CN102646967A - 一种配电线路不对称故障继电保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电线路不对称故障继电保护方法，包括：步骤1，故障检测，基于电流电压检测配电线路上是否发生了故障；步骤2，不对称故障识别，基于三相电流电压的关系识别故障是否为不对称故障；步骤3，故障方向判断，基于电压和电流关系判断故障方向；步骤4，定时限保护，包括：定时限过电流保护，基于整定时间，测量电流与整定电流的关系动作；定时限低电压保护，基于整定时间，测量电压与整定电压的关系动作；步骤5，突变保护，突变保护包括电流突变保护和电压突变保护。突变保护基于整定时间和整定时间范围内的电压或者电流是否发生突变动作。根据本发明，可以实现单电源辐射状配电线路不对称故障的快速有选择隔离。

Description

一种配电线路不对称故障继电保护方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体而言，涉及一种配电线路继电保护方法。

背景技术

配电线路（也称馈电线路、馈线）是配电系统的重要组成部分。配电线路发生故障后，自动地检测并切除故障区段，是保证用户供电可靠性的前提。

目前，配电线路故障隔离主要有两大类。一类是电流保护，又包括电流速断保护和定时限过电流保护。当配电线路上发生故障后，基于电流的增大，电流速断保护瞬时隔离故障，定时限过电流保护经过整定的时间延迟后隔离故障。电流速断保护可以快速隔离故障，但不可避免地引起非故障区段的负荷失电，是一种没有选择性的故障隔离方法。定时限电流保护可以有选择地隔离故障，但对靠近电源侧的故障，故障电流大，对系统的影响大，故障隔离时间反而更长，是一种不满足快速性要求的故障隔离方法。另一类是配电线路自动化技术，包括利用重合器和分段器的故障隔离方法，和基于馈线终端单元和通信网络的故障隔离方法。利用分段器和重合器等智能开关设备的故障隔离方法，故障区段的查找和隔离依靠分段器、重合器的反复配合动作来实现，故障切除时间长，断路器负担重。基于馈线终端单元和通信网络的故障隔离方法，故障区段的确定依靠通信网络和馈线终端单元的信息的交互，故障隔离可靠性差。

综上所述，现有的配电线路故障隔离方法不能满足用户对安全可靠供电的要求。因此，研究具有选择性、能够快速切除配电线路故障的不依赖通信网络的继电保护方法就显得尤为迫切和重要。

发明内容

本发明提供了一种基于单端电气量的配电线路不对称故障的继电保护方法，所要解决的技术问题在于：故障切除选择性和快速性的矛盾。

在单电源辐射状运行的配电线路上发生不对称故障时，对于故障的配电线路区段，一侧为有电源端，另一侧为无电源侧（负荷侧）。有电源侧，故障相电流增大；无电源侧，故障相电流减小，电压降低。如果有电源侧开关断开，无电源侧非故障相电压消失。如果无电源侧开关断开，有电源侧非故障相电流因失去无电源侧负荷而变化。

有鉴于此，本发明公开了一种基于单端电气量的配电线路不对称故障继电保护方法。所述继电保护方法采集被保护配电线路的电压电流电气量，基于实时检测到的三相电压和三相电流，判断配电线路上是否发生了故障。判定配电线路上发生故障后，基于监测到三相电压和三相电流识别故障类型，判断是不是不对称故障。判断发生了不对称故障后，基于监测到电压和电流判断故障方向，确认故障发生在保护安装处的上游还是下游。如果故障发生在保护安装处的下游，投入定时限过电流保护和电流突变保护。定时限过电流保护，根据整定的时间和检测电流大于整定值动作。电流突变保护，根据以对端定时限低电压保护整定的时间为基础的整定时间范围内电流突变动作。如果故障发生在保护安装处的上游，投入定时限低电压保护和电压突变保护。定时限低电压保护，根据整定的时间和电压低于电压整定值动作。电压突变保护，根据以对端定时限过电流保护整定的时间为基础的整定时间范围内电压突变动作。

本方法仅使用了单端故障信息，实现了配电线路不对称故障快速有选择隔离，解决了现有方法故障隔离时间长，无选择性，非故障区域不得不失电的问题。

附图说明

图1示出了所述保护流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了所述保护流程图。

步骤1，故障检测，实时检测配电线路上的电压和电流，如果任一相电流大于整定值，或者任一相电压低于整定值，判断配电线路上发生了故障。所述电流整定值可取为线路上的最大负荷电流；所述电压整定值可取为70%的配电线路额定电压。

步骤2，不对称故障识别，基于检测到三相电压和三相电流识别故障类型，如果三相电压或者三相电流不对称，判断故障为不对称故障。基于所述三相电压或者三相电流计算正负零序电压或者电流。如果负序与零序电压或者电流的和与正序相应的电压或者电流的比值大于0.4，则判定故障为不对称故障。

步骤3，故障方向识别，基于监测到故障相的电流判断故障方向，识别故障位于保护安装处的上游还是下游。如果故障相的电流大于整定值，判定故障在保护下游；如果故障相的电流小于整定值，判定故障在保护上游。所述电流整定值可取为最大负荷电流。

