CN103746352A - 一种不受运行方式影响的线路保护选相方法 - Google Patents

一种不受运行方式影响的线路保护选相方法 Download PDF

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CN103746352A CN201310737967.3A CN201310737967A CN103746352A CN 103746352 A CN103746352 A CN 103746352A CN 201310737967 A CN201310737967 A CN 201310737967A CN 103746352 A CN103746352 A CN 103746352A
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Abstract

一种不受运行方式影响的线路保护选相方法，线路保护装置对互感器的电压电流进行采样滤波，计算得到零序电流、负序电流，根据零序电流和负序电流的角度关系进行分区。据
Figure DDA0000447061290000011
的角度关系划分为六个相区，系统振荡期间，在混合相区区分单相接地故障与相间接地故障时，以C区为例，计算
Figure DDA0000447061290000012
与
Figure DDA0000447061290000013
Figure DDA0000447061290000014
利用
Figure DDA0000447061290000015
与
Figure DDA0000447061290000016
的逻辑关系区分C相故障与AB相间接地故障，完成选相。本发明公布的选相方法，不受振荡及运行方式变化影响，可有效解决在振荡或重负荷等运行方式下发生单相接地故障时，原稳态量选相元件误选相间故障的问题，保证继电保护的安全可靠运行。

Description

一种不受运行方式影响的线路保护选相方法
技术领域
本发明涉及线路继电保护领域，提出了一种不受运行方式影响的线路保护选相方法，使稳态量选相不受振荡的影响，实现准确可靠选相。
背景技术
现有的保护装置综合利用各种选相原理，在突变量启动后故障初期时采用突变量选相元件。在故障后期，采用稳态序分量选相元件。目前国内线路保护中主要采用的稳态序分量选相元件主要根据零序电流和负序电流的角度关系，再加以相间故障排除法进行选相。
系统振荡时，选相元件的故障相区划分准确。据
Figure BDA0000447061270000011
（即负序电流和零序电流）的角度关系划分为六个相区。单一相区包括AB区（+90°～+30°）、BC区（-30°～-90°）与CA区（-150°～+150°），混合相区包括A区（+30°～-30°）、B区（-90°～-150°）与C区（+150°～+90°）。在以上单一故障类型的相区，直接确认为相应的相间故障，在有单相及相间两种故障类型的相区中，目前利用阻抗比较法进行区分，通过计算相间阻抗，若相间阻抗大于相间阻抗整定值，则排除了相间故障的可能性，判为相应的单相接地故障，否则判为相应的相间故障。也可以引入
Figure BDA0000447061270000012
进行判别，当大于门槛值时认为是单相接地故障，当
Figure BDA0000447061270000014
小于门槛值时则可认为是相间故障。系统振荡期间，由于振荡的影响，非故障时，
Figure BDA0000447061270000015
将不仅仅表示正常运行时的相间电压余弦分量；发生故障时，
Figure BDA0000447061270000016
也将不仅仅表示故障的特征。所以，在系统振荡期间，通过
Figure BDA0000447061270000017
来区分单相接地故障与相间接地故障时，将出现选相错误，所以需要考虑振荡对稳态量选相的影响。本发明考虑振荡对稳态量选相的影响，达到振荡期间准确选相。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种不受运行方式影响的线路保护选相方法。采用本发明的技术方案，可以实现稳态量准确选相，保证保护装置的正确动作。
目前国内线路保护中主要采用的稳态序分量选相元件主要根据零序电流和负序电流的角度关系，再加以相间故障排除法进行选相，在系统振荡时，选相元件的故障相区划分准确。在单一相区选相简单且可靠，在混合相区区分单相接地故障与相间接地故障时，目前的方法是利用相间故障排除法，利用相间阻抗或引入相间
Figure BDA0000447061270000021
