CN103178504B - 一种输电线路单相接地故障继电保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路单相接地故障继电保护方法。包括：保护装置实时测量输电线路保护安装处的单相接地故障相电气量，利用保护装置测量到的单相接地故障相电气量计算单相接地故障点到保护安装处的测量阻抗，然后利用测量阻抗与阻抗整定值得到相应的动作判据。本发明方法适用于输电线路单相接地故障继电保护，特别是用于完成输电线路单相接地故障距离保护的测量阻抗的测量功能，在任何故障条件下都能精确测量单相接地故障点到保护安装处的测量阻抗，重负荷输电情况下线路发生高阻接地故障时本发明方法正确可靠动作，重负荷输电情况下线路无故障本发明方法可靠闭锁，具有良好的电网生产实用价值。

Description

一种输电线路单相接地故障继电保护方法

技术领域

本发明涉及电力系统距离保护技术领域，特别是一种输电线路单相接地故障继电保护方法。

背景技术

过渡电阻产生的附加阻抗会严重影响阻抗距离保护的动作性能。若过渡电阻产生的附加阻抗呈阻感性容易造成保护区内接地故障时阻抗距离保护拒动；若过渡电阻产生的附加阻抗呈阻容性容易造成保护区外接地故障时阻抗距离保护动作产生超越。

高/超/特压交流输电线路往往也是重负荷输电线路，重负荷电流会使阻抗距离保护误动或拒动，重负荷电流对阻抗距离保护动作性能的影响不能忽略。过负荷输电情况下线路无故障，传统距离保护的测量阻抗由于受过负荷电流影响会严重偏离实际测量阻抗，容易导致传统距离保护误动作，造成电网停电范围扩大，甚至造成负荷大量转移从而威胁线路正常运行，给电网安全造成了巨大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种输电线路单相接地故障继电保护方法。本发明方法适用于输电线路单相接地故障继电保护，特别是用于完成输电线路单相接地故障距离保护的测量阻抗的测量功能，在任何故障条件下都能精确测量单相接地故障点到保护安装处的测量阻抗，重负荷输电情况下线路高阻接地故障时本发明方法能正确可靠动作，重负荷输电情况下线路无故障本发明方法能可靠闭锁。

为完成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种输电线路单相接地故障继电保护方法，其步骤如下：(1)保护装置对输电线路保护安装处的电压互感器PT的电压和电流互感器CT的电流波形进行采样得到电压、电流瞬时值，计算测量阻抗 $Z_{\mathrm{\φ},\mathrm{ce}}=(x_{\mathrm{set}}-|\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}-x_{\mathrm{set}}{z}_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+3k{\stackrel{\·}{I}}_0)}{z_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+3k{\stackrel{\·}{I}}_0)\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\γ})}\left|\sin \mathrm{\α}\right)z_1;$ 其中，为故障相电压；为故障相电流；为零序电流；φ＝A相、B相、C相；z₁、z₀分别为每公里输电线路正序、零序阻抗；为故障相负序电流；x_set为保护整定范围；β＝Arg(z₁)； $\mathrm{\α}=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}2}}{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}-x_{\mathrm{set}}{z}_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+3k{\stackrel{\·}{I}}_0)}\right).$

(2)比较|Z_φ,ce-0.5x_setz₁|与|0.5x_setz₁|的大小关系，若满足|Z_φ,ce-0.5x_setz₁|＜|0.5x_setz₁|，则保护动作于跳闸；反之，若满足|Z_φ,ce-0.5x_setz₁|＞|0.5x_setz₁|，则保护闭锁。

本发明与现有技术相比较，具有以下积极成果：

(1)本发明方法适用于输电线路单相接地故障继电保护，特别是用于完成输电线路单相接地故障距离保护的测量阻抗的测量功能，在任何故障条件下都能精确测量单相接地故障点到保护安装处的测量阻抗，测量精度与接地故障点电压、过渡电阻和负荷电流无关。

