CN103580009A - 基于复合相量平面的自适应过负荷识别系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电力系统继电保护技术领域中的一种基于复合相量平面的自适应过负荷识别系统及其方法。系统包括顺序相连的数据读入模块、保护计算模块和保护动作模块；方法包括采集数据；利用采集的数据计算距离保护安装处的测量阻抗和自适应过负荷识别阻抗；根据距离保护安装处的测量阻抗、自适应过负荷识别阻抗和距离保护III段整定值，确定是否发送跳闸信号或者闭锁信号。本发明采用本地信息处理，通过与传统距离保护III段动作特性相结合，能可靠识别区内过负荷与对称故障，有效避免了线路过负荷时保护误动引起的大停电事故的发生，同时克服了过负荷识别简单闭锁后出现保护死区的问题。

Description

基于复合相量平面的自适应过负荷识别系统及其方法

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种基于复合相量平面的自适应过负荷识别系统及其方法。

背景技术

世界范围内多次大停电事故的起因均是线路过负荷造成的距离保护III段误动作。因此，如何有效识别过负荷是防止大停电发生的首要保障。

目前，过负荷的识别主要分为基于广域信息识别和基于本地信息识别两大类。基于广域信息的广域保护系统是近年来试图解决该难题的研究热点，按类型划分为基于专家系统的广域后备保护、广域差动保护、基于潮流转移识别的广域后备保护等。相较于传统的保护系统，广域保护系统对通信提出了更高的要求，需要进一步研究传输时延、通道阻塞以及通信失效对保护性能的影响。同时，广域保护系统需要实时收集全网或局部电网的动态信息，网络拓扑改变后还需要对网络参数进行修正，计算量大且难以确定合理的保护范围。考虑到基于本地信息的过负荷识别方案具有不依赖于通信、决策快速、易于实现等特点，目前众多专家学者致力于研究基于本地信息进行过负荷识别。

本发明提出了一种基于复合相量平面的自适应过负荷识别系统及其方法，首先根据不同运行工况下量测相量的几何分布特性，建立虚拟电压降落相量方程，并求解自适应整定系数，构造距离保护III段自适应过负荷识别判据，然后将该判据与传统距离保护III段的动作特性相结合，以识别过负荷与对称故障。基于Matlab和PSCAD/EMTDC平台的仿真实例验证表明，本发明通过与传统距离保护III段动作特性相结合，可根据系统实际运行状态调节保护范围，能可靠识别过负荷与对称故障；同时，克服了过负荷识别简单闭锁后出现保护死区的问题，在过负荷情况下发生区内故障，保护仍能可靠动作。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于复合相量平面的自适应过负荷识别系统及其方法，用于实现过负荷与对称故障的快速有效识别。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种基于复合相量平面的自适应过负荷识别系统，其特征是所述系统包括顺序相连的数据读入模块、保护计算模块和保护动作模块；

所述数据读入模块用于采集距离保护安装处的电压、距离保护安装处的电流、距离保护III段整定值、距离保护整定范围内的线路阻抗边界值和距离保护整定范围内的线路阻抗角，并将采集的数据发送至保护计算模块；

所述保护计算模块用于根据距离保护安装处的电压、距离保护安装处的电流、距离保护整定范围内的线路阻抗边界值和距离保护整定范围内的线路阻抗角计算距离保护安装处的测量阻抗和自适应过负荷识别阻抗，并将计算得到的距离保护安装处的测量阻抗和自适应过负荷识别阻抗，以及距离保护III段整定值发送至保护动作模块；

所述保护动作模块用于根据距离保护安装处的测量阻抗、自适应过负荷识别阻抗和距离保护III段整定值，确定是否发送跳闸信号或者闭锁信号。

一种基于复合相量平面的自适应过负荷识别方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：采集数据，包括距离保护安装处的电压、距离保护安装处的电流、距离保护III段整定值、距离保护整定范围内的线路阻抗边界值和距离保护整定范围内的线路阻抗角；