进行判别。系统振荡再故障时，通过上述方法来区分单相接地故障与相间接地故障时，会出现误选相的问题。因此，本发明考虑振荡对稳态量选相的影响，对稳态序分量选相给予改进。为达到以上目的，本发明采用以下技术方案：
本发明公开的一种不受运行方式影响的线路保护选相方法，在线路发生接地故障时，首先根据
Figure BDA0000447061270000022
（即负序电流和零序电流）的角度关系划分六个相区，并结合线路的值以及变化率进行选相判断。
一种不受运行方式影响的线路保护选相方法，其特征在于，所述选相方法包括以下步骤：
（1）线路保护装置对互感器采集的线路电压电流进行采样滤波，计算得到零序电流
Figure BDA0000447061270000024
负序电流
Figure BDA0000447061270000025
（2）当零序电流
Figure BDA00004470612700000212
一次值大于某一门槛值且负序电流
Figure BDA0000447061270000026
一次值大于某一门槛值时，进入步骤（3），一次值门槛一般为（100A～280A）；
（3）根据零序电流
Figure BDA0000447061270000027
和负序电流
Figure BDA0000447061270000028
的角度关系划分为六个相区，包括三个单一相区和三个混合相区；
据
Figure BDA0000447061270000029
的角度关系划分为六个相区，单一相区包括AB区（+90°～+30°）、BC区（-30°～-90°）与CA区（-150°～+150°），混合相区包括A区（+30°～-30°）、B区（-90°～-150°）与C区（+150°～+90°）。其中AB区为AB相间接地故障，BC区为BC相间接地故障，CA区为CA相间接地故障，A区包括A相接地故障与BC相间接地故障，B区包括B相接地故障与CA相间接地故障，C区包括C相接地故障与AB相间接地故障。
（4）当
Figure BDA00004470612700000210
的角度位于单一相区时，由于单一相区只包括一种故障类型，所以直接确认相应的相间故障相别为选相结果；
（5）当
Figure BDA00004470612700000211
的角度处于混合相区时，区分单相接地故障与相间接地故障时，计算
Figure BDA0000447061270000031
的变化率与
Figure BDA0000447061270000033
的值选相条件如下所示：
条件A：
Figure BDA0000447061270000035
大于门槛值k，且
Figure BDA0000447061270000036
小于门槛值p；
条件B：
Figure BDA0000447061270000037
大于门槛值k，且
Figure BDA0000447061270000038
小于门槛值p；
条件C：
Figure BDA0000447061270000039
大于门槛值p1；
条件D：延时Δt后的单相
Figure BDA00004470612700000310
小于门槛值q；
条件E：延时Δt后的相间
Figure BDA00004470612700000311
小于门槛值q；
其中：
Uφ：单相接地故障相别的相电压，φ为A、B、C；
Uφφ：相间接地故障相的相间电压，φφ为AB、BC、CA；
Figure BDA00004470612700000312
其中
Figure BDA00004470612700000313
为线路正序阻抗角；相间故障时，
Figure BDA00004470612700000314
为故障相的相间电压超前相间电流的相角；单相故障时，
Figure BDA00004470612700000315
为故障相电压超前电流的相角；
k：
Figure BDA00004470612700000316
的门槛值，取值范围为0.5～1；
p：
Figure BDA00004470612700000317
的门槛值，取值范围为0.2～0.5；
p1：单相故障补充判别条件的门槛值，取值范围为0.5～0.7；
Figure BDA00004470612700000318
延时Δt后的
Figure BDA00004470612700000319
值，其门槛值为q，取值范围为0.2～0.5；
门槛值p1比p、q值大，A区中的φ为A，φφ为BC；B区中的φ为B，φφ为CA；C区中的φ为C，φφ为AB；
混合相区中的选相逻辑如下所述：
5.1当满足条件A且不满足条件B时，则认为是相间接地故障；当满足条件B且不满足条件A时，则认为是单相故障；
5.2当条件A、条件B不满足且条件C满足时，则认为是单相故障；
5.3情况5.1、5.2的判断条件都不满足，无法选相时，计算延时Δt后的值进行判别，若条件D满足时，则认为是单相故障；若条件E满足时，则认为是相间故障。
