CN103163425A - 一种工频变化量幅值比较选线装置的工作判据方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种受干扰影响小，有较高精度和灵敏度的单相接地工频变化量幅值比较选线装置工作判据方法，各条输电线路的零序电流和母线处零序电压送入工频变化量幅值比较选线装置；装置比较各条输电线路工频变化量零序电流

幅值的大小，幅值最大者所对应的输电线路为故障线路；工频变化量零序电流

与

都各自取所在线路零序电流M个工频周波的采样值进行计算，M大于3，小于20；时的

取k=0计算；U₀≥U_set时的

取k>（Mw+Dw）计算,D大于3。

Description

一种工频变化量幅值比较选线装置的工作判据方法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，特别涉及一种中性点不接地系统与中性点电阻接地系统的单相接地工频变化量幅值比较选线装置的工作判据方法。

背景技术

电力变压器中性点不接地的电力系统发生单相接地短路时，没有短路回路，不会产生短路电流，电力系统继电保护可以不用跳闸，电力系统允许继续运行一段时间。但是单相接地对电力系统也是有害的。因此，这种系统发生单相接地短路时，继电保护必须发出报警信号，由运行值班人员做出相应处理，最后对故障线路进行停电检修。为了对故障线路进行停电检修，继电保护应当发出报警信号并指出故障线路。继电保护判断出是否发生单相接地短路很容易实现。但是，中性点不接地系统发生单相接地短路时的容性电流较小，判断出哪一条线路发生故障就很困难。至今国内外单相接地选线装置的正确动作率很低。

比较各条输电线路零序电流幅值大小的群幅比较原理构成的单相接地选线装置，结构简单，被广泛应用；由于一次系统的零序电流需要通过电流互感器变换至二次侧，送给单相接地选线装置；电流互感器有变换误差。当容性零序电流较小时，误差的作用就很大，造成单相接地选线装置不正确动作。中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时的容性电流随系统结构和运行方式的变化而变化，有时很大，有时很小；容性电流较小情况下，难以判断出故障线路。

为了解决上述问题，有文献提出零序电流工频变化量的解决方案。但是，传统的零序电流工频变化量提取方法受干扰影响较大，判断误差大。

在期刊-四川电力技术，2007，第30卷第6期的论文【中性点不接地系统单相接地选线方法的研究】中，提出了通过幅值来判断故障线路的方法，但是文章中的工频变化量是传统的零序电流工频变化量提取方法，因此受干扰影响较大，判断误差大。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种受干扰影响小，有较高精度和灵敏度的单相接地工频变化量幅值比较选线装置工作判据方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种工频变化量幅值比较选线装置的工作判据方法，各条输电线路零序电流互感器的零序电流送入工频变化量幅值比较选线装置，母线处零序电压互感器的零序电压送入工频变化量幅值比较选线装置；工频变化量幅值比较选线装置微机系统比较各条输电线路工频变化量零序电流

幅值的大小，

N等于输电线路总数，幅值最大者所对应的输电线路为故障线路；其中，工频变化量零序电流

为U₀≥U_set条件下第条输电线路零序电流，

为

条件下第

条输电线路零序电流；所有输电线路零序电流的实部分量I_0,c(k)、虚部分量I_0,s(k)的计算式为：

$I_{0,c}\left(k\right)=\frac{2}{\mathrm{wM}}\underset{m=1}{\overset{\mathrm{wM}}{\mathrm{\Σ}}}I(k-\mathrm{wM}+m)\cos \frac{2\mathrm{\π}}{w}m$

$I_{0,s}\left(k\right)=\frac{2}{\mathrm{wM}}\underset{m=1}{\overset{\mathrm{wM}}{\mathrm{\Σ}}}I(k-\mathrm{wM}+m)\sin \frac{2\mathrm{\π}}{w}m$

其中,k为采样点的参考点,wM=w*M；w为一个工频周波的采样点个数；M为工频电流的工频周波数，其中为M大于3，小于20；m表示计算变量；U₀表示的电压互感器TV零序电压；U_set表示的是母线处零序电压互感器的零序电压整定值；

