CN102403701A - 智能变电站双回线路的自适应距离保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能变电站双回线路的自适应距离保护方法，属于电力系统自动化技术领域，其特征在于：1）电气量信息采集；2）特殊运行情况下距离保护定值自适应；3）基于故障类型识别的阻抗继电器自适应。本发明可有效解决双回线路零序互感对距离保护的影响，同时解决了跨线故障距离保护灵敏度的问题。本发明用于工程实际不需要增加定值也不会增加二次回路接线及通讯负担，具有很强的实用价值。

Description

智能变电站双回线路的自适应距离保护方法

技术领域

本发明涉及一种适用于智能变电站双回线路的自适应距离保护方法，属于电力系统自动化技术领域。

背景技术

同杆双回线路相比于单回线路来说，在单位出线走廊上面提高了线路输送容量，且比建造两条单回输电线路投资更少。因此，国内特高压、超高压及高压线路越来越多采用同杆双回线路输电。

传统变电站中从虑接线复杂性和保护的可靠性出发，同杆双回线路的两回线都是独立配置保护，任何一台保护均只采集对应线路的电气和开关量信息，而不采集相邻线路信息，且两套保护之间也不存在任何信息交互。

而同杆双回线路由于两回线路之间距离较近，容易发生跨线之类的复杂故障，即使单回线故障也可能因为相邻线路的相互耦合导致故障线路或者健全线路的继电保护不正确动作。尤其是距离保护，现行方案的原理都是基于单回线的，在应用于双回线没有大的改进，在发生区外单相故障时双回线上可能因为零序互感的影响而超越动作，当发生跨线故障时又可能没有灵敏度而拒动。

当今，我国电力事业正蓬勃发展，智能变电站的建设更是如火如荼。智能变电站最大特点就是站内数据网络化，信息共享十分便利。双回线保护几乎在不需要多付出任何代价的情况下就能很方便获得两回线路的电流、电压量，甚至是对侧的电气量信息，为双回线路继电保护性能的提高提供了有利条件。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种适用于智能变电站双回线路的自适应距离保护方法。该方法旨在提高正常运行线路的距离保护灵敏性，同时保证特殊工况下其选择性，无需增加定值，也不会复杂化二次回路。

本发明主要针对智能变电站继电保护，利用智能变电站中先进的通讯网络同时获得本线及相邻线路的电压、电流信息以及开关位置信息等，并在此基础上实现距离I段定值自适应，故障阻抗继电器自适应。

本发明采用如下技术方案：

一种智能变电站双回线路的自适应距离保护方法，其特征在于包括以下内容：

1)电气量信息采集

利用智能变电站数据共享的特点，通过站内数据网络同时获取本线路和相邻线路的模拟量信息、开关位置信息及线路接地刀闸位置信息；

2)特殊运行情况下距离保护定值自适应

根据实时采集的相邻线路模拟量信息和开关位置信息，判定相邻线路运行状态属于以下哪种情况：①相邻线路两侧正常运行，②相邻线路两侧空挂运行，③相邻线路两侧挂地运行，并根据判定结果，动态调整本线路距离I段的保护定值；

3)基于故障类型识别的阻抗继电器自适应

系统发生故障后，首先利用故障选相元件选出两回线路各自的故障相别，判别是单线相间故障还是跨线故障，若为跨线故障则采用基于线间故障回路的方法计算故障回路阻抗，从而准确定位故障位置；若为单回线故障则采用传统方法测量故障回路阻抗。

基于本发明的双回线路自适应距离保护方法，继电保护配置可仍按线路进行，即双回线中各回线分别配置一套继电保护设备，各套保护仅跳、合本保护对应线路的开关，在发生单回线故障时，对应线路的保护仅跳本线路故障相，邻线保护不动作，邻线正常运行；若发生跨线故障，两回线路的保护分别跳开本线路对应的故障相，不会交叉跳邻线的故障相。

本发明的有益效果是：

(1)相邻线路正常运行或两侧断开运行情况下发生单回线故障时，距离I段保护具有较高的灵敏度；相邻线路两侧挂地运行情况下单回线发生末端接地故障时，距离保护具有绝对的选择性，不会超越动作；