步骤4，定时限保护。如果故障在保护下游，投入定时限过电流保护，如果电流大于整定值，延时整定时间后，保护动作。所述电流整定值可取为最大负荷电流；所述整定时间按照阶梯型原则整定，末端线路时间可整定为0s，每上一级线路时间整定增加0.3s。

如果故障在保护上游，投入定时限低电压保护，如果电压低于整定值，延时整定时间后，保护动作。所述电压整定值可取为70%的配电线路额定电压；所述整定时间按照阶梯型原则整定，首端线路时间可整定为0s，每下一级线路时间整定增加0.3s。

步骤5，突变保护。突变保护包括电流突变保护和电压突变保护。如果故障在保护下游，投入电流突变保护。电流突变保护在以对端定时限低电压保护整定时间为基准的整定时间范围内，检测是否有任一相电流发生突变。如果有电流突变，保护动作；如果故障在保护上游，投入电压突变保护。电压突变保护在以对端定时限过电流保护整定时间为基准的整定时间范围内，检测是否有任一相电压发生突变。如果有电压突变，保护动作。

所述电流突变保护的整定时间范围可取为以对端定时限低电压保护整定时间加上开关动作时间为中心，0.1s为半径的时间范围。所述开关动作时间根据开关特性确定，可取为0.2s。所述电流突变整定值可取为正常负荷电流的0.2倍。

所述电压突变保护的整定时间范围可取为以对端定时限过电流保护整定时间加上开关动作时间为中心，0.1s为半径的时间范围。所述开关动作时间根据开关特性确定，可取为0.2s。所述电压突变整定值可取为额定电压的0.3倍。

定时限过电流保护的动作判据是：

1）相电流I_phase大于整定值I_set

I_phase>I_set    （1）

2）过电流保护动作时限t到达整定的动作时限t_set，定时限过电流保护动作

t>t_set    （2）

有电源侧，电流突变保护的动作判据是：

1）本端过电流启动，式（1）满足；

2）故障是不对称故障

$\frac{I_0+I_2}{I_1}>R_{i.\mathrm{set}}---\left(3\right)$

其中，I₁、I₂、I₀是正、负和零序电流分量。

3）考虑保护动作时间和开关动作时间，该时间段设定为以对侧低电压保护整定时间与开关动作时间和为基准的一个0.2S左右的时间窗。

4）电流突变，有一相电流

ΔI>ΔI_set

所述电流突变整定值ΔI_set可取为正常负荷电流的0.2倍。

定时限低电压保护动作判据可以写成：

1）相电压U_phase低于整定值U_set，低电压保护启动

U_phase<U_set    （4）

所述电压整定值U_set可取为70%的额定电压。

2）低电压保护动作时限t到达整定的动作时限t_set

t＞t_set    （5）

无电源侧，电压突变保护动作判据是：

1）本端定时限低电压启动，式（4）满足；

2）故障是不对称故障

$\frac{U_0+U_2}{U_1}>R_{u.\mathrm{set}}---\left(6\right)$

其中，U₁、U₂、U₀是正、负和零序电压分量，R_uset可取为0.4。

3）考虑保护动作时间和开关动作时间，该时间段设定为以对侧低电压保护整定时间与开关动作时间和为基准的一个0.2S左右的时间窗。

4）电压突变，有一相电压

ΔU>ΔU_set

所述电压突变整定值ΔU_set可取为额定电压的0.3倍。

显然，所述配电线路不对称故障保护具有良好的选择性。特别地，由于所述突变保护的加速作用，使得按照定时限保护整定的配电线路故障最大切除时间缩短了一半，靠近电源的配电线路段得以快速切除，加速效果最明显。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种配电线路不对称故障继电保护方法，其特征在于，包括：

步骤1，故障检测，实时检测配电线路上的三相电压和三相电流，如果任一相电流大于整定值，或者任一相电压低于整定值，则判断配电线路上发生了故障；

步骤2，不对称故障识别，基于检测到的三相电压和三相电流识别故障类型，如果三相电压或者三相电流不对称，判断故障为不对称故障；

步骤3，故障方向识别，基于监测到故障相的电压和电流判断故障方向，识别故障位于保护安装处的上游还是下游，如果故障相的电流大于整定值，判定故障在保护下游，如果故障相的电流小于整定值，判定故障在保护上游；

步骤4，定时限保护，如果故障在保护下游，投入定时限过电流保护，如果故障相的电流大于整定值，延时整定时间后，保护动作，

如果故障在保护上游，投入定时限低电压保护，如果故障相的电压低于整定值，延时整定时间后，保护动作；

步骤5，突变保护，包括电流突变保护和电压突变保护，如果故障在保护下游，投入电流突变保护，电流突变保护在以对端定时限低电压保护整定时间为基准的整定时间范围内，检测是否有任一相电流发生突变，如果有电流突变，保护动作；如果故障在保护上游，投入电压突变保护，电压突变保护在以对端定时限过电流保护整定时间为基准的整定时间范围内，检测是否有任一相电压发生突变，如果有电压突变，保护动作。

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