步骤2：计算距离保护安装处的测量阻抗和自适应过负荷识别阻抗；

步骤3：根据距离保护安装处的测量阻抗、自适应过负荷识别阻抗和距离保护III段整定值，确定是否发送跳闸信号或者闭锁信号。

所述距离保护安装处的测量阻抗的计算公式为：

其中，

为距离保护安装处的电压，为距离保护安装处的电流。

所述自适应过负荷识别阻抗的计算公式为：Z_set=k₁k_m|Z_MN|；

其中，k₁为可靠系数；

k_m为自适应整定系数且

为距离保护整定范围内的线路阻抗角；

为距离保护安装处的电压与距离保护安装处的电流的相角差；

Z_MN为距离保护整定范围内的线路阻抗边界值。

所述步骤3包括如下子步骤：

子步骤101：建立以阻抗平面原点为圆心，自适应过负荷识别阻抗的幅值为半径的过负荷识别判据全阻抗圆；

子步骤102：电力系统三相对称情况下，当距离保护安装处的测量阻抗落入传统距离保护III段的保护范围时，进行如下动作：

A、当距离保护安装处的测量阻抗落入过负荷识别判据全阻抗圆内及圆上时，判断保护范围内发生了三相故障，发送跳闸信号；

B、当距离保护安装处的测量阻抗落入过负荷识别判据全阻抗圆外时，判断线路过负荷运行，发送闭锁信号；

所述传统距离保护III段的保护范围是距离保护按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定的方向圆且所述方向圆的直径为距离保护III段整定值。

本发明与传统距离保护III段动作特性相结合，不仅能可靠识别过负荷与对称故障，同时有效解决了过负荷识别简单闭锁后出现保护死区的问题。

附图说明

图1是本发明提供的基于复合相量平面的自适应过负荷识别系统结构图；

图2是双端电源系统图；

图3是非故障时电压电流相量图；

图4是双端电源系统F点发生三相短路故障示意图；

图5是三相短路时电压电流相量图；

图6是保护动作区域图；

图7是新英格兰10机39节点系统图；

图8是线路11发生故障时保护8的总体动作情况表；

图9是线路11故障情况下保护8自适应过负荷识别判据测量阻抗和整定值变化图；

图10是线路11故障情况下保护8自适应系数变化图；

图11是线路10发生故障时保护8的总体动作情况表；

图12是线路10故障情况下保护8自适应过负荷识别判据测量阻抗和整定值变化图；

图13是线路10故障情况下保护8自适应系数变化图；

图14是线路14发生故障时保护8的总体动作情况表；

图15是线路14故障情况下保护8自适应过负荷识别判据测量阻抗和整定值变化图；

图16是线路14故障情况下保护8自适应系数变化图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

图1是本发明提供的基于复合相量平面的自适应过负荷识别系统结构图，如图1所示，本发明提供的基于复合相量平面的自适应过负荷识别系统包括顺序相连的数据读入模块、保护计算模块和保护动作模块。

数据读入模块用于采集距离保护安装处的电压、距离保护安装处的电流、距离保护III段整定值、距离保护整定范围内的线路阻抗边界值和距离保护整定范围内的线路阻抗角，并将采集的数据发送至保护计算模块。

保护计算模块用于根据距离保护安装处的电压、距离保护安装处的电流、距离保护整定范围内的线路阻抗边界值和距离保护整定范围内的线路阻抗角计算距离保护安装处的测量阻抗和自适应过负荷识别阻抗，并将计算得到的距离保护安装处的测量阻抗和自适应过负荷识别阻抗，以及距离保护III段整定值发送至保护动作模块。

保护动作模块用于根据距离保护安装处的测量阻抗、自适应过负荷识别阻抗和距离保护III段整定值，确定是否发送跳闸信号或者闭锁信号。

以图2所示的双端电源系统为例，本发明提供的基于复合相量平面的自适应过负荷识别系统的工作原理是：

在双端电源系统中，距离保护分别安装在线路MN两侧，M侧为送电端，N侧为受电端，系统两侧等效阻抗分别为Z_S和Z_R，线路阻抗为Z_L。系统正常运行时，电压电流相量图如图3所示。