(2)发生单回线相间故障或者跨线故障情况下，自适应的基于故障回路的阻抗继电器均能够准确测量回路阻抗，有足够灵敏度，能正确动作并准确测距。

(3)继电保护配置对于任意一个智能变电站中的双回线都适用，具有普遍意义。

附图说明

图1为500kV智能变电站双回出线保护配置示意图。

图2为双回线路的自适应距离保护方法流程图。

具体实施方式

1、电气量信息采集

同时采集两回线的六相电压

和

六相电流

和

以及六相开关位置信息和两回线路的接地刀闸位置信息。图1为500kV智能变电站双回出线保护配置示意图。

图中，1.相邻线路采样值，2.开关信息量，3.GOOSE(面向通用对象的变电站事件)网，4.SMV(采样值)网，5.电流合并单元，6.智能单元，7.电压合并单元，8.线路I，9.线路II，10.开关，11.ECT(电子式电流互感器)，12.EVT(电子式电压互感器)，13.PSL600U线路保护装置。

其中采样值及保护跳闸命令采用点对点传输方式，其他开关量信息采用GOOSE网络传输。

2、邻线运行状态判别

以I线保护为例，II线为其相邻线路。若相邻线路三相开关处于分为且其接地刀闸处于合位，则说明邻线处于挂地运行状态；若相邻线路三相开关处于分为且其接地刀闸处于分为，则说明邻线空挂运行；若相邻线路三相开关处于合为则认为邻线处于正常运行状态。

3、距离I段保护定值自适应

距离I段阻抗定值按常规线路整定，无需考虑双回线路零序互感影响，令该定值为Zzd1，距离保护在此基础上结合实时判别的邻线运行状态，动态调整实际的动作范围。

①邻线正常运行或者空挂运行

以上两种运行方式下零序互感对距离保护影响很小，本线路距离I段动作范围不需要作调整，按Zzd1运行，可保证区内故障时保护的灵敏度；

②邻线挂地运行

若相邻线路挂地运行时，零序互感的影响可能造成本线路末端故障时候距离保护超越动作，必须适当缩小距离保护范围，保护内部将定值自适应为k×Zzd1，k为安全系数，k＜1，按经验k设为0.9左右即可。

4、阻抗继电器自适应

线路发生故障后首先利用双回线路故障选相元件选出故障类别及每回线路故障相别。若为单回线故障，则沿用传统的阻抗继电器进行故障范围的判断和故障测距；若为跨线故障则采用基于阻抗回路的线间阻抗继电器，若继电器动作则跳开相应相别。

