CN102508116B

CN102508116B - 基于电流平衡原理的智能变电站同杆双回线路选相方法

Info

Publication number: CN102508116B
Application number: CN 201110330811
Authority: CN
Inventors: 陈福锋; 钱国明
Original assignee: Nanjing SAC Automation Co Ltd
Current assignee: Nanjing SAC Automation Co Ltd
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2031-10-26
Also published as: CN102508116A

Abstract

本发明公开了一种基于电流平衡原理的智能变电站同杆双回线路选相方法，其特征在于,包括以下步骤:1)横向不平衡电流的计算：同时采集两回线路电流、电压信息,对同名相电流计算其不平衡量,并计算制动电流，作为不平衡量的参考值；2)故障初选：首先根据步骤1）中计算所得的不平衡电流及其对应的制动量的相对大小选出仅在一回线中存在的故障相别，然后根据选中相别的两回线电流方向及其相对大小确定该相对应的故障线路；3)综合选相：根据2）中故障初选的结果，结合未选中相的故障电流相位、幅值及故障回路零负序电流相位进一步选出同名跨线相。本发明在跨线故障时选相正确率大大提高。

Description

基于电流平衡原理的智能变电站同杆双回线路选相方法

技术领域

本发明涉及一种基于电流平衡原理的智能变电站同杆双回线路选相方法，属于电力系统自动化技术领域。

背景技术

选相元件是距离保护及纵联保护的一个十分重要的元件，现在基本的配置方案就是在故障初始阶段用变化量选相元件，故障20ms后用基于序分量的稳态选相元件。但这些方法都是基于单回线路故障特征所提出的，在同杆双回线路发生跨线故障时往往并不适用。同杆双回线的选相一直是线路保护的一大难题，国内现在有用差流元件进行选相，纵联距离保护中该方法就不能应用，另外在纵向通道有问题时候也不能应用。传统选相方法在采用适当改进措施以后近段跨线故障能够准确选相，但若远端跨线故障仍然是无能为力，这对保护的正确动作和故障测距等都产生了不利影响。

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，在这样的背景下利用同杆双回线路电流平衡原理进行选相也有了很好的实现条件。

发明内容

本发明旨在提供一种智能变电站同杆双回线路选相方法。

为解决上述问题，本发明以电流平衡原理为基础，并结合两回线路故障电流的相位和幅值进行故障选相，

一种基于电流平衡原理的智能变电站同杆双回线路选相方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)横向不平衡电流的计算：通过站内数据网络，同时采集两回线路电流、电压信息，对同名相电流计算其不平衡量，并计算制动电流，作为不平衡量的参考值，所述不平衡量为两线电流差之绝对值，所述制动电流为两线电流和之绝对值；

2)故障初选：

首先根据步骤1)中计算所得的不平衡电流及其对应的制动量的相对大小选出仅在一回线中存在的故障相别，然后根据选中相别的两回线电流方向及其相对大小确定该相对应的故障线路；

经过步骤2)的选择，所有仅在单回线内存在的故障相均可选出，但对于含同名相跨线故障的同名相(如IA-IIAB中的A相)则无法选出；

3)综合选相：根据2)中故障初选的结果，结合未选中相的故障电流相位、幅值及故障回路零负序电流相位等进一步选出同名跨线相。

本发明的有益效果是：

本发明相对于基于单回线单端信息的常规选相原理，在跨线故障时选相正确率大大提高；与利用光纤差动保护差流选相的方法相比，本发明不受纵向通道的影响，可靠性更高，且可适用于纵联距离保护；本发明所提的选相方法简单易行，在微机保护中极易实现，引入相邻线路电气量信息在智能变电站采样值组网的情况下也不需要任何新的投资。

附图说明

图1为本发明初步选相逻辑示意图；

图2为本发明分区选相示意图。

具体实施方式

本申请中以IA-IIAB这样的方式代表本线A相跨邻线AB相故障，其他类推。

1)横向不平衡电流的计算：

保护利用站内数据网络同时采集本线路电流

电压量

及相邻线路电流

x＝a、b、c。

令各相不平衡电流为

x＝a、b、c 则有：

{\overset{\cdot}{I}}_{bph}^{x} = | {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{x} - {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{x} | - - - (1)

正常运行状态下两会线路输送的负荷基本相同，同名相电流处于平衡状态，即两回线路电流基本相等，不平衡电流

的幅值非常小。

令各相的制动量为

x＝a、b、c

{\overset{\cdot}{I}}_{zd}^{x} = | {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{x} + {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{x} | - - - (2)