时的取k=0计算；U₀≥U_set时的

取k>（Mw+Dw）计算,其中D表示暂态工频周波数量；D大于3。

本发明的有益效果是：由于单相接地选线装置不需要快速跳闸，本发明的工频变化量数据窗大于60毫秒（3个周波），并且故障前取离故障发生最近的零序电流数据，以便获得最接近故障当时的零序电流误差信息；由于故障前没有暂态零序电流，所以，故障前取离故障发生最近的零序电流数据不会产生误差。故障后取离故障发生较远的零序电流数据，以便避开故障发生后较大的暂态零序电流。采用以上措施极大地提高了傅氏算法的抗干扰能力，以便获得较高的精度，保证装置正确判断。

附图说明

图1表示一种工频变化量幅值比较选线装置的逻辑框图；

其中，1.工频变化量幅值比较选线装置，2.系统变压器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

一种工频变化量幅值比较选线装置逻辑框图如图1所示。系统变压器2输出接母线，系统变压器2中性点不接地。母线三条输出线路分别是L1、L2、L3。三条输出线路电流互感器TA形成零序电流

后分别送给工频变化量幅值比较选线装置1，母线a、b、c三相经电压互感器TV形成零序电压

后送给工频变化量幅值比较选线装置1。工频变化量幅值比较选线装置1比较各条线路工频变化量零序电流幅值

的大小，幅值最大者所对应的输电线路为故障线路,N等于全体输电线路数；工频变化量零序电流幅值

为U₀≥U_set条件下第

条输电线路零序电流，

为条件下第

条输电线路零序电流。

实施例：假设输出线路L1的a相发生单相接地。

接地发生前，电压互感器TV零序电压U₀等于零，

U_set的整定是现有知识。三条输出线路L1、L2、L3的电流互感器TA形成零序电流

理论上都等于零。由于电力系统存在干扰，电流互感器存在误差，工频变化量幅值比较选线装置工作判据计算出的零序电流

不相等，且不等于零，因此计算出的零序电流

就是实际综合误差。

接地故障发生后，电压互感器TV零序电压U₀≥U_set，工频变化量幅值比较选线装置此时可以判断出有接地故障，但无法确定是哪条输出线路。三条输出线路L1、L2、L3的电流互感器TA形成容性零序电流

由于输出线路L1的a相发生单相接地，则输出线路L2、L3的容性零序电流流入大地后，经输出线路L1的a相流向系统。所以，对零序电流

幅值进行比较，理论上

最大。但是，由于电力系统存在干扰，电流互感器存在误差，工频变化量幅值比较选线装置计算出的零序电流

存在误差，如果误差较大，可能造成

不是最大。

利用工频变化量幅值比较选线装置1计算工频变化量零序电流 ${\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{0,2}}=|{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{0,2}}-{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{0,2},\left[0\right]}|,$ ${\mathrm{\ΔI}}_{0,3}=|{\stackrel{\·}{I}}_{0,3}-{\stackrel{\·}{I}}_{0,3,\left[0\right]}|,$ 工频变化量零序电流ΔI_0，1、ΔI_0，2、ΔI_0,3消除了

中的误差

提高了比较灵敏度，确保输出线路L1发生单相接地，ΔI_0，1最大。

工频变化量幅值比较选线装置应用于不同电力系统，或者电力系统运行参数发生变化时，工频变化量幅值比较选线装置工作判据会根据情况计算出当时、当地的实际综合误差 工频变化量零序电流

消除中误差

是根据当时、当地的实际情况自动调整的。保证工频变化量幅值比较选线装置工作判据应用于不同电力系统，或者电力系统运行参数发生变化时，都能正确选出故障线路。

如果某条线路零序电流每个周波有w个采样点，k为采样点的参考点，接地故障前时刻的采样值为0，接地故障以后的采样值以此为1、2、3、、、N。传统求k点处一个周波有w个采样点的傅氏算法的实部分量I_0,c(k)、虚部分量I_0，s(k)、零序相量

幅值I₀(k)如下：

$I_{0,c}\left(k\right)=\frac{2}{w}\underset{m=1}{\overset{w}{\mathrm{\Σ}}}I(k-w+m)\cos \frac{2\mathrm{\π}}{w}m$

$I_{0,s}\left(k\right)=\frac{2}{w}\underset{m=1}{\overset{w}{\mathrm{\Σ}}}I(k-w+m)\sin \frac{2\mathrm{\π}}{w}m$