以母线M处的距离保护为例，其中为M侧母线的测量电压相量（即距离保护安装处的电压），

为M侧的测量电流相量

（即距离保护安装处的电流），∠MOC为测量电压相量与测量电流相量的相角差

和

分别为双端电源两端的电动势相量

和

则为双端电源系统的电压降落相量，故位于电压降落相量上面的M点表示母线M处电压，Z点表示系统中电压最低点，

为测量电流相量与电压降落相量的夹角，即距离保护整定范围内的线路阻抗角。过原点O对

做垂线，则

与

之间夹角

经分析，存在关系：

在三相短路情况下，故障点经过弧光电阻短路(大部分三相短路是由于雷击引起的，在短路点形成弧光)，如图4所示。线路MN在F点处发生三相短路故障时，对于故障环路有如下方程：

${\stackrel{\·}{U}}_m={\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{arc}}+{\stackrel{\·}{I}}_m{Z}_{\mathrm{line}}---\left(2\right)$

公式（2）中，

为弧光电阻的压降，

和

分别为母线M侧距离保护安装处的测量电压和电流，Z_line为故障点到保护安装处的线路正序阻抗。

三相故障时

对应的电压相量图如图5所示，

为弧光电压相量

与M侧的测量电流相量同方向。

为M侧母线的测量电压相量

∠BOC即为测量电压相量与测量电流相量的相角差

为故障点到M母线的电压降落相量，其幅值等于M侧测量电流

与短路点到M侧保护安装处线路正序阻抗Z_line的乘积，即

其与测量电流相量的夹角为线路的阻抗角

同样过原点O对电压降落相量做垂线，相交于CB的反向延长线上A点。与

的夹角

通过分析图5可知：

故障时，存在关系：

$\left|\stackrel{\→}{\mathrm{CB}}\right|=|{\stackrel{\·}{I}}_m\×Z_{\mathrm{line}}|---\left(4\right)$

在图3所示相量图中，

表示虚拟点C(网络中某点)与M侧测量点之间的电压降落幅值，存在关系：

$\left|\stackrel{\→}{\mathrm{CB}}\right|=|{\stackrel{\·}{I}}_m\×Z_x|---\left(5\right)$

公式（5）中，Z_x为虚拟点C与M侧测量点之间的线路阻抗，由于非故障情况下线路两端的电流方向一致，故图3中与对端电压相量的夹角同样为正，与

对应的虚拟点C位于线路MN之外，因此，Z_x为一个大于线路阻抗Z_MN的虚拟阻抗。

考虑到图3中的

在式(1)与图5中的

在式(3)中具有相同的表达形式，将式(4)及式(5)中的Z_line和Z_x统一用Z表示，并将式(4)代入式(3)，并将式(5)代入式(1)中，得到虚拟电压降落相量方程：

将式(6)中虚拟电压降落相量方程中的相量关系转变为幅值关系，可得：

将式(7)等式两边同除测量电流幅值

得：

然后，在式(8)两边同乘

得到：

根据正弦函数的奇函数特性和余弦函数的偶函数特性，可分别将式(9)中的

和

用和

代替，可得：

根据三角函数公式，合并式(10)右侧各项后得到：

将式(11)整理为阻抗平面形式，可得：

由上述分析可知，故障时，Z为故障点到测量处的线路阻抗Z_line，因此当对称故障出现在保护范围内时，Z应小于保护整定范围内的线路阻抗边界值Z_MN；在过负荷及正常运行情况下（非故障时），Z为大于Z_MN的虚拟阻抗Z_x。

阻抗Z在过负荷以及三相故障情况下的差异，构成了自适应过负荷识别判据的基础，即存在：

将式(12)代入式(13)，有：

对式(14)进行不等式变换，可得：

将式(15)中的表达式用系数替换，再引入可靠系数，可得自适应过负荷识别判据：

公式（16）中，k_m为自适应整定系数，其值为为保护线路的阻抗角，

为测量电压与测量电流的相角差，Z_m为测量阻抗，Z_MN为保护整定范围的线路阻抗边界值，k_l为可靠系数，可适当扩大保护范围，增加一定的耐过渡电阻能力，一般取1.3-1.5。