本发明的有益效果是：本发明的选相方法能有效的防止振荡期间稳态量误选相的问题，可以实现振荡闭锁期间稳态量的准确选相，提高了稳态量选相的可靠性，保证保护装置正确动作。并且，本发明的选相方法不受系统运行方式、系统阻抗变化与过渡电阻的影响。
附图说明
图1是据
Figure BDA00004470612700000416
的角度关系划分为六个相区的示意图；
图2是一种不受运行方式影响的线路保护选相方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如附图1所示为据
Figure BDA0000447061270000041
的角度关系划分为六个相区的示意图。单一相区包括AB区（+90°～+30°）、BC区（-30°～-90°）与CA区（-150°～+150°），混合相区包括A区（+30°～-30°）、B区（-90°～-150°）与C区（+150°～+90°）。以
Figure BDA0000447061270000042
为基准，当发生AB两相短路接地时，
Figure BDA0000447061270000043
位于+90°～+30°区内，此时为AB相区；当发生BC两相短路接地时，位于-30°～-90°区内，此时为BC相区；当发生CA两相短路接地时，
Figure BDA0000447061270000045
位于-150°～+150°区内，此时为CA相区；以
Figure BDA0000447061270000046
为基准，当发生A相接地或BC相间短路接地时，
Figure BDA0000447061270000047
位于+30°～-30°区内，此时为A相区；当发生B相接地或CA相间短路接地时，
Figure BDA0000447061270000048
位于-90°～-150°区内，此时为B相区；当发生C相接地或AB相间短路接地时，
Figure BDA0000447061270000049
位于+150°～+90°区内，此时为C相区。
如附图2所示为本发明公开的一种不受运行方式影响的线路保护选相方法流程图，本发明的线路保护选相方法包括以下步骤：
步骤1：线路保护装置对互感器采集的线路电压电流进行采样滤波,计算得到零序电流
Figure BDA00004470612700000410
负序电流
Figure BDA00004470612700000411
步骤2：当零序电流
Figure BDA00004470612700000412
一次值大于某一门槛值且负序电流
Figure BDA00004470612700000413
一次值大于某一门槛值时，进入步骤（3），一次值门槛一般为（100A～280A）；
步骤3：根据零序电流和负序电流
Figure BDA00004470612700000415
的角度关系划分为六个相区，包括三个单一相区和三个混合相区；
步骤4：当
Figure BDA0000447061270000051
的角度位于单一相区时，由于单一相区只包括一种故障类型，所以直接确认相应的相间故障相别为选相结果；
步骤5：当
Figure BDA0000447061270000052
的角度处于混合相区时，区分单相接地故障与相间接地故障时，计算
Figure BDA0000447061270000053
的变化率
Figure BDA0000447061270000054
与的值选相条件如下所示：
条件A：
Figure BDA0000447061270000057
大于门槛值k，且
Figure BDA0000447061270000058
小于门槛值p；
条件B：
Figure BDA0000447061270000059
大于门槛值k，且小于门槛值p；
条件C：大于门槛值p1；
条件D：延时Δt后的单相
Figure BDA00004470612700000512
小于门槛值q；
条件E：延时Δt后的相间小于门槛值q；
其中：
Uφ：单相接地故障相别的相电压，φ为A、B、C；
Uφφ：相间接地故障相的相间电压，φφ为AB、BC、CA；
Figure BDA00004470612700000514
其中
Figure BDA00004470612700000515
为线路正序阻抗角；相间故障时，
Figure BDA00004470612700000516
为故障相的相间电压超前相间电流的相角；单相故障时，
Figure BDA00004470612700000517
为故障相电压超前电流的相角；
k：
Figure BDA00004470612700000518
的门槛值，取值范围为（0.5～1），典型取值为0.7；