2)故障初选

21)故障相别初选

根据步骤1)中所计算的各相不平衡电流及制动电流的大小初步选择故障相别，分别将A、B、C三相电流代入式(3)，若满足式(3)则选中该相。

其中，

和

分别为本线的不平衡量和制动量(3)

经过式(3)的初选可选出所有单线故障相，包括单回线故障时的故障相及不含同名相的跨线故障相，例如IA，IA-IIB，IA-IIBC(I指本线，II指邻线，IA-IIB指本线A相跨邻线B相故障，其他类推)这样故障所有故障相别均能被选出。

22)故障相选线

在步骤21)的基础上能选出双回线上的故障相别，但不能确定是哪回线路故障，可以根据故障相的两线电流的方向及幅值进一步确定故障线路。

若选出x相为故障相，则首先判别其两线电流方向，若其中仅一回线为正方向，则直接选中该线为故障线路；若两线均为正方向，则比较该相两线电流幅值，若满足式(4)则为本线故障，

| {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{x} | > k | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{x} | - - - (4)

k可取为1.1～1.2左右。

若满足式(5)则为邻线故障。

| {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{x} | > k | {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{x} | - - - (5)

如图1所示，以A相故障为例说明初步选相的逻辑。

3)综合选相

经过步骤2)的初选，有可能选出单相故障，也有可能选出两相、三相故障，但也可能选不出任何故障相别，必须分以下四种情况进行综合选相：

31)选出单相故障

若故障初选中选相为A相故障，则分别将B和C两相电流和A相相比，若满足式(6)则再选中B相，满足式(7)则再选中C相，若均满足则同时选中。若故障初选中选相为B相或者C相按同样方法处理；

| {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{b} | + | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{b} | > | {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{a} | + | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{a} | - - - (6)

| {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{c} | + | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{c} | > | {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{a} | + | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{a} | - - - (7)

经过此流程选中的相别均可判定是两线均存在的故障相别，例如初选为本线A相故障，此处又选出B相故障，则可判定是发生了IAB-IIB故障。

32)选出两相故障

若故障初选有A和B两个故障相，例如选为IA-IIB(IAB、IIAB或者IB-IIA同样处理)故障，则比较C相电流幅值，若满足式(8)或者式(9)，则将C相同时选中，并判定是两线均存在该相故障，即可判定发生了IAC-IIBC故障。

| {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{c} | + | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{c} | > | {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{a} | + | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{a} | - - - (8)

| {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{c} | + | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{c} | > | {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{b} | + | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{b} | - - - (9)

对于初选选为B和C两相故障或者C和A两相故障可同样处理；

33)选出三相故障

若初选为三相故障，则保留初选结果，不需进行再次选相；

34)未选出故障相别

若初选为选出故障相，则根据有无零序电流两种情况分别处理，首先，若无零序电流，则理论上来说只可能是IABC-IIABC，或者IAB-IIAB且不接低这样的故障，这样的故障几乎不可能发生，即使发生也是由简单故障逐渐发展起来的，在发展成多相故障前保护已经跳开先故障相，不可能形成6相对称故障，实际也可以不予考虑，此处不再赘述；

此处着重说明零序、负序电流的情况下的进一步选相。比较I0、I2相位，根据

的大小将平面坐标分为三个区，进行分区选相，如图2所示，以l_Re(参考坐标)正方向为0度角，则0-60°与300°-360°为A区，60°-180°为B区，180°-300°为C区。

若

落于A区则判定为IA-IIA接地故障，或者IBC-IIBC接地故障；若

落于B区则判定为IB-IIB接地故障，或者ICA-IICA接地故障；若

落于C区则判定为IC-IIC接地故障，或者IAB-IIAB接地故障。

同一个区域内可根据单相回路及相间回路的阻抗进一步区分。例如分在A区，则比较A相阻抗及BC相间阻抗的相对大小，若A相阻抗较小则选为IA-IIA接地故障，否则为IBC-IIBC接地故障，分在B区或C区的情况类似。

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案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内容。

Claims

1.一种基于电流平衡原理的智能变电站同杆双回线路选相方法，其特征在于,包括以下步骤:

1)横向不平衡电流的计算：通过站内数据网络，同时采集两回线路电流、电压信息,对同名相电流计算其不平衡量,并计算制动电流，作为不平衡量的参考值，所述不平衡量为两线电流差之绝对值，所述制动电流为两线电流和之绝对值；

