CN103227456A - 一种输电线路单相接地故障距离保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路单相接地故障距离保护方法。本发明方法首先利用故障相电气量计算因过渡电阻引起的附加故障阻抗，利用故障相电压与零序补偿电流的比值减去附加故障阻抗得到输电线路保护安装处到单相接地故障点的线路故障阻抗，判断输电线路保护安装处到单相接地故障点的线路故障阻抗幅值小于输电线路保护安装处到保护整定范围处的线路故障阻抗幅值是否成立，若成立，则保护装置发出动作跳闸信号。本发明方法克服了因过渡电阻引起的附加故障阻抗对保护动作性能的影响，输电线路单相高阻接地故障时本发明方法能正确可靠动作，不会拒动或误动。

Description

一种输电线路单相接地故障距离保护方法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是涉及一种输电线路单相接地故障距离保护方法。

背景技术

传统接地距离保护测量线路故障阻抗z的计算式为，由于

 

，因此

，即传统接地距离保护测量到的线路故障阻抗z由两部分组成，一部分为反应真实故障距离的线路故障阻抗xz₁，另一部分为因过渡电阻引起的附加故障阻抗

。上述式中，

为故障相电压；为故障点电压；为故障相电流；

为零序电流；φ为故障相：A相、B相、C相；z₁为单位长度输电线路正序阻抗；z₀为单位长度输电线路零序阻抗；R_f为过渡电阻；

为故障点对地电流；x为输电线路保护安装处到单相接地故障点的故障距离。

因过渡电阻引起的附加故障阻抗容易导致传统接地距离保护拒动或误动。传统接地距离保护拒动会使故障不能及时与电网隔离，对电网安全稳定运行不利；传统接地距离保护误动则会导致故障范围扩大，甚至导致电网潮流大转移，进而引发电网大面积停电事故发生。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种抗附加故障阻抗影响的输电线路单相接地故障距离保护方法。

为完成上述目的，本发明采用如下技术方案：

（1）保护装置对输电线路保护安装处的电压互感器PT的电压波形和电流互感器CT的电流波形进行采样得到电压、电流瞬时值，并对其采样得到的电压、电流瞬时值利用傅里叶算法计算输电线路保护安装处的故障相电压

、故障相负序电压

、故障相电流

和零序电流

，作为输入量；其中，φ=A相、B相、C相；

（2）保护装置利用输电线路保护安装处的故障相电压

、故障相负序电压

、故障相电流和零序电流

计算因过渡电阻引起的附加故障阻抗Δz：

$\mathrm{\Δz}=\frac{\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}}{z_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\·}{I}}_0)}\right]}{\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}2}}{z_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\·}{I}}_0)z_1}\right]}\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}2}}{z_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\·}{I}}_0)}$

其中，z₁、z₀分别为单位长度输电线路正序阻抗、零序阻抗；

为 $\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}}{z_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\·}{I}}_0)}$ 的虚部； $\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}2}}{z_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\·}{I}}_0)z_1}\right]$ 为 $\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}2}}{z_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\·}{I}}_0)z_1}$ 的虚部。

（3）保护装置判断 $|\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}}}{{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0}-\frac{\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)}\right]}{\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}2}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)z_1}\right]}\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)}|<\left|z_1{x}_{\mathrm{set}}\right|$ 是否成立，若成立，则判断单相接地故障点位于输电线路保护整定范围内，保护装置发出动作跳闸信号；其中，x_set为输电线路保护整定范围。

本发明与现有技术相比较，具有以下积极成果：

本发明方法首先利用故障相电气量计算因过渡电阻引起的附加故障阻抗，利用故障相电压与零序补偿电流的比值减去附加故障阻抗得到输电线路保护安装处到单相接地故障点的线路故障阻抗，判断输电线路保护安装处到单相接地故障点的线路故障阻抗幅值小于输电线路保护安装处到保护整定范围处的线路故障阻抗幅值|z₁x_set|是否成立，若成立，则保护装置发出动作跳闸信号。本发明方法克服了因过渡电阻引起的附加故障阻抗对保护动作性能的影响，输电线路单相高阻接地故障时本发明方法能正确可靠动作，不会拒动或误动。

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

下面根据说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细表述。

图1为应用本发明的线路输电系统示意图。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的电压波形和电流互感器CT的电流波形进行采样得到电压、电流瞬时值，并对其采样得到的电压、电流瞬时值利用傅里叶算法计算输电线路保护安装处的故障相电压

、故障相负序电压、故障相电流

和零序电流，作为输入量；其中， φ=A相、B相、C相。

保护装置利用输电线路保护安装处的故障相电压、故障相负序电压

、故障相电流

和零序电流

计算因过渡电阻引起的附加故障阻抗Δz：

$\mathrm{\&Delta;z}=\frac{\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)}\right]}{\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}2}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)z_1}\right]}\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}2}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)}$

其中，z₁、z₀分别为单位长度输电线路正序阻抗、零序阻抗；

为 $\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)}$ 的虚部； $\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}2}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)z_1}\right]$ 为 $\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}2}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)z_1}$ 的虚部。

由于

，因此，利用减去因过渡电阻引起的附加故障阻抗Δz得到输电线路保护安装处到单相接地故障点的线路故障阻抗，然后判断输电线路保护安装处到单相接地故障点的线路故障阻抗幅值小于输电线路保护安装处到保护整定范围处的线路故障阻抗幅值|z₁x_set|是否成立，

若成立，则保护装置发出动作跳闸信号，即本发明方法的一种输电线路单相接地故障距离保护判据为

$|\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}}}{{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0}-\frac{\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)}\right]}{\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}2}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)z_1}\right]}\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)}|<\left|z_1{x}_{\mathrm{set}}\right|$

其中，x_set为输电线路保护整定范围；

为零序补偿电流。

本发明方法克服了因过渡电阻引起的附加故障阻抗对保护动作性能的影响，输电线路单相高阻接地故障时本发明方法能正确可靠动作，不会拒动或误动。

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距离保护方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）保护装置对输电线路保护安装处的电压互感器PT的电压波形和电流互感器CT的电流波形进行采样得到电压、电流瞬时值，并对其采样得到的电压、电流瞬时值利用傅里叶算法计算输电线路保护安装处的故障相电压

、故障相负序电压

、故障相电流和零序电流

，作为输入量；其中，φ=A相、B相、C相；

（2）保护装置利用输电线路保护安装处的故障相电压

、故障相负序电压

、故障相电流

和零序电流

计算因过渡电阻引起的附加故障阻抗Δz：

$\mathrm{\&Delta;z}=\frac{\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)}\right]}{\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}2}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)z_1}\right]}\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}2}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)}$

其中，z₁、z₀分别为单位长度输电线路正序阻抗、零序阻抗；

为 $\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)}$ 的虚部； $\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}2}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)z_1}\right]$ 为 $\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}2}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)z_1}$ 的虚部，

（3）保护装置判断 $|\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}}}{{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0}-\frac{\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)}\right]}{\mathrm{Im}\left[\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}2}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)z_1}\right]}\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{\&phi;}}}{z_1({\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{\&phi;}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_0)}|<\left|z_1{x}_{\mathrm{set}}\right|$ 是否成立，若成立，则判断单相接地故障点位于输电线路保护整定范围内，保护装置发出动作跳闸信号；其中，x_set为输电线路保护整定范围。

Images