CN103390888A - 一种零序有功分量保护判据 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电阻接地系统零序有功分量保护判据，母线零序电压第i条输出线路的零序电流

零序电压

与零序电流

之间的夹角θ_i；计算第i条输出线路的零序有功功率Pi或电流Ii，当零序有功功率Pi或电流Ii大于设定的保护整定值时，零序有功分量保护装置动作；否则，不动作。

Description

一种零序有功分量保护判据

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，特别涉及一种零序有功分量保护判据。

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，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。目前，国内外单相接地选线装置的正确动作率比较低。

中性点经电阻接地系统发生单相接地短路，短路电流受接地电阻限制，对系统危害减小；能提供一定零序电流，可正确选择故障线路，直接跳闸。中性点经电阻接地系统的应用呈上升趋势。

中性点接地电阻小，发生接地短路时的故障线路零序电流大，非故障线路零序电流小，有利保护正确跳闸；缺点是对电力系统冲击大。中性点接地电阻大，发生接地短路时故障线路的零序电流减小，非故障线路零序电流增大，不利保护正确跳闸；优点是对电力系统冲击小。接地短路时在保证零序电流保护可靠正确动作前提下，提高中性点接地电阻值，可减小接地短路对电力系统的危害。因此，提高零序电流保护灵敏度有十分重要的意义。

中性点经消弧线圈接地，可减小系统发生单相接地短路时的容性零序电流，但造成故障线路选择困难。有提出中性点经消弧线圈接地系统采用零序有功功率方向判据选择故障线路的方案。这些方案需要收集母线上零序电压和所有馈线的零序电流，所有线路零序电流同时送给一台故障选线装置，一台故障选线装置计算所有线路零序有功功率后，对所有线路零序有功功率进行综合比较，选出故障线路。该方案适用于故障选线，发出选线信号，由值班人员处理故障，不适用于直接跳闸的保护。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种作用于跳闸的零序有功分量保护判据。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种零序有功分量保护判据，系统变压器中性点经电阻R接地；母线a、b、c三相电压经电压互感器TV送给各条输出线路的零序有功分量保护装置，零序有功分量保护装置计算母线零序电压

第i条输出线路上的电流互感器TA形成的零序电流

送给第i条输出线路的零序有功分量保护装置，零序电压

与零序电流

之间的夹角θ_i；各零序有功分量保护装置计算零序有功功率P_i＝-U₀I_0,icosθ_i，当P_i≥P_i,set时，零序有功分量保护装置动作；否则，不动作；其中：P_i,set为第i条输出线路零序有功分量保护整定值。

一种零序有功分量保护判据，系统变压器中性点经电阻R接地；母线a、b、c三相电压经电压互感器TV送给各条输出线路的零序有功分量保护装置，零序有功分量保护装置计算母线零序电压第i条输出线路电流互感器TA形成的零序电流

送给第i条线路的零序有功分量保护装置，零序电压与零序电流

之间的夹角θ_i；各零序有功分量保护装置计算零序有功功率|P_i|＝|-U₀I_0,icosθ_i|，当|P_i|≥P_i,set时，零序有功分量保护装置动作；否则，不动作；其中：P_i,set为第i条输出线路零序有功分量保护整定值。

一种零序有功分量保护判据，系统变压器中性点经电阻R接地；母线a、b、c三相电压经电压互感器TV送给各条输出线路的零序有功分量保护装置，零序有功分量保护装置计算母线零序电压

第i条输出线路电流互感器TA形成的零序电流

送给第i条输出线路的零序有功分量保护装置，零序电压

与零序电流

之间的夹角θ_i；各零序有功分量保护装置计算I_i＝-I_0,icosθ_i，当I_i≥I_i,set时，零序有功分量保护装置动作；否则，不动作；其中：I_i,set为第i条输出线路零序有功分量保护整定值。

一种零序有功分量保护判据，系统变压器中性点经电阻R接地；母线a、b、c三相电压经电压互感器TV送给各条输出线路的零序有功分量保护装置，零序有功分量保护装置计算母线零序电压