定义自适应过负荷阻抗值：

Z_set=k_lk_m|Z_MN|         （17）

则式(16)所示的自适应过负荷识别判据亦可表达为：

将自适应过负荷识别判据表示在阻抗平面中，其动作特性为一个以原点为中心、Z_set为半径的全阻抗圆，如图6中小圆所示。考虑到保护的方向性，当正向故障时开放保护，当反方向故障时自适应系数k_m=0，闭锁自适应过负荷识别判据。

对于过负荷识别，有下面几项要求：

1)保护范围发生短路时，保护装置应能可靠动作。

2)所在线路发生事故过负荷时，保护装置应能识别过负荷，避免由其引起的保护误动。

3)所在线路处于过负荷的情况下，保护装置仍能对发生在保护范围内的相继对称故障可靠识别并动作，避免因过负荷闭锁而导致系统存在保护死区。

传统距离保护III段动作特性一般为按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定的方向圆，如图6中大圆所示。将自适应过负荷识别判据应用于传统距离保护III段中，系统三相对称情况下，当测量阻抗落入传统距离保护III段保护圆内时，认为达到启动条件，启动自适应过负荷识别判据：

(1)当测量阻抗落入过负荷识别判据的全阻抗圆内及圆上时，判断为保护范围内发生了三相故障，向断路器发送跳闸信号；

(2)当测量阻抗落入过负荷识别判据的全阻抗圆外时，判定为线路过负荷运行，向断路器发送闭锁信号。

可见，过负荷识别判据可作为传统距离保护III段的有效补充，提高其过负荷识别方面的能力，避免由事故过负荷而导致的保护误动，防止大停电事故的发生。加入自适应过负荷识别判据后距离保护III段动作特性如图6所示，Z_III和Z_set分别为传统距离保护III段和自适应过负荷识别判据的整定值，两阻抗圆交叠处阴影部分为保护动作区域。

依据上述原理，本发明提供的基于复合相量平面的自适应过负荷识别方法包括：

步骤1：采集数据，包括距离保护安装处的电压、距离保护安装处的电流、距离保护III段整定值、距离保护整定范围内的线路阻抗边界值和距离保护整定范围内的线路阻抗角。

步骤2：计算距离保护安装处的测量阻抗和自适应过负荷识别阻抗。

距离保护安装处的测量阻抗的计算公式为：

其中，

为距离保护安装处的电压，

为距离保护安装处的电流。

自适应过负荷识别阻抗的计算公式为：Z_set=k₁k_m|Z_MN|；其中，k₁为可靠系数，k_m为自适应整定系数且

为距离保护整定范围内的线路阻抗角，

为距离保护安装处的电压与距离保护安装处的电流的相角差，Z_MN为距离保护整定范围内的线路阻抗边界值。

步骤3：根据距离保护安装处的测量阻抗、自适应过负荷识别阻抗和距离保护III段整定值，确定是否发送跳闸信号或者闭锁信号。具体包括：

子步骤101：建立以阻抗平面原点为圆心，自适应过负荷识别阻抗的幅值|Z_set|为半径的过负荷识别判据全阻抗圆。

子步骤102：电力系统三相对称情况下，当距离保护安装处的测量阻抗落入传统距离保护III段的保护范围时，启动保护动作模块并进行如下动作：

A、当距离保护安装处的测量阻抗落入过负荷识别判据全阻抗圆内及圆上时，判断保护范围内发生了三相故障，距离保护向其所控制的断路器发送跳闸信号。

B、当距离保护安装处的测量阻抗落入过负荷识别判据全阻抗圆外时，判断线路过负荷运行，距离保护向其所控制的断路器发送闭锁信号。

上述子步骤中，传统距离保护III段的保护范围是距离保护按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定的方向圆（图6中的大圆），该方向圆经过阻抗平面原点且直径为距离保护III段整定值Z_III。