p：
Figure BDA00004470612700000519
的门槛值，取值范围为（0.2～0.5）典型取值为0.2；
p1：单相故障补充判别条件的门槛值，取值范围为（0.5～0.7），典型取值为0.7；
Figure BDA00004470612700000520
延时Δt后的
Figure BDA00004470612700000521
值，其门槛值为q，取值范围为（0.2～0.5），典型取值为0.3；
门槛值p1一般比p、q值大，A区中的φ为A，φφ为BC；B区中的φ为B，φφ为CA；C区中的φ为C，φφ为AB；
混合相区中的选相逻辑如下所述：
5.1当满足条件A且不满足条件B时，则认为是相间接地故障；当满足条件B且不满足条件A时，则认为是单相故障；
5.2当条件A、条件B不满足且条件C满足时，则认为是单相故障；
5.3情况5.1、5.2的判断条件都不满足，无法选相时，计算延时Δt后的
Figure BDA0000447061270000061
值进行判别，若条件D满足时，则认为是单相故障；若条件E满足时，则认为是相间故障。
在本申请中，线路保护装置对互感器的电压电流进行采样滤波,实时计算保护安装处的零序电流
Figure BDA0000447061270000062
负序电流
Figure BDA0000447061270000063
根据零序电流和负序电流
Figure BDA0000447061270000064
的角度关系划分为六个相区，单一相区AB区（+90°～+30°）、BC区（-30°～-90°）、CA区（-150°～+150°）与混合相区A区（+30°～-30°）、B区（-90°～-150°）、C区（+150°～+90°）。单一相区选相简单且可靠，直接确认为相应的相间故障；在混合相区区分单相接地故障与相间接地故障时，以C相区为例，此相区对应的故障相别为C相接地故障或AB相间接地故障，实时计算C相与AB相间的
Figure BDA0000447061270000065
变化率
Figure BDA0000447061270000066
与
Figure BDA0000447061270000067
的值
Figure BDA0000447061270000068
选相判别条件如下：
条件A：
Figure BDA0000447061270000069
大于门槛值k，且
Figure BDA00004470612700000610
小于门槛值p；
条件B：大于门槛值k，且小于门槛值p；
条件C：
Figure BDA00004470612700000613
大于p1；
条件D：延时Δt后的单相
Figure BDA00004470612700000614
小于q；
条件E：延时Δt后的相间
Figure BDA00004470612700000615
小于q。
依据本发明的技术方案，结合选相流程图，实时进行下列选相逻辑判别：
（1）当满足条件A且不满足条件B时，则认为是AB相间接地故障；当满足条件B且不满足条件A时，则认为是C相接地故障。
（2）情况（1）未能选出相时，进行单相故障的补充判别。当条件A、条件B不满足且条件C满足时，则认为是C相接地故障。
（3）情况（1）（2）的判断条件都不满足，无法选相时，计算延时Δt后的
Figure BDA00004470612700000616
值进行判别。若条件D满足时，则认为是C相接地故障；若条件E满足时，则认为是AB相间接地故障。
据条件A与条件B可以看出，在系统运行方式发生改变时，即使
Figure BDA0000447061270000071
有突变，满足
Figure BDA0000447061270000072
本方案也能实现准确可靠选相。并且本方案可以实现振荡闭锁期间稳态量的准确选相，提高了稳态量选相的可靠性，保证保护装置正确动作。
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，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，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 (4)

1.一种不受运行方式影响的线路保护选相方法，在线路发生接地故障时，首先根据
Figure FDA0000447061260000011
（即负序电流和零序电流）的角度关系划分六个相区，并结合线路
Figure FDA0000447061260000012
的值以及变化率进行选相判断。
2.一种不受运行方式影响的线路保护选相方法，其特征在于，所述选相方法包括以下步骤：
（1）线路保护装置对互感器采集的线路电压电流进行采样滤波，计算得到零序电流负序电流