第i条输出线路的电流互感器TA形成的零序电流送给第i条线路的零序有功分量保护装置，零序电压

与零序电流

之间的夹角θ_i；各零序有功分量保护装置计算|I_i|＝|-I_0,icosθ_i|，当|I_i|≥I_i,set时，零序有功分量保护装置动作；否则，不动作；其中：I_i,set为第i条输出线路零序有功分量保护整定值。

本发明的有益效果是：只需要零序电压相量和本线路零序电流相量进行动作判据计算，动作判据简单、处理速度快。适用于分布式保护，某一台装置损坏或某一个零序电流计算错误，不影响其他线路的零序有功分量保护装置的正常工作，可靠性高，可直接作用于跳闸。灵敏度优于传统的零序电流保护。

附图说明

图1表示一种零序有功分量保护示意图；

其中，1.零序有功分量保护装置，2.系统变压器。

实施例1：

系统变压器输出接母线，系统变压器中性点经电阻R接地,母线有两条以上输出线路。母线a、b、c三相电压经电压互感器TV送给各条输出线路的零序有功分量保护装置1，零序有功分量保护装置1计算母线零序电压

第i条输出线路电流互感器TA形成的零序电流

送给第i条输出线路的零序有功分量保护装置，其中i=1、2、3、、、n，n为母线输出线路的总数。各零序有功分量保护装置1微机系统对零序电压

与零序电流进行运算与处理，零序电压与零序电流

之间的夹角θ_i，各零序有功分量保护装置1计算零序有功功率P_i＝-U₀I_0,icosθ_i，当P_i≥P_i,set时，零序有功分量保护装置1动作；否则，不动作；其中：P_i,set为第i条输出线路零序有功分量保护整定值,P_i,set大于第i条输出线路可能出现的|P_i|＝|U₀I_0,icosθ_i|最大不平衡值，|P_i|＝|U₀I_0,icosθ_i|表示P_i＝-U₀I_0,icosθ_i取绝对值。

图1中，系统变压器2输出接母线，系统变压器2中性点经电阻R接地,母线三条输出线路分别是L1、L2、L3。母线a、b、c三相电压经电压互感器TV送给各条输出线路的零序有功分量保护装置1。三条输出线路电流互感器TA形成零序电流分别送给各自输出线路的零序电流有功分量保护装置1。三台零序有功分量保护装置1微机系统分别对零序电压

与零序电流进行运算与处理，零序电压与零序电流之间的夹角分别为θ₁、θ₂、θ₃，第1条输出线路零序有功分量保护装置1计算零序有功功率P₁＝-U₀I_0,1cosθ₁，当P₁≥P_1,set时，第1条输出线路零序有功分量保护装置1动作；否则，第1条输出线路零序有功分量保护装置1不动作。第2条输出线路零序有功分量保护装置1计算零序有功功率P₂＝-U₀I_0,2cosθ₂，当P₂≥P_2,set时，第2条输出线路零序有功分量保护装置1动作；否则，第2条输出线路零序有功分量保护装置1不动作。第3条输出线路零序有功分量保护装置1计算零序有功功率P₃＝-U₀I_0,3cosθ₃，当P₃≥P_3,set时，第1条输出线路零序有功分量保护装置1动作；否则，第3条输出线路零序有功分量保护装置1不动作。

电力系统正常运行时三相对称，零序电压

等于零，三条输出线路L1、L2、L3零序电流

都等于零，微机系统计算出的零序有功分量P₁、P₂、P₃理论上等于零。但是，实际存在不平衡分量。为了保证零序有功分量保护不动作，整定P_1,set大于电力系统正常运行时第1条输出线路可能出现的P₁最大不平衡分量绝对值，保证P₁≥P_1,set不动作；整定P_2,set大于电力系统正常运行时第2条输出线路可能出现的P₂最大不平衡分量绝对值，保证P₂≥P_2,set不动作；整定P_3,set大于电力系统正常运行时第3条输出线路可能出现的P₃最大不平衡分量绝对值，保证P₃≥P_3,set不动作。

