CN104049182A - 同杆并架双回线路单相接地故障类型诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗线间零序互感影响的同杆并架双回线路单相接地故障类型诊断方法。本发明方法首先测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电气量并计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流，然后计算同杆并架双回线路I回线路单相接地故障点电压，利用同杆并架双回线路I回线路单相接地故障点电压幅值与整定门槛值构成单相接地故障类型诊断判据，对同杆并架双回线路I回线路单相接地故障类型进行准确判断。本发明方法计及线间零序互感和单相接地故障点电压的影响，消除了线间零序互感、过渡电阻和负荷电流对同杆并架双回线路单相接地故障类型诊断性能的影响，诊断结果正确可靠。

Description

同杆并架双回线路单相接地故障类型诊断方法

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抗线间零序互感影响的同杆并架双回线路单相接地故障类型诊断方法。

背景技术

同杆并架双回线路具有占地面积少、造价成本低，连接电网运行稳定可靠，已成为电力系统一种常见输电线路连接方式。同杆并架双回线路运行环境复杂，故障因素种类繁多，引起同杆并架双回线路接地故障的因素有绝缘子闪络、雷击、漂浮物、火烧山、村民烧荒、线路对树枝放电、线路对毛竹放电、鸟悬草引起线路相间安全距离不足、鸟悬草引起线路与地线之间安全距离不足等。不同故障因素引起的接地故障类型不同，大致可分为单相低电阻接地、单相中电阻接地和单相高电阻接地三类。若能研究一种同杆并架双回线路单相低中高电阻接地故障类型诊断方法，诊断性能不受线间零序互感、过渡电阻和负荷电流影响，准确判别故障类型，能有效缩小故障因素范围，再结合故障测距结果和距离保护动作情况，能极大提高故障巡线效率和缩短故障排除时间，从而提高电网安全运行稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种诊断性能不受线间零序互感、过渡电阻和负荷电流影响的同杆并架双回线路单相接地故障类型诊断方法。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：

同杆并架双回线路单相接地故障类型诊断方法，它包括如下依序步骤：

(1)保护装置测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电压故障相电流故障相负序电流和零序电流其中，φ为I回线路A相、I回线路B相、I回线路C相；

(2)保护装置计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流

${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0}=\frac{(l_{\mathrm{set}}{Z}_{n0}-(l-l_{\mathrm{set}})Z_{m0}){\stackrel{\·}{I}}_{I0}}{(2l-l_{\mathrm{set}})Z_{n0}+(l-l_{\mathrm{set}})(Z_{m0}+Z_{I0}+Z_m)}$

其中，Z_m0为同杆并架双回线路I回线路本侧保护安装处的零序系统等值阻抗；Z_n0为同杆并架双回线路I回线路对侧保护安装处的零序系统等值阻抗；Z_m为同杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线路II回线路之间的零序互感；l为同杆并架双回线路I回线路长度；Z_I0为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗；l_set为输电线路保护整定范围；

(3)保护装置计算同杆并架双回线路I回线路单相接地故障点电压

${\stackrel{\·}{U}}_f=\frac{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}\right)\mathrm{Im}\left(Z_{I1}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})\right)\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}\right)\mathrm{Re}\left(Z_{I1}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})\right)}{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}2}\right)\mathrm{Im}\left(Z_{I1}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})\right)-\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}2}\right)\mathrm{Re}\left(Z_{I1}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})\right)}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}2}$

其中，Z_I0为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗；Z_I1为同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗；φ为I回线路A相、I回线路B相、I回线路C相；为故障相电压；为故障相电流；为故障相负序电流；为零序电流；Z_m为同杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线路II回线路之间的零序互感；