（2）当零序电流
Figure FDA0000447061260000015
一次值大于设定的零序电流门槛值且负序电流
Figure FDA0000447061260000016
一次值大于设定的负序电流门槛值时，进入步骤（3）；
（3）根据零序电流
Figure FDA0000447061260000017
和负序电流
Figure FDA0000447061260000018
的角度关系划分为六个相区，包括三个单一相区和三个混合相区；
据
Figure FDA0000447061260000019
的角度关系划分为六个相区，单一相区包括AB区（+90°～+30°）、BC区（-30°～-90°）与CA区（-150°～+150°），混合相区包括A区（+30°～-30°）、B区（-90°～-150°）与C区（+150°～+90°），其中AB区为AB相间接地故障，BC区为BC相间接地故障，CA区为CA相间接地故障，A区包括A相接地故障与BC相间接地故障，B区包括B相接地故障与CA相间接地故障，C区包括C相接地故障与AB相间接地故障；
（4）当
Figure FDA00004470612600000110
的角度位于单一相区时，由于单一相区只包括一种故障类型，所以直接确认相应的相间故障相别为选相结果；
（5）当的角度处于混合相区时，根据选相条件和选相逻辑区分单相接地故障与相间接地故障：
计算
Figure FDA00004470612600000112
的变化率和
Figure FDA00004470612600000113
的值，
Figure FDA00004470612600000114
的变化率包括
Figure FDA00004470612600000115
Figure FDA00004470612600000116
的值包括
Figure FDA00004470612600000117
选相条件如下所示：
条件A：
Figure FDA00004470612600000118
大于门槛值k，且小于门槛值p；
条件B：
Figure FDA0000447061260000021
大于门槛值k，且
Figure FDA0000447061260000022
小于门槛值p；
条件C：
Figure FDA0000447061260000023
大于门槛值p1；
条件D：延时Δt后的单相
Figure FDA0000447061260000024
小于门槛值q；
条件E：延时Δt后的相间
Figure FDA0000447061260000025
小于门槛值q；
其中：
Uφ：单相接地故障相别的相电压，φ为A、B、C；
Uφφ：相间接地故障相的相间电压，φφ为AB、BC、CA；
Figure FDA0000447061260000026
其中
Figure FDA0000447061260000027
为线路正序阻抗角；相间故障时，
Figure FDA0000447061260000028
为故障相的相间电压超前相间电流的相角；单相故障时，
Figure FDA0000447061260000029
为故障相电压超前电流的相角；
k：
Figure FDA00004470612600000210
的门槛值；
p：
Figure FDA00004470612600000211
的门槛值；
p1：单相故障补充判别条件的门槛值；
Figure FDA00004470612600000212
延时Δt后的
Figure FDA00004470612600000213
值，其门槛值为q；
门槛值p1比p、q值大，A区中的φ为A，φφ为BC；B区中的φ为B，φφ为CA；C区中的φ为C，φφ为AB；
所述选相逻辑如下所述：
5.1当满足条件A且不满足条件B时，则认为是相间接地故障；当满足条件B且不满足条件A时，则认为是单相故障；
5.2当条件A、条件B不满足且条件C满足时，则认为是单相故障；
5.3情况5.1、5.2的判断条件都不满足，无法选相时，计算延时Δt后的
Figure FDA00004470612600000214
值进行判别，若条件D满足时，则认为是单相故障；若条件E满足时，则认为是相间故障。
3.根据权利要求2所述的线路保护选相方法，其特征在于：
在步骤（5）中，k取值范围为0.5～1；p取值范围为0.2～0.5；p1取值范围为0.5～0.7；q取值范围为0.2～0.5；
4.根据权利要求2所述的线路保护选相方法，其特征在于：
在步骤（2）中，设定的零序电流门槛值以及负序电流门槛值的取值范围为100A～280A。
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