假设输出线路L1的a相发生单相接地短路。接地短路发生后，有零序电压

输出线路L1为故障线路，输出线路L2、L3为非故障线路。输出线路L2、L3形成母线流向输出线路的容性零序电流

零序电流

相位超前零序电压

零序有功分量P₂、P₃理论上等于零。由于P_2,set大于电力系统正常运行时第2条输出线路可能出现的最大不平衡分量绝对值，保证了P₂≥P_2,set不动作；由于P_3,set大于电力系统正常运行时第3条输出线路可能出现的最大不平衡分量绝对值，保证了P₃≥P_3,set不动作。

输出线路L1为故障线路，输出线路L1形成

的参考方向为母线指向输出线路。由于整个系统非故障相别流入大地的容性零序电流从接地点、故障线路流向母线，容性零序电流落后零序电压

接地变压器2中性点还流过接地电阻R和输出线路电抗产生的感性零序电流和阻性零序电流，该感性零序电流和阻性零序电流也从接地点、故障线路流向母线。变压器中性点电阻电流与零序电压

同方向，该阻性电流在故障线路中形成与零序电压反方向的零序电流。则

超前零序电压

夹角θ₁大于180°，小于270°。零序有功分量P₁＝-U₀I_0,1cosθ₁为正数，由于P_1,set按躲过P₁不平衡分量绝对值整定，整定值比较小，零序有功分量保护灵敏度很高。

非故障线路零序有功分量几乎等于零；故障线路零序有功分量可通过系统变压器2中性点电阻R的大小来设定，所以故障线路零序有功分量与非故障线路零序有功分量有较大差别。以零序有功分量作为动作判据，使零序有功分量保护的灵敏度得到很大提高。

对于中性点接地电阻很小的情况。这时

幅值很大，零序有功分量P₁＝-U₀I_0,1cosθ₁却很小，可能造成P₁≥P_1,set不成立，零序有功分量保护装置1不动作。为此，可增加反应零序电流幅值的零序电流动作判据，当I_0,i≥I_set,i时，零序有功分量保护装置1动作，否则不动作。I_0,i≥I_set,i是传统的零序电流保护动作判据，整定值I_set,i按传统方法整定。

实施例2：

系统变压器2中性点经电阻R接地；母线a、b、c三相电压经电压互感器TV送给各条输出线路的零序有功分量保护装置1，零序有功分量保护装置1计算母线零序电压

第i条输出线路电流互感器TA形成的零序电流送给第i条输出线路的零序有功分量保护装置1，零序电压

与零序电流

之间的夹角θ_i，各零序有功分量保护装置1计算零序有功功率|P_i|＝|-U₀I_0,icosθ_i|，当|P_i|≥P_i,set时，零序有功分量保护装置1动作；否则，不动作；其中：P_i,set为第i条输出线路零序有功分量保护整定值,P_i,set大于第i条输出线路可能出现的|P_i|＝|U₀I_0,icosθ_i|最大不平衡值。

实施例2与实施例1比较，差别在于动作判据的零序有功分量|P_i|≥P_i,set取绝对值后在进行比较。实施例1与实施例2的性能相近，分析方法类似。不再累赘。

实施例3：

系统变压器2中性点经电阻R接地；母线a、b、c三相电压经电压互感器TV送给各条输出线路的零序有功分量保护装置1，零序有功分量保护装置1计算母线零序电压

第i条输出线路电流互感器TA形成的零序电流

送给第i条输出线路的零序有功分量保护装置1，零序电压与零序电流之间的夹角θ_i，各零序有功分量保护装置1计算I_i＝-I_0,icosθ_i，当I_i≥I_i,set时，零序有功分量保护装置1动作；否则，不动作；其中：I_i,set为第i条输出线路零序有功分量保护整定值，I_i,set大于第i条输出线路可能出现的|I_i|＝|I_0,icosθ_i|最大不平衡值。

实施例3与实施例1比较，减少了零序电压

幅值的计算，减少了计算步骤。实施例3相当于在实施例1的零序有功分量除以零序电压

幅值，然后在与整定值进行比较大小。所有输出线路系统零序有功分量保护判据都除以相同的零序电压幅值，不改变故障线路与非故障线路之间的分辨程度。实施例1故障线路零序有功分量保护判据动作跳闸，非故障线路零序有功分量保护判据不动作跳闸；实施例3也同样能够实现。

