利要求3所述的电力系统短引线差动保护正确性分析方法，其特征在于：步骤6)中，根据输出的接线状态对错误情况进行纠正。对于某线路而言其各相的接线状态分别有：

A相有：A相接线正确、A相与B相接反、A相与C相接反、A相极性接反、A相与B相接反且当前B相极性接反、A相与C相接反且当前C相极性接反；

B相有：B相接线正确、B相与A相接反、B相与C相接反、B相与A相接反且当前A相极性接反、B相极性接反、B相与C相接反且当前C相极性接反；

C相有：C相接线正确、C相与A相接反、C相与B相接反、C相与A相接反且当前A相极性接反、C相与B相接反且当前B相极性接反、C相极性接反。