2)故障初选：首先根据步骤1）中计算所得的不平衡电流及其对应的制动量的相对大小选出仅在一回线中存在的故障相别，然后根据选中相别的两回线电流方向及其相对大小确定该相对应的故障线路；

3)综合选相：根据2）中故障初选的结果，结合未选中相的故障电流相位、幅值及故障回路零负序电流相位进一步选出同名跨线相,

在所述步骤3）中，经过步骤2）的初选，再按以下四种情况进行综合选相：

31）选出单相故障：

若故障初选中选相为A相故障，则分别将B和C两相电流和A相相比，若满足式（6）则再选中B相，满足式（7）则再选中C相，若均满足则同时选中，若故障初选中选相为B相或者C相按同样方法处理；

| {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{b} | + | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{b} | > | {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{a} | + | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{a} | - - - (6)

| {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{c} | + | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{c} | > | {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{a} | + | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{a} | - - - (7)

32）选出两相故障：若故障初选有A和B两个故障相，则比较C相电流幅值，若满足式（8）或者式（9），则将C相同时选中，并判定是两线均存在该相故障，即可判定发生了IAC-IIBC故障，

| {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{c} | + | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{c} | > | {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{a} | + | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{a} | - - - (8)

| {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{c} | + | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{c} | > | {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{b} | + | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{b} | - - - (9)

对于初选选为B和C两相故障或者C和A两相故障可同样处理；

33）选出三相故障：若初选为三相故障，则保留初选结果，不需进行再次选相；

34）未选出故障相别：

若初选为选出故障相，则根据有无零序电流两种情况分别处理，若无零序电流，则不予考虑；

若存在零序电流

负序电流

的情况下，则进一步选相，比较零序电流

负序电流

相位，根据

的大小将平面坐标分为三个区，进行分区选相，以参考坐标l_Re正方向为0度角，则0-60°与300°-360°为A区，60°-180°为B区，180°-300°为C区，若

落于A区则判定为IA-IIA接地故障，或者IBC-IIBC接地故障；若

落于B区则判定为IB-IIB接地故障，或者ICA-IICA接地故障；若

落于C区则判定为IC-IIC接地故障，或者IAB-IIAB接地故障。

2.根据权利要求1所述的基于电流平衡原理的智能变电站同杆双回线路选相方法，其特征在于：在所述步骤1）中，利用站内数据网络同时采集本线路电流

电压量

及相邻线路电流

x＝a、b、c，令各相不平衡电流为x=a、b、c

则有：

{\overset{\cdot}{I}}_{bph}^{x} = | {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{x} - {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{x} | - - - (1)

令各相的制动量为

x＝a、b、c，

{\overset{\cdot}{I}}_{zd}^{x} = | {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{x} + {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{x} | - - - (2) .

3.根据权利要求1所述的基于电流平衡原理的智能变电站同杆双回线路选相方法，其特征在于：在所述步骤2）中，包括以下步骤：

21）故障相别初选：根据步骤1）中所计算的各相不平衡电流及制动电流的大小初步选择故障相别，分别将A、B、C三相电流代入式（3），若满足式（3）则选中该相，

| {\overset{\cdot}{I}}_{bph}^{I} | > 0.1 | {\overset{\cdot}{I}}_{zd}^{I} | - - - (3)

其中，

和

分别为本线的不平衡量和制动量，

经过式（3）的初选可选出所有单线故障相，包括单回线故障时的故障相及不含同名相的跨线故障相；

22）故障相选线：根据故障相的两线电流的方向及幅值进一步确定故障线路，若选出x相为故障相，则首先判别其两线电流方向，若其中仅一回线为正方向，则直接选中该线为故障线路；若两线均为正方向，则比较该相两线电流幅值，若满足式（4）则为本线故障，

| {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{x} | > k | {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{x} | - - - (4)

若满足式（5）则为邻线故障，

| {\overset{\cdot}{I}}_{II}^{x} | > k | {\overset{\cdot}{I}}_{I}^{x} | - - - (5)

其中k取为1.1～1.2。

4.根据权利要求1所述的基于电流平衡原理的智能变电站同杆双回线路选相方法，其特征在于：在所述步骤34）中，同一个区域内根据单相回路及相间回路的阻抗进一步区分，如分在A区，则比较A相阻抗及BC相间阻抗的相对大小，若A相阻抗较小则选为IA-IIA接地故障，否则为IBC-IIBC接地故障，如分在B区或C区的情况与A区判断方法相同。