以下通过仿真过程验证上述系统和方法的正确性和合理性。图7是新英格兰10机39节点系统图，以图7所示的系统作为仿真系统。

线路13正常运行时所通过的电流较小（1.86+j0.02pu），而其相邻线路所通过的电流较大（例如正常运行时线路11的电流为4.21+j0.92pu）。因此，线路13遭受相邻线路切除而引发的事故过负荷的影响较大。故本文选取线路13靠近母线8一侧的距离保护III段分析验证其抗过负荷能力。对于线路13位于母线8侧的保护，其保护范围为保护下级线路的全长，即包括线路11的全部线路阻抗最大值，考虑分支系数后，为0.0138pu（|Z_MN|），线路阻抗角

为85.86°，自适应过负荷识别判据的整定值Z_set由公式（17）整定。传统距离保护III段采用方向圆特性，整定阻抗为Z_IIIset=0.1390+j0.5188pu，其动作方程为：

$|Z_m-\frac{1}{2}{Z}_{\mathrm{IIIset}}|\≤\left|\frac{1}{2}{Z}_{\mathrm{IIIset}}\right|---\left(19\right)$

根据对过负荷识别的要求，仿真验证的过程总共分成四个阶段：

第一阶段：系统正常运行阶段，时间段为0.3s之前，在此阶段，保护III段应不动作。

第二阶段：相邻线路出现三相故障阶段，故障发生的时间为0.3s，该阶段的时间段为0.3s到故障被主保护切除的0.36s之间，在此阶段，保护III段应能可靠反应动作，起到后备保护的作用，从而满足要求1）。

第三阶段：故障切除后发生过负荷阶段，该阶段的时间段为相邻线路主保护切除故障的时间0.36s到本线路出现相继三相故障的时间0.5s之间，在此阶段，保护III段应能识别过负荷，避免由其引起的误动，从而满足要求2）。

第四阶段：过负荷情况下本线路又出现相继故障阶段，时间段为相继故障的发生时间0.5s之后，在此阶段，保护III段应仍能对发生在保护范围内的相继对称故障可靠识别并动作，避免因过负荷闭锁而导致系统存在保护死区，从而满足要求3）。

线路13的相邻线路共有线路11、线路10、线路14三条线路，下面就各条相邻线路分别经历上述四个阶段来进行相关方面的仿真验证。

A.线路11仿真验证

线路11发生故障保护8的总体动作情况如图8所示。第一阶段正常运行时保护8的测量阻抗为Z_m1=-0.3769+j0.3952pu，在传统距离保护III段的动作范围之外。第二阶段0.3s时线路11的50%处发生三相故障，测量阻抗变化为Z_m2=0.0017+j0.0091pu，进入传统距离保护III段的动作范围内，此时系统三相对称，满足自适应过负荷识别判据的启动条件，启动过负荷识别判据，|Z_set2|=0.0211pu。由于|Z_m2|<|Z_set2|，测量阻抗同样落入过负荷识别判据的全阻抗圆内，依据判据判断为保护范围内发生了三相故障，保护动作。第三阶段0.36s时，线路11的主保护动作将故障切除，系统潮流发生转移，线路13电流增大，出现过负荷，测量阻抗变化为Z_m3=0.1829+j0.1565pu，进入传统距离保护III段的动作范围内，同样，此时系统三相对称，满足自适应过负荷识别判据的启动条件，启动过负荷识别判据，|Z_set3|=0.0319pu。但由于|Z_m3|>|Z_set3|，测量阻抗在过负荷识别判据的全阻抗圆外，故判断为保护线路出现了过负荷，闭锁保护。第四阶段0.5s时，线路13发生相继三相故障，测量阻抗变化为Z_m4=0.0002+j0.0023pu，仍在传统距离保护III段动作范围之内，系统三相依然对称，启动过负荷识别判据，|Z_set4|=0.0208pu，由于|Z_m4|<|Z_set4|，测量阻抗落入过负荷识别判据的全阻抗圆内，判断为保护范围内发生了三相故障，保护能够可靠动作。

在仿真的过程中，自适应过负荷识别判据的测量阻抗Z_m和整定值Z_set的变化情况如图9所示，可以看出自适应过负荷识别判据能够可靠识别第二阶段和第四阶段的保护区内故障，并在非故障情况下可靠闭锁。

