CN103779849B - 无出口死区的输电线路单相接地故障继电保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无出口死区的输电线路单相接地故障继电保护方法。通过判断计算得到的线路单相接地故障前的故障相电压领先输电线路保护整定范围处故障相电压的相角是否落在动作特性区域（90°，270°）内，以决定保护装置是否发出动作跳闸信号。本发明方法无需对线路故障前电压进行记忆，继电保护硬件无需设置线路故障前电压保持回路。本发明方法的动作特性圆经过第三象限，坐标原点在动作特性圆内，因此本发明方法动作特性在保护出口单相接地故障时无保护死区，保护反方向出口单相接地故障时不误动作。本发明方法动作特性在线路单相接地故障整个故障过程都为暂态动作特性，具有很强的抗过渡电阻和负荷电流影响的能力，比传统接地距离保护具有更优越的动作性能。

Description

无出口死区的输电线路单相接地故障继电保护方法

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无出口死区的输电线路单相接地故障继电保护方法。

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，无法用作高电压等级输电线路后备保护。

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还是位于保护区外。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的输电线路保护。

传统输电线路单相接地距离保护假设单相接地故障为金属性短路故障，通过故障相电压和故障相电流的比值计算测量阻抗，并根据测量阻抗大小来反映故障点的远近以决定是否发出动作跳闸信号。实际上，在电力系统中，除了人为构造的金属性接地短路故障外，实际输电线路单相接地故障点的过渡电阻并不为零，过渡电阻产生的附加阻抗会严重影响阻抗距离保护的动作性能。若过渡电阻产生的附加阻抗呈阻感性，则容易造成保护区内单相接地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，则容易造成保护区外单相接地故障时阻抗距离保护产生稳态超越。

现有输电线路单相接地距离保护的动作特性圆边界经过坐标原点，由于坐标原点位于动作特性圆边界上，保护正向出口单相接地短路故障时保护存在死区，且随着过渡电阻和负荷电流增大，保护正向出口死区越大。由于坐标原点位于动作特性圆边界上，保护反方向出口单相接地短路故障存在误动的可能，且过渡电阻越大，保护反方向出口单相接地短路故障时保护越容易误动作，严重威胁着电网安全稳定运行。因此，研究一种动作特性不受过渡电阻和负荷电流影响，保护正向出口无死区，保护反方向出口不误动的输电线路单相接地故障继电保护方法具有十分重要的学术研究意义和工程实践价值。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种保护正向出口单相接地故障时无保护死区，保护反方向出口单相接地故障时不误动作，具有很强抗过渡电阻和负荷电流能力，无需对线路故障前电压进行记忆，继电保护硬件无需设置线路故障前电压保持回路，线路单相接地故障整个故障过程动作特性都为暂态动作特性，动作性能比传统接地距离保护更优越的输电线路单相接地故障继电保护方法。

无出口死区的输电线路单相接地故障继电保护方法，其特征在于，包括如下依序步骤：

（1）保护装置测量输电线路保护安装处的故障相电压故障相电流和零序电流测量其他两正常相电压其中，φαβ为ACB或BAC或CBA相；

（2）保护装置计算输电线路正常运行时的φ相电压其中，φαβ为ACB或BAC或CBA相；

（3）保护装置计算输电线路保护整定范围处的φ相电压其中，x_set为输电线路保护整定范围；z₁、z₀分别为单位长度输电线路正序阻抗、零序阻抗；

（4）保护装置计算输电线路正常运行时的φ相电压领先输电线路保护整定范围处的φ相电压 ${\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\φ}}-x_{\mathrm{set}}{z}_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\φ}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\·}{I}}_{m0})$ 的角度 $\mathrm{Arg}\left(\frac{-j\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\α}}-{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\β}}}{\sqrt{3}}}{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\φ}}-x_{\mathrm{set}}{z}_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\φ}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\·}{I}}_{m0})}\right)$ 落在（90°，270°）范围内是否成立，若成立，则判断输电线路保护整定范围内发生单相接地故障，保护装置发出跳闸信号，跳开输电线路两端的断路器；其中，φαβ为ACB或BAC或CBA相。