${\stackrel{\·}{I}}_0\left(k\right)=\frac{1}{\sqrt{2}}(I_{0,c}\left(k\right)+j{\stackrel{\·}{I}}_{0,s}\left(k\right))$

$I_0\left(k\right)=\frac{\sqrt{I_{0,c}^2\left(k\right)+I_{0,s}^2\left(k\right)}}{\sqrt{2}}$

为了提高计算精度，减小暂态干扰影响，本发明实部分量I_0，c(k)、虚部I_0，s(k)、幅值I₀(k)取工频电流的工频周波数M个进行计算，M大于3，小于20。如果一个周波有w个采样点，即取w*M个采样点的值进行计算。即：

$I_{0,c}\left(k\right)=\frac{2}{\mathrm{wM}}\underset{m=1}{\overset{\mathrm{wM}}{\mathrm{\Σ}}}I(k-\mathrm{wM}+m)\cos \frac{2\mathrm{\π}}{w}m$

$I_{0,s}\left(k\right)=\frac{2}{\mathrm{wM}}\underset{m=1}{\overset{\mathrm{wM}}{\mathrm{\Σ}}}I(k-\mathrm{wM}+m)\sin \frac{2\mathrm{\π}}{w}m$

只取一个工频周波的采样值进行计算，暂态干扰影响大。取工频电流多个工频周波的采样值进行计算，暂态干扰影响分摊到各个工频周波数据，减小脉冲干扰的影响。

故障开始的三个周波，零序电流暂态分量较大，为了进一步减小故障开始的暂态干扰影响，

时的

取k=0计算；U₀≥U_set时的

取k>（Mw+Dw）计算,其中D表示暂态工频周波数量；D大于3。

传统意义工频变化量用于快速动作的保护，数据窗一般不超过40毫秒（2个周波）；工频变化量取故障前后，而且故障前后都是离故障发生最近的零序电流数据。由于单相接地选线装置不需要快速跳闸，本发明的工频变化量是对传统意义工频变化量改进，数据窗大于60毫秒（3个周波），并且故障前取离故障发生最近的零序电流数据，以便获得最接近故障当时的零序电流误差信息；由于故障前没有暂态零序电流，所以，故障前取离故障发生最近的零序电流数据不会产生误差。故障后取离故障发生较远的零序电流数据，以便避开故障发生后较大的暂态零序电流。采用以上措施极大地提高了傅氏算法的抗干扰能力，以便获得较高的精度，保证装置正确判断。

本发明工频变化量幅值比较选线装置工作判据可用现有技术设计制造，完全可以实现。有广阔应用前景。

Claims (1)

1.一种工频变化量幅值比较选线装置的工作判据方法，各条输电线路零序电流互感器的零序电流送入工频变化量幅值比较选线装置，母线处零序电压互感器的零序电压送入工频变化量幅值比较选线装置；工频变化量幅值比较选线装置微机系统比较各条输电线路工频变化量零序电流

幅值的大小，

N等于输电线路总数，幅值最大者所对应的输电线路为故障线路；其特征是，所述的工频变化量零序电流

为U₀≥U_set条件下第

条输电线路零序电流，

为

条件下第

条输电线路零序电流；所有零序电流的实部分量I_0,c(k)、虚部分量I_0,s(k)的计算式为:

$I_{0,c}\left(k\right)=\frac{2}{\mathrm{wM}}\underset{m=1}{\overset{\mathrm{wM}}{\mathrm{\Σ}}}I(k-\mathrm{wM}+m)\cos \frac{2\mathrm{\π}}{w}m$

$I_{0,s}\left(k\right)=\frac{2}{\mathrm{wM}}\underset{m=1}{\overset{\mathrm{wM}}{\mathrm{\Σ}}}I(k-\mathrm{wM}+m)\sin \frac{2\mathrm{\π}}{w}m$

其中,k为采样点的参考点,wM=w*M；w为一个工频周波的采样点个数；M为工频电流的工频周波数，其中为M大于3，小于20；m表示计算变量；U₀表示的电压互感器TV零序电压；U_set表示的是母线处零序电压互感器的零序电压整定值；

时的

取k=0计算；U₀≥U_set时的

取k>（Mw+Dw）计算,其中D表示暂态工频周波数量；D大于3。

Images