由式(17)可知，自适应过负荷识别判据的整定值修改决定于自适应系数k_m，整定值Z_set的变化趋势应与自适应系数k_m的变化趋势一致。在线路11的整个仿真过程中自适应系数k_m的变化如图10所示，可以看出，当第三阶段发生线路过负荷时，系数k_m自动增大，调整判据的整定值，避免保护误动。

B.线路10仿真验证

图11是线路10发生故障时保护8的总体动作情况表。

第一阶段正常运行时保护8的测量阻抗为Z_m1=-0.5745+j0.3801pu，在传统距离保护III段的动作范围之外。第二阶段0.3s时，线路10发生三相故障，测量阻抗变化为Z_m2=-0.0033-j0.0115pu，由于是背端线路短路，测量阻抗未进入传统距离保护III段的动作范围内，保护不动作。第三阶段0.36s时，线路11的主保护将故障切除，系统潮流发生转移，线路13电流增大，出现过负荷，测量阻抗变化为Z_m3=-0.2775+j0.0505pu，由于测量阻抗角过大，未进入传统距离保护III段的动作范围之内，故保护不动作。第四阶段0.5s时，线路13发生相继三相故障，测量阻抗变化为Z_m4=0.0002+j0.0023pu，进入传统距离保护III段动作范围之内，此时系统三相对称，启动过负荷识别判据，|Z_set4|=0.0208pu，由于|Z_m4|<|Z_set4|，测量阻抗落入过负荷识别判据的全阻抗圆内，判断为保护范围内发生了三相故障，保护能够可靠动作。

在仿真的过程中，自适应过负荷识别判据的测量阻抗Z_m和整定值Z_set的变化情况如图12所示，可以看出自适应过负荷识别判据能够可靠识别第四阶段的保护区内故障，并在第一阶段和第三阶段非故障情况下以及第二阶段区外故障情况下可靠闭锁。

线路10的整个仿真过程中自适应系数k_m的变化如图13所示。可以看出，第二阶段由于保护是反方向发生故障，系数k_m置零，判据闭锁。在第三阶段发生线路过负荷时，系数k_m自动增大，调整判据的整定值，避免保护误动。

C.线路14仿真验证

图14是线路14发生故障时保护8的总体动作情况表。如图14所示，第一阶段正常运行时保护8的测量阻抗为Z_m1=-0.5173+j0.4164pu，在传统距离保护III段的动作范围之外。第二阶段0.3s时，线路14发生三相故障，测量阻抗变化为Z_m2=-0.0089-j0.0361pu，由于是背端线路短路，测量阻抗未进入传统距离保护III段的动作范围内，保护不动作。第三阶段0.36s时，线路11的主保护将故障切除，系统潮流发生转移，线路13电流增大，出现过负荷，测量阻抗变化为Z_m3=-0.3422+j0.0465pu，由于线路过负荷潮流与保护的正方向相反，同样未进入传统距离保护III段的动作范围内，故保护不动作。第四阶段0.5s时，线路13发生相继三相故障，测量阻抗变化为Z_m4=0.0002+j0.0023pu，进入传统距离保护III段动作范围之内，由于系统三相对称，启动过负荷识别判据，Z_set4=0.0208pu，由于|Z_m4|<|Z_set4|，测量阻抗落入过负荷识别判据的全阻抗圆内，判断为保护范围内发生了三相故障，保护能够可靠动作。

在仿真的过程中，自适应过负荷识别判据的测量阻抗Z_m和整定值Z_set的变化情况如图15所示。自适应过负荷识别判据能够可靠识别第四阶段的保护区内故障，并在第一阶段和第三阶段的非故障情况下以及第二阶段反方向区外故障情况下可靠闭锁。

在线路14的整个仿真过程中自适应系数k_m的变化如图16所示。可以看出，第二阶段发生反向故障和第三阶段发生反向过负荷时，系数k_m置零，判据可靠闭锁，而第四阶段保护范围内又发生故障时，系数k_m增大，判据启动，能可靠识别故障。

