CN103296652B - 输电线路单相接地故障零序电压保护方法 - Google Patents

输电线路单相接地故障零序电压保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种输电线路单相接地故障零序电压保护方法。本发明方法首先利用输电线路保护安装处的零序电压、零序电流和故障相负序电压、故障相负序电流分别计算输电线路保护整定范围处的等效零序电压和输电线路保护整定范围处的零序电压，然后判断输电线路保护整定范围处的零序电压的幅值大于输电线路保护整定范围处的等效零序电压的幅值是否成立，若成立，则发出动作跳闸信号，跳开输电线路两端的断路器。本发明方法物理模型采用分布参数模型，动作性能不受分布电容电流的影响，适用于任何电压等级，特别是超高压/特高压输电线路。<!--1-->

Description

输电线路单相接地故障零序电压保护方法
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零序电压保护方法。
背景技术
工频变化量距离保护通过反应工作电压幅值突变量构成距离保护，该方法具有受电力系统运行方式影响小和抗过渡电阻能力强等优势。但由于该方法所采用的工作电压幅值突变量仅在故障初期存在，无法用作超/特高压交流输电线路的后备保护。
阻抗距离保护根据测量阻抗大小反映故障距离长度以区分故障点位于保护区内或是位于保护区外。阻抗距离保护由于受电力系统运行方式和结构变化影响小，用于计算测量阻抗的电气量为全故障分量，适用于整个故障过程。因此，阻抗距离保护既可用于高压输电线路主保护，也可用作超/特高压交流输电线路的后备保护。然而，阻抗距离保护动作性能受过渡电阻影响严重，主要表现为若过渡电阻产生的附加阻抗呈阻感性，则容易造成输电线路保护区内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，则容易造成输电线路保护区外故障时阻抗距离保护动作产生超越。
超/特高压输电线路的电压、电流传输具有明显的波过程，输电线路沿线分布电容电流很大，对阻抗距离保护动作性能的影响不能忽略。考虑输电线路沿线分布电容电流的影响，故障阻抗与故障距离呈双曲正切函数关系，双曲正切函数幅相特性决定了阻抗继电器耐过渡电阻能力差，过渡电阻所带来的附加阻抗将严重影响阻抗继电器的动作性能。超/特高压输电线路输送大容量电能，是重负荷输电线路，重负荷电流会使阻抗距离保护的动作灵敏度降低，重负荷电流对阻抗距离保护动作性能的影响不能忽略。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种动作性能不受分布电容电流、过渡电阻和负荷电流影响的输电线路单相接地故障零序电压保护方法。
输电线路单相接地故障零序电压保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）保护装置测量输电线路保护安装处的故障相负序电压、故障相负序电流、零序电压和零序电流；其中，Φ=A相、B相C相；
（2）保护装置计算输电线路保护整定范围处的等效零序电压：
其中，Φ=A相、B相C相；γ1为输电线路正序传播常数；γ0为输电线路零序传播常数；Zc1为输电线路正序波阻抗；Zc0为输电线路零序波阻抗；lset为输电线路保护整定范围；cosh(.)为双曲余弦函数；sinh(.)为双曲正弦函数；tanh(.)为双曲正切函数；
（3）保护装置计算输电线路保护整定范围处的零序电压：
（4）保护装置判断输电线路保护整定范围处的零序电压的幅值大于输电线路保护整定范围处的等效零序电压的幅值是否成立，若成立，则保护装置发出动作跳闸信号，跳开输电线路两端的断路器。
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输电线路保护安装处的零序电压、零序电流和故障相负序电压、故障相负序电流分别计算输电线路保护整定范围处的等效零序电压和输电线路保护整定范围处的零序电压，然后判断输电线路保护整定范围处的零序电压的幅值大于输电线路保护整定范围处的等效零序电压的幅值是否成立，若成立，则发出动作跳闸信号，跳开输电线路两端的断路器。本发明方法物理模型采用分布参数模型，动作性能不受分布电容电流的影响，适用于任何电压等级，特别是超高压/特高压输电线路。本发明方法利用输电线路沿线零序电压分布特性实现输电线路单相接地故障的继电保护，原理上消除了过渡电阻对保护动作性能的影响，动作性能不受负荷电流和故障位置的影响。
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
下面结合实施例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CVT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CVT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，然后保护装置对其采集到的电压、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负序电压、故障相负序电流、零序电压和零序电流；其中，Φ=A相、B相、C相。
保护装置计算输电线路保护整定范围处的等效零序电压：
其中，Φ=A相、B相、C相；γ1为输电线路正序传播常数；γ0为输电线路零序传播常数；Zc1为输电线路正序波阻抗；Zc0为输电线路零序波阻抗；lset为输电线路保护整定范围；cosh(.)为双曲余弦函数；sinh(.)为双曲正弦函数；tanh(.)为双曲正切函数。
保护装置计算输电线路保护整定范围处的零序电压：
其中，γ0为输电线路零序传播常数；Zc0为输电线路零序波阻抗；lset为输电线路保护整定范围；cosh(.)为双曲余弦函数；sinh(.)为双曲正弦函数。
保护装置判断输电线路保护整定范围处的零序电压的幅值大于输电线路保护整定范围处的等效零序电压的幅值是否成立，若成立，则保护装置发出动作跳闸信号，跳开输电线路两端的断路器。
本发明方法首先利用输电线路保护安装处的零序电压、零序电流和故障相负序电压、故障相负序电流分别计算输电线路保护整定范围处的等效零序电压和输电线路保护整定范围处的零序电压，然后判断输电线路保护整定范围处的零序电压的幅值大于输电线路保护整定范围处的等效零序电压的幅值是否成立，若成立，则发出动作跳闸信号，跳开输电线路两端的断路器。本发明方法物理模型采用分布参数模型，动作性能不受分布电容电流的影响，适用于任何电压等级，特别是超高压/特高压输电线路。本发明方法利用输电线路沿线零序电压分布特性实现输电线路单相接地故障的继电保护，原理上消除了过渡电阻对保护动作性能的影响，动作性能不受负荷电流和故障位置的影响。
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.输电线路单相接地故障零序电压保护方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)保护装置测量输电线路保护安装处的故障相负序电压故障相负序电流零序电压和零序电流其中，φ＝A相、B相、C相；
(2)保护装置计算输电线路保护整定范围处的等效零序电压
其中，φ＝A相、B相、C相；γ1为输电线路正序传播常数；γ0为输电线路零序传播常数；Zc1为输电线路正序波阻抗；Zc0为输电线路零序波阻抗；lset为输电线路保护整定范围；cosh(.)为双曲余弦函数；sinh(.)为双曲正弦函数；tanh(.)为双曲正切函数；
(3)保护装置计算输电线路保护整定范围处的零序电压
(4)保护装置判断输电线路保护整定范围处的零序电压的幅值大于输电线路保护整定范围处的等效零序电压的幅值是否成立，若成立，则保护装置发出动作跳闸信号，跳开输电线路两端的断路器。
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