中性点经中阻接地，输电线路不论远处故障还是近处故障，零序电压

幅值变化不大。输电线路不论远处故障还是近处故障，实施例1与实施例3的差别不大。

实施例3的分析方法与实施例1类似。不再累赘。

实施例4：

系统变压器2中性点经电阻R接地；母线a、b、c三相电压经电压互感器TV送给各条输出线路的零序有功分量保护装置1，零序有功分量保护装置1计算母线零序电压

第i条输出线路电流互感器TA形成的零序电流

送给第i条输出线路的零序有功分量保护装置，零序电压

与零序电流

之间的夹角θ_i，各零序有功分量保护装置1计算|I_i|＝|-I_0,icosθ_i|，当|I_i|≥I_i,set时，零序有功分量保护装置1动作；否则，不动作；其中：I_i,set为第i条输出线路零序有功分量保护整定值，I_i,set大于第i条输出线路可能出现的|I_i|＝|I_0,icosθ_i|最大不平衡值。

实施例4与实施例3比较，差别在于动作判据的零序电流有功分量|I_i|＝|-I_0,icosθ_i|取绝对值后在进行比较。实施例4与实施例3的性能相近，分析方法类似。不再累赘。

本发明零序有功分量保护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 (4)

1.一种零序有功分量保护判据，其特征是，系统变压器中性点经电阻R接地；母线a、b、c三相电压经电压互感器TV送给各条输出线路的零序有功分量保护装置，零序有功分量保护装置计算母线零序电压

第i条输出线路上的电流互感器TA形成的零序电流送给第i条输出线路的零序有功分量保护装置，零序电压

与零序电流

之间的夹角θ_i；各零序有功分量保护装置计算零序有功功率P_i＝-U₀I_0,icosθ_i，当P_i≥P_i,set时，零序有功分量保护装置动作；否则，不动作；其中：P_i,set为第i条输出线路零序有功分量保护整定值。

2.一种零序有功分量保护判据，其特征是，系统变压器中性点经电阻R接地；母线a、b、c三相电压经电压互感器TV送给各条输出线路的零序有功分量保护装置，零序有功分量保护装置计算母线零序电压

第i条输出线路电流互感器TA形成的零序电流送给第i条线路的零序有功分量保护装置，零序电压

与零序电流

之间的夹角θ_i；各零序有功分量保护装置计算零序有功功率|P_i|＝|-U₀I_0,icosθ_i|，当|P_i|≥P_i,set时，零序有功分量保护装置动作；否则，不动作；其中：P_i,set为第i条输出线路零序有功分量保护整定值。

3.一种零序有功分量保护判据，其特征是，系统变压器中性点经电阻R接地；母线a、b、c三相电压经电压互感器TV送给各条输出线路的零序有功分量保护装置，零序有功分量保护装置计算母线零序电压第i条输出线路电流互感器TA形成的零序电流

送给第i条输出线路的零序有功分量保护装置，零序电压

与零序电流

之间的夹角θ_i；各零序有功分量保护装置计算I_i＝-I_0,icosθ_i，当I_i≥I_i,set时，零序有功分量保护装置动作；否则，不动作；其中：I_i,set为第i条输出线路零序有功分量保护整定值。

4.一种零序有功分量保护判据，其特征是，系统变压器中性点经电阻R接地；母线a、b、c三相电压经电压互感器TV送给各条输出线路的零序有功分量保护装置，零序有功分量保护装置计算母线零序电压

第i条输出线路的电流互感器TA形成的零序电流

送给第i条线路的零序有功分量保护装置，零序电压

与零序电流

之间的夹角θ_i；各零序有功分量保护装置计算|I_i|＝|-I_0,icosθ_i|，当|I_i|≥I_i,set时，零序有功分量保护装置动作；否则，不动作；其中：I_i,set为第i条输出线路零序有功分量保护整定值。

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