由上述仿真结果可见，自适应过负荷识别判据可以有效区分三相故障和过负荷，在保护范围出现三相故障能够可靠动作，在过负荷、正常运行、区外故障情况下不动作。将自适应过负荷识别判据应用到传统距离保护III段，系统三相对称情况下，当测量阻抗落入传统距离保护III段保护圆内时，启动自适应过负荷识别判据，能够有效区分过负荷与三相故障，当判断为三相故障时，保护可靠动作，当判断为过负荷时，保护可靠闭锁。可见，该过负荷识别判据可作为传统距离保护III段的有效补充，起到完善其过负荷识别方面的能力，避免由事故过负荷而导致的保护误动，防止大停电事故发生的作用。

本发明从基于本地信息识别过负荷的角度出发，重点关注距离保护III段易受事故过负荷影响导致误动的问题。基于Matlab与PSCAD/EMTDC平台的算例验证结果表明，该系统具有以下特点：

(1)采用本地信息处理，不依赖于通信、决策快速；

(2)构成方法简单，未添加测量装置和设备，易于实现；

(3)与传统距离保护III段动作特性相结合，通过整定自适应系数的方法能根据实际运行情况调节保护范围，识别过负荷与对称故障，可靠性高，方便实用；

(4)克服了过负荷识别简单闭锁后出现保护死区的问题，距离保护III段在过负荷情况下，仍能可靠动作，仍能为所保护线路提供后备保护的功能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于复合相量平面的自适应过负荷识别系统，其特征是所述系统包括顺序相连的数据读入模块、保护计算模块和保护动作模块；

所述数据读入模块用于采集距离保护安装处的电压、距离保护安装处的电流、距离保护III段整定值、距离保护整定范围内的线路阻抗边界值和距离保护整定范围内的线路阻抗角，并将采集的数据发送至保护计算模块；

所述保护计算模块用于根据距离保护安装处的电压、距离保护安装处的电流、距离保护整定范围内的线路阻抗边界值和距离保护整定范围内的线路阻抗角计算距离保护安装处的测量阻抗和自适应过负荷识别阻抗，并将计算得到的距离保护安装处的测量阻抗和自适应过负荷识别阻抗，以及距离保护III段整定值发送至保护动作模块；

所述保护动作模块用于根据距离保护安装处的测量阻抗、自适应过负荷识别阻抗和距离保护III段整定值，确定是否发送跳闸信号或者闭锁信号。

2.一种基于复合相量平面的自适应过负荷识别方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：采集数据，包括距离保护安装处的电压、距离保护安装处的电流、距离保护III段整定值、距离保护整定范围内的线路阻抗边界值和距离保护整定范围内的线路阻抗角；

步骤2：计算距离保护安装处的测量阻抗和自适应过负荷识别阻抗；

步骤3：根据距离保护安装处的测量阻抗、自适应过负荷识别阻抗和距离保护III段整定值，确定是否发送跳闸信号或者闭锁信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述距离保护安装处的测量阻抗的计算公式为：

其中，为距离保护安装处的电压，为距离保护安装处的电流。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述自适应过负荷识别阻抗的计算公式为：Z_set=k₁k_m|Z_MN|；

其中，k₁为可靠系数；

k_m为自适应整定系数且

为距离保护整定范围内的线路阻抗角；

为距离保护安装处的电压与距离保护安装处的电流的相角差；

Z_MN为距离保护整定范围内的线路阻抗边界值。

5.根据权利要求2、3或4所述的方法，其特征是所述步骤3包括如下子步骤：

子步骤101：建立以阻抗平面原点为圆心，自适应过负荷识别阻抗的幅值为半径的过负荷识别判据全阻抗圆；

子步骤102：电力系统三相对称情况下，当距离保护安装处的测量阻抗落入传统距离保护III段的保护范围时，进行如下动作：

A、当距离保护安装处的测量阻抗落入过负荷识别判据全阻抗圆内及圆上时，判断保护范围内发生了三相故障，发送跳闸信号；

B、当距离保护安装处的测量阻抗落入过负荷识别判据全阻抗圆外时，判断线路过负荷运行，发送闭锁信号；

所述传统距离保护III段的保护范围是距离保护按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定的方向圆且所述方向圆的直径为距离保护III段整定值。

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