(2)重负荷输电情况下线路发生高阻接地故障时本发明方法可靠正确动作，重负荷输电情况下线路无故障本发明方法可靠闭锁。

附图说明

图1为应用本发明的线路输电系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步详细表述。

图1中PT为电压互感器、CT为电流互感器。保护装置对输电线路保护安装处的电压互感器PT的电压和电流互感器CT的电流波形进行采样得到电压、电流瞬时值。

通过傅里叶算法计算输电线路保护安装处的故障相电压故障相电流故障相负序电流和零序电流作为输入量；其中，φ＝A相、B相、C相。

计算距保护安装处x_set位置的操作电压

${\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ},\mathrm{set}}={\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}-x_{\mathrm{set}}{z}_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+3k{\stackrel{\·}{I}}_0)---\left(1\right)$

其中，k为零序电流补偿系数，x_set为保护整定范围；z₁、z₀为每公里输电线路正序、零序阻抗。

利用保护装置测量到的电气量计算故障距离x：

$x=x_{\mathrm{set}}-\left|\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ},\mathrm{set}}}{z_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+3k{\stackrel{\·}{I}}_0)\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\γ})}\right|\sin \mathrm{\α}---\left(2\right)$

将式(1)代入式(2)得故障距离x：

$x=x_{\mathrm{set}}-\left|\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}-x_{\mathrm{set}}{z}_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+3k{\stackrel{\·}{I}}_0)}{z_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+3k{\stackrel{\·}{I}}_0)\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\γ})}\right|\sin \mathrm{\α}---\left(3\right)$

其中，β＝Arg(z₁)； $\mathrm{\α}=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}2}}{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}-x_{\mathrm{set}}{z}_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+3k{\stackrel{\·}{I}}_0)}\right);\mathrm{\γ}=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+3k{\stackrel{\·}{I}}_0}{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}2}}\right).$

根据测量阻抗Z_φ,ce＝xz₁计算测量阻抗 $Z_{\mathrm{\φ},\mathrm{ce}}=(x_{\mathrm{set}}-|\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}-x_{\mathrm{set}}{z}_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+3k{\stackrel{\·}{I}}_0)}{z_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+3k{\stackrel{\·}{I}}_0)\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\γ})}\left|\sin \mathrm{\α}\right)z_1.$

比较|Z_φ,ce-0.5x_setz₁|与|0.5x_setz₁|的大小关系，若满足|Z_φ,ce-0.5x_setz₁|＜|0.5x_setz₁|，则保护动作于跳闸；反之，若满足|Z_φ,ce-0.5x_setz₁|＞|0.5x_setz₁|，则保护闭锁。

由式(3)可知，本发明方法测量阻抗的测量精度与接地故障点电压、过渡电阻和负荷电流无关，因此，本发明方法适用于输电线路单相接地故障继电保护，特别是用于完成输电线路单相接地故障距离保护的测量阻抗的测量功能，在任何故障条件下都能精确测量单相接地故障点到保护安装处的测量阻抗，重负荷输电情况下线路发生高阻接地故障时本发明方法能正确可靠动作，重负荷输电情况下线路无故障本发明方法能可靠闭锁。

以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种输电线路单相接地故障继电保护方法，其步骤如下：(1)保护装置对输电线路保护安装处的电压互感器PT的电压和电流互感器CT的电流波形进行采样得到电压、电流瞬时值，计算测量阻抗 $Z_{\mathrm{\φ},\mathrm{ce}}=(x_{\mathrm{set}}-|\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}-x_{\mathrm{set}}{z}_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+3k{\stackrel{\·}{I}}_0)}{z_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+3k{\stackrel{\·}{I}}_0)\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\γ})}\left|\sin \mathrm{\α}\right)z_1;$ 其中，为故障相电压；为故障相电流；为零序电流；φ＝A相、B相、C相；z₁、z₀分别为每公里输电线路正序、零序阻抗；为故障相负序电流；x_set为保护整定范围；β＝Arg(z₁)；

$\mathrm{\α}=\mathrm{Arg}\left(\frac{{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}2}}{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}-x_{\mathrm{set}}{z}_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+3k{\stackrel{\·}{I}}_0)}\right),$

(2)比较|Z_φ,ce-0.5x_setz₁|与|0.5x_setz₁|的大小关系，若满足|Z_φ,ce-0.5x_setz₁|＜|0.5x_setz₁|，则保护动作于跳闸；反之，若满足|Z_φ,ce-0.5x_setz₁|＞|0.5x_setz₁|，则保护闭锁。