图2为双回线路的自适应距离保护方法流程图。

图中，Z1为经过自适应后的距离I段实际动作范围；Zzd1为整定的距离I段阻抗定值；Zc1为保护实际测量的故障回路阻抗；k为安全系数，可取为0.9左右。

具体步骤如下：

(1)采集本线路和相邻线路的模拟量信息、开关位置信息及线路接地刀闸位置信息；

(2)进入自适应距离保护流程，根据采集的相邻线路的模拟量信息及开关位置信息判定相邻线路的运行状态；

(3)任一回线的保护根据相邻线路的运行状态判定结果，动态调整本线路距离I段的保护定值；

(4)在步骤(1)和(2)的同时进行跨线故障的识别，确定故障是单回线路故障还是两回线间的跨线故障；

(5)根据步骤(3)的判定结果，选择使用线间阻抗继电器或者传统的阻抗继电器进行故障回路的阻抗计算；

(6)在步骤(2)和(5)的基础上进行故障阻抗范围的判别，并结合距离I段保护动作所需的其他条件，如选相、方向等，综合判别距离I段是否应该动作；

关于选相：

选相元件是为了防止故障过程中非故障回路误动而设置，即只有阻抗动作回路与选相结果一致才能出口跳闸，例如选相A，阻抗动作元件为B，保护不允许跳闸；

关于方向：

方向元件是为了防止背侧母线及相邻线路故障时保护误动。只有方向元件判定为正方相故障的情况下才允许距离保护跳闸。

(7)退出自适应距离保护流程。

以A、B两相故障为例，涉及到本线故障相主要有以下三种情况。

①若故障选相元件选为本线路单回线AB故障，则故障回路阻抗

$Z_{\mathrm{AB}}=\frac{U_A-U_B}{I_A-I_B}---\left(1\right)$

其中U_A、U_B分别为本线路A、B两相电压，I_A、I_B为本线路A、B两相故障电流；

②若故障选相元件选为本线路A相跨相邻线B相故障，则故障回路阻抗

$Z_{\mathrm{AB}}=\frac{U_A-U_B}{I_A-I_B^{\′}}---\left(2\right)$

其中I′_B为同一侧相邻线路B相故障电流；

③若故障选相元件选为本线路B相跨相邻线A相故障，则故障回路阻抗

$Z_{\mathrm{AB}}=\frac{U_A-U_B}{I_A^{\′}-I_B}---\left(3\right)$

其中I′_A为同一侧相邻线路A相故障电流；

通过阻抗I段定值的自适应既能保证正常运行线路距离保护的灵敏度，同时也保证了特殊工况下距离保护的选择性和安全性；单回线故障和跨线故障自适应的阻抗继电器，可以精确测量故障回路阻抗，定位故障位置，从而实现保护的正确动作及准确测距。

以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方法所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内容。

Claims (5)

1.一种智能变电站双回线路的自适应距离保护方法,其特征在于包括以下内容：

1）电气量信息采集

利用智能变电站数据共享的特点，通过站内数据网络同时获取本线路和相邻线路的模拟量信息、开关位置信息及线路接地刀闸位置信息；

2）特殊运行情况下距离保护定值自适应

根据实时采集的相邻线路模拟量信息和开关位置信息，判定相邻线路运行状态属于以下哪种情况：①相邻线路两侧正常运行，②相邻线路两侧空挂运行，③相邻线路两侧挂地运行，并根据判定结果，动态调整本线路距离I段的保护定值；

3）基于故障类型识别的阻抗继电器自适应

系统发生故障后，首先利用故障选相元件选出两回线路各自的故障相别，判别是单线相间故障还是跨线故障，若为跨线故障则采用基于线间故障回路的方法计算故障回路阻抗，从而准确定位故障位置；若为单回线故障则采用传统方法测量故障回路阻抗。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述方法具体包括如下步骤：

(1)采集本线路和相邻线路的模拟量信息、开关位置信息及线路接地刀闸位置信息；

(2)进入自适应距离保护流程，根据采集的相邻线路的模拟量信息及开关位置信息判定相邻线路的运行状态；

(3)任一回线的保护根据相邻线路的运行状态判定结果，动态调整本线路距离I段的保护定值；

(4)在步骤(1)和(2)的同时进行跨线故障的识别，确定故障是单回线路故障还是两回线间的跨线故障；

(5)根据步骤(3)的判定结果，选择使用线间阻抗继电器或者传统的阻抗继电器进行故障回路的阻抗计算；

(6)在步骤(2)和(5)的基础上进行故障阻抗范围的判别，并结合距离I段保护动作所需的其他条件综合判别距离I段是否动作；

(7)退出自适应距离保护流程。

3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于判定相邻线路运行状态的方法是：若相邻线路三相开关处于分为且其接地刀闸处于合位，则判定相邻线路处于挂地运行状态；若相邻线路三相开关处于分为且其接地刀闸处于分为，则判定相邻线路处于空挂运行状态；若相邻线路三相开关处于合为则认为相邻线路处于正常运行状态。

4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于动态调整本线路距离I段保护定值的方法是：

距离I段阻抗定值按常规线路整定，无需考虑双回线路零序互感影响，令该定值为Zzd1，距离保护在此基础上结合邻线运行状态，动态调整实际的动作范围：

①若邻线正常运行或者空挂运行

本线路距离I段动作范围不需要作调整，按Zzd1运行；

②若邻线挂地运行

适当缩小距离保护范围，保护内部将定值自适应为k×Zzd1，k为安全系数，k<1。

5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于若为单回线故障，则沿用传统的阻抗继电器进行故障范围的判断和故障测距；若为跨线故障则采用基于阻抗回路的线间阻抗继电器，若继电器动作则跳开相应相别。

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