CN103390886B - 线路距离保护防误动方法 - Google Patents

Abstract

一种线路距离保护防误动方法，所述方法在保护启动后根据测量阻抗的变化率判断系统是否发生了振荡，若发生了振荡则结束保护程序，若没有发生振荡，则根据保护安装处测量到的电压和阻抗角的情况、三相电流故障分量和零序电流的大小，判断系统是否存在短路故障，若存在短路故障，则开放距离Ⅲ段保护，若系统未发生短路故障，则认为距离保护是由过负荷引起的并闭锁距离Ⅲ段保护。本发明在距离Ⅲ段保护元件动作前对引起距离保护的原因进行判断，只有当线路中确实存在短路故障时才会开放距离Ⅲ段保护，从而有效避免了距离Ⅲ段保护元件在过负荷情况下的误动，保证了电网的安全稳定运行。

Description

线路距离保护防误动方法

技术领域

本发明涉及一种可在线路过负荷时有效防止距离Ⅲ段保护元件误动作的方法，属于供配电保护技术领域。

背景技术

随着电力需求的不断增长，各互联电网之间的功率交换日益频繁，输电线路负担越来越重，电力系统逐渐逼近其极限运行。在过负荷情况下，测量阻抗可能进入距离Ⅲ段保护元件的动作区域，使距离Ⅲ段保护元件在无故障的情况下动作，将线路切除，这种现象严重威胁着电网的安全稳定运行。

图3画出了这种距离保护的示意图，其中，图3（a）是系统线路图，图3（b）是阻抗特性圆图。图中，为测量阻抗，为距离Ⅲ段保护阻抗整定值，为保护安装处测得的相间电压的模值，为保护安装处测得的相间电压和相间电流夹角， 为额定相间电压，为线路正序阻抗角。

尽管现有保护装置的继电器中采取了一些限制线路负荷的措施，但由于电力系统拓扑结构和运行方式复杂、多变，很难对某一条线路的负荷限制继电器进行整定，使其在不降低继电保护的可靠性的同时，躲过所有可能发生的过负荷情况。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种线路距离保护防误动方法，在不降低距离保护装置可靠性的同时，有效防止距离Ⅲ段保护元件误动作，保证电网安全稳定运行。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种线路距离保护防误动方法，所述方法在距离保护Ⅲ段启动后根据故障线路的测量阻抗的变化率判断系统是否发生了振荡，若发生了振荡则结束保护程序，若没有发生振荡，则根据保护安装处测量到的电压和阻抗角的情况、三相电流故障分量和零序电流的大小，判断系统是否存在短路故障，若存在短路故障，则开放距离Ⅲ段保护，若系统未发生短路故障，则认为距离保护是由过负荷引起的并闭锁距离Ⅲ段保护。

上述线路距离保护防误动方法，根据测量阻抗的变化率判断系统是否发生振荡的判据为：

，

若该式成立，说明系统发生了振荡，否则说明系统没有发生振荡，式中，为当前测量阻抗，为上一点的测量阻抗，为两点间的时间间隔，为系统总阻抗。

上述线路距离保护防误动方法，判断系统是否存在故障和故障类型的方法是：

a. 线路发生对称短路故障的判断

当时，取值0.5～0.7，认为线路发生了对称短路故障，否则认为线路未发生对称短路故障；

b. 线路发生不对称短路故障的判断

当或时，认为线路发生了不对称短路故障，否则认为未发生不对称短路故障，式中取值1.5～1.8，、分别为流过保护M的最大、最小故障分量相电流，取值0.8，为流过保护的零序电流。

上述线路距离保护防误动方法，距离Ⅲ段保护开放后，应继续观察区内故障切除情况，直到保护返回，在观察过程中，若发现保护区内有断路器跳闸信号而故障特征仍然存在，则开放距离保护，若断路器跳闸后故障特征消失则闭锁距离保护。

本发明在距离Ⅲ段保护元件动作前对引起距离保护的原因进行判断，只有当线路中确实存在短路故障时才会开放距离Ⅲ段保护，从而有效避免了距离Ⅲ段保护元件在过负荷情况下的误动，保证了电网的安全稳定运行。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是发明利用三个判据识别故障和过负荷的逻辑关系；

图2本发明的流程图；

图3是本发明距离保护示意图。

图中及文中各符号表示为：、测量阻抗，、当前测量阻抗，、上一点的测量阻抗，、两测量点间的时间间隔，、系统总阻抗，、保护安装处测得的相间电压的模值，、保护安装处测得的相间电压和相间电流夹角，、线路正序阻抗角，、额定相间电压，、流过保护M的最大故障分量相电流，、流过保护M的最小故障分量相电流，、流过保护的零序电流。

具体实施方式

本发明可使距离Ⅲ段保护在过负荷情况下不误动作，避免由于非故障情况下的线路切除引发连锁跳闸，威胁电网安全稳定运行；同时所述方法避免了现有负荷限制继电器定值整定困难的问题。本发明未改变距离保护的原有功能，能够保证距离Ⅲ段保护区内发生故障时正确动作。