本发明的特点及技术成果：

本发明方法无需记忆线路单相接地故障前的故障相电压，利用线路单相接地故障后的两正常相电压实时计算出线路单相接地故障前的故障相电压，判断计算得到的线路单相接地故障前的故障相电压领先输电线路保护整定范围处的故障相电压的相角是否落在动作特性区域（90°，270°）内，以决定保护装置是否发出动作跳闸信号。本发明方法无需对线路故障前电压进行记忆，继电保护硬件无需设置线路故障前电压保持回路。本发明方法对应的动作特性圆经过第三象限，坐标原点在动作特性圆内，因此本发明方法动作特性在保护出口单相接地故障时无保护死区，保护反方向出口单相接地故障时不误动作。本发明方法动作特性在线路单相接地故障的整个故障过程中都为暂态动作特性，具有很强的抗过渡电阻和负荷电流影响的能力，比传统接地距离保护具有更优越的动作性能。

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

下面根据说明书附图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。保护装置测量输电线路保护安装处的故障相电压故障相电流和零序电流测量其他两正常相电压 其中，φαβ为ACB或BAC或CBA相。

保护装置利用其他两正常相电压实时计算输电线路正常运行时的φ相电压其中，φαβ为ACB或BAC或CBA相。

保护装置计算输电线路保护整定范围处的φ相电压其中，x_set为输电线路保护整定范围；z₁、z₀分别为单位长度输电线路正序阻抗、零序阻抗。

保护装置计算输电线路正常运行时的φ相电压领先输电线路保护整定范围处的φ相电压 ${\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\φ}}-x_{\mathrm{set}}{z}_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\φ}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\·}{I}}_{m0})$ 的角度 $\mathrm{Arg}\left(\frac{-j\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\α}}-{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\β}}}{\sqrt{3}}}{{\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{m\φ}}-x_{\mathrm{set}}{z}_1({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{m\φ}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\·}{I}}_{m0})}\right)$ 落在（90°，270°）范围内是否成立，若成立，则判断输电线路保护整定范围内发生单相接地故障，保护装置发出跳闸信号，跳开输电线路两端的断路器；其中，φαβ为ACB或BAC或CBA相。

本发明方法无需记忆线路单相接地故障前的故障相电压，利用线路单相接地故障后的两正常相电压实时计算出线路单相接地故障前的故障相电压，判断计算得到的线路单相接地故障前的故障相电压领先输电线路保护整定范围处的故障相电压的相角是否落在动作特性区域（90°，270°）内，以决定保护装置是否发出动作跳闸信号。本发明方法无需对线路故障前电压进行记忆，继电保护硬件无需设置线路故障前电压保持回路。本发明方法对应的动作特性圆经过第三象限，坐标原点在动作特性圆内，因此本发明方法动作特性在保护出口单相接地故障时无保护死区，保护反方向出口单相接地故障时不误动作。本发明方法动作特性在线路单相接地故障的整个故障过程中都为暂态动作特性，具有很强的抗过渡电阻和负荷电流影响的能力，比传统接地距离保护具有更优越的动作性能。

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.无出口死区的输电线路单相接地故障继电保护方法，其特征在于，包括如下依序步骤：

(1)保护装置测量输电线路保护安装处的故障相电压故障相电流和零序电流测量其他两正常相电压其中，φαβ为ACB或BAC或CBA相；

(2)保护装置计算输电线路正常运行时的φ相电压其中，φαβ为ACB或BAC或CBA相；

(3)保护装置计算输电线路保护整定范围处的φ相电压其中，x_set为输电线路保护整定范围处的线路距离长度；z₁、z₀分别为单位长度输电线路正序阻抗、零序阻抗；

(4)保护装置计算输电线路正常运行时的φ相电压领先输电线路保护整定范围处的φ相电压 ${\stackrel{\·}{U}}_{m\mathrm{\φ}}-x_{set}{z}_1({\stackrel{\·}{I}}_{m\mathrm{\φ}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\·}{I}}_{m0})$ 的角度 $Arg\left(\frac{-j\frac{{\stackrel{\·}{U}}_{m\mathrm{\α}}-{\stackrel{\·}{U}}_{m\mathrm{\β}}}{\sqrt{3}}}{{\stackrel{\·}{U}}_{m\mathrm{\φ}}-x_{set}{z}_1({\stackrel{\·}{I}}_{m\mathrm{\φ}}+\frac{z_0-z_1}{z_1}{\stackrel{\·}{I}}_{m0})}\right)$ 落在(90°，270°)范围内是否成立，若成立，则判断输电线路保护整定范围内发生单相接地故障，保护装置发出跳闸信号，跳开输电线路两端的断路器；其中，φαβ为ACB或BAC或CBA相。