本发明采包括下列步骤：

（1）判断距离Ⅲ段保护起动是否是由于系统振荡引起的；

（2）根据值的大小来区分线路是发生对称短路故障还是过负荷；

（3）根据三相电流变化量不等、零序电流大小来区分线路是发生不对称短路故障还是过负荷；

（4）根据步骤（2）和步骤（3）判断的结果，对距离保护采取对应的措施；

（5）保护开放后，继续观察区内故障切除情况，直到保护返回。

在对故障和过负荷状态进行区分之前，首先根据测量阻抗的变化率判断是否由于系统振荡引起距离保护的起动，判据如下：

（1）

式（1）中，为当前测量阻抗，为上一点的测量阻抗，为两点间的时间间隔，为系统总阻抗。式（1）满足则说明发生振荡，式（1）不满足说明系统没有发生振荡。

保护启动后，并且在系统没有发生振荡的情况下，根据保护安装处测量到的电压和阻抗角的情况、三相电流故障分量和零序电流的大小，来判断是发生故障，还是发生过负荷：

（2）

式（2）中，为保护安装处测得的相间电压的模值，为保护安装处测得的相间电压和相间电流夹角，为线路正序阻抗角，为额定相间电压，可取为0.5～0.7。式（2）满足判断为发生对称故障。

（3）

（4）

式（3）和式（4）中，为保护安装处最大故障分量相电流、为最小故障分量相电流，为保护安装处零序电流，取值1.5～1.8，取值0.8。故障分量相电流可通过故障后保护处测得的相电流减去故障前保护处测得的相电流得到。式（3）和（4）有一个满足，判断为发生不对称故障。

三个判据式（2）、（3）、（4）中至少有一个满足，认为发生故障；三个判据都不满足，认为发生过负荷。如果确认发生过负荷，则闭锁距离Ⅲ段保护，防止距离保护因过负荷发生误动；如果确认发生故障，则开放距离Ⅲ段保护，保护仍可正确动作。

在判断保护区内发生故障，开放距离Ⅲ段保护后，仍需继续观察区内故障切除情况，直到保护返回。避免在区内故障线路切除后，保护所在线路发生过负荷，导致保护没有返回，到达动作时限，误动作将本线路切除的情况。在收到保护区内有断路器跳闸信号后，监视故障情况是否消失，仍采用式（2）、（3）和（4）三个判据进行判断，如果三个判据中至少有一个满足，认为故障仍然存在，开放保护；如果三个判据都不满足，认为故障情况已经消失，闭锁距离Ⅲ段保护。

利用三个判据识别故障和过负荷的逻辑关系如图1所示，距离Ⅲ段保护启动后，如果式（2）、（3）和（4）至少有一个满足，判断为发生故障，开放保护；如果式（2）、（3）和（4）没有一个满足，判断为发生过负荷，闭锁保护。

图2给出了过负荷时距离保护防误动方法的实施流程图。距离保护起动之后，其原有功能不变，即保护到达规定时限后发出跳闸信号。对距离Ⅲ段保护来说，其跳闸延时一般在1s以上，因此有足够的时间实施本发明的方法。首先，保护检测系统是否发生振荡，发生振荡则判断为因振荡导致的保护起动，终止故障和过负荷情况的识别，距离Ⅲ段保护在时间延时到达前会自动返回。如果判断为没有发生振荡，进入故障和过负荷识别程序，通过测量得到的三相电压、三相电流、阻抗角，计算出本判据所需的电气量，利用式(2)、式(3)和式(4)三个判据判断距离Ⅲ段保护的起动是由于区内故障还是过负荷引起的，如果是过负荷引起的，闭锁距离Ⅲ段保护，防止过负荷线路的切除导致系统情况进一步恶化。如果判断是区内故障引起的，则开放保护，并继续观察保护动作情况，在故障特征消失之后，如果保护仍起动，采取闭锁保护的措施。

Claims (3)

1.一种线路距离保护防误动方法，其特征是，所述方法在距离保护Ⅲ段启动后根据故障线路的测量阻抗Z_m的变化率判断系统是否发生了振荡，若发生了振荡则结束保护程序，若没有发生振荡，则根据保护安装处测量到的电压和阻抗角的情况、三相电流故障分量和零序电流的大小，判断系统是否存在短路故障，若存在短路故障，则开放距离Ⅲ段保护，若系统未发生短路故障，则认为距离保护是由过负荷引起的并闭锁距离Ⅲ段保护；

根据测量阻抗Z_m的变化率判断系统是否发生振荡的判据为：

$\frac{\sqrt{{(R_m-R_{m0})}^2+{(X_m-X_{m0})}^2}}{{\mathrm{Dt}}_m}>\frac{\mathrm{\π}}{6}{Z}_{11},$

若该式成立，说明系统发生了振荡，否则说明系统没有发生振荡，式中，R_m为当前测量电阻,X_m为当前测量电抗，R_m0为上一点的测量电阻,X_m0为上一点的测量电抗，D t_m为两点间的时间间隔，Z₁₁为系统总阻抗。

2.根据权利要求1所述的线路距离保护防误动方法，其特征是，判断系统是否存在故障和故障类型的方法是：

a.线路发生对称短路故障的判断

当|U_jjcos(j_jj+90°-j_l)|<k₁U_N时，k₁取值0.5～0.7，认为线路发生了对称短路故障，否则认为线路未发生对称短路故障，式中U_jj为保护安装处测得的相间电压的模值，j_jj为保护安装处测得的相间电压和相间电流夹角，j_l为线路正序阻抗角，U_N为额定相间电压；

b.线路发生不对称短路故障的判断

当或时，认为线路发生了不对称短路故障，否则认为未发生不对称短路故障，式中k₂取值1.5～1.8，k₃取值0.8，为流过保护安装处的最大故障分量相电流、为流过保护安装处的最小故障分量相电流，为流过保护安装处的零序电流。

3.根据权利要求2所述的线路距离保护防误动方法，其特征是，距离Ⅲ段保护开放后，应继续观察区内故障切除情况，直到保护返回，在观察过程中，若发现保护区内有断路器跳闸信号而故障特征仍然存在，则开放距离保护，若断路器跳闸后故障特征消失则闭锁距离保护。