(4)保护装置判断是否成立，若成立，则判断同杆并架双回线路I回线路发生单相经高电阻接地短路故障；判断是否成立，若成立，则判断同杆并架双回线路I回线路发生单相经中电阻接地短路故障；判断是否成立，若成立，则判断同杆并架双回线路I回线路发生单相经小电阻接地短路故障；其中，U_zpH为高电阻接地短路故障整定门槛值；U_zpL为中电阻接地短路故障整定门槛值。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

本发明方法首先测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电压、故障相电流、故障相负序电流和零序电流，利用同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电气量计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流，然后计算同杆并架双回线路I回线路单相接地故障点电压，利用同杆并架双回线路I回线路单相接地故障点电压幅值与整定门槛值构成诊断判据，对同杆并架双回线路I回线路单相接地故障类型进行准确判断。本发明方法计及线间零序互感的影响，消除线间零序互感对同杆并架双回线路单相接地故障类型诊断性能的影响；本发明方法算法模型中考虑单相接地故障点电压的影响，消除了过渡电阻和负荷电流对同杆并架双回线路单相接地故障类型诊断性能的影响，诊断结果正确可靠。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为应用本发明的同杆并架双回线路输电系统示意图。

具体实施方式

图1为应用本发明的同杆并架双回线路输电系统示意图。图1中PT为电压互感器；CT为电流互感器。保护装置测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电压故障相电流故障相负序电流和零序电流其中，φ为I回线路A相、I回线路B相、I回线路C相。

保护装置计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流

${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0}=\frac{(l_{\mathrm{set}}{Z}_{n0}-(l-l_{\mathrm{set}})Z_{m0}){\stackrel{\·}{I}}_{I0}}{(2l-l_{\mathrm{set}})Z_{n0}+(l-l_{\mathrm{set}})(Z_{m0}+Z_{I0}+Z_m)}$

其中，Z_m0为同杆并架双回线路I回线路本侧保护安装处的零序系统等值阻抗；Z_n0为同杆并架双回线路I回线路对侧保护安装处的零序系统等值阻抗；Z_m为同杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线路II回线路之间的零序互感；l为同杆并架双回线路I回线路长度；Z_I0为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗；l_set为输电线路保护整定范围。

保护装置计算同杆并架双回线路I回线路单相接地故障点电压

${\stackrel{\·}{U}}_f=\frac{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}\right)\mathrm{Im}\left(Z_{I1}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})\right)\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}\right)\mathrm{Re}\left(Z_{I1}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})\right)}{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}2}\right)\mathrm{Im}\left(Z_{I1}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})\right)-\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}2}\right)\mathrm{Re}\left(Z_{I1}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})\right)}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}2}$

其中，Z_I0为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗；Z_I1为同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗；φ为I回线路A相、I回线路B相、I回线路C相；为故障相电压；为故障相电流；为故障相负序电流；为零序电流；Z_m为同杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线路II回线路之间的零序互感。

保护装置判断是否成立，若成立，则判断同杆并架双回线路I回线路发生单相经高电阻接地短路故障。

保护装置判断是否成立，若成立，则判断同杆并架双回线路I回线路发生单相经中电阻接地短路故障；

保护装置判断是否成立，若成立，则判断同杆并架双回线路I回线路发生单相经小电阻接地短路故障；其中，U_zpH为高电阻接地短路故障整定门槛值；U_zpL为中电阻接地短路故障整定门槛值。

本发明方法首先测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电压、故障相电流、故障相负序电流和零序电流，利用同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电气量计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流，然后计算同杆并架双回线路I回线路单相接地故障点电压，利用同杆并架双回线路I回线路单相接地故障点电压幅值与整定门槛值构成诊断判据，对同杆并架双回线路I回线路单相接地故障类型进行准确判断。本发明方法计及线间零序互感的影响，消除线间零序互感对同杆并架双回线路单相接地故障类型诊断性能的影响；本发明方法算法模型中考虑单相接地故障点电压的影响，消除了过渡电阻和负荷电流对同杆并架双回线路单相接地故障类型诊断性能的影响，诊断结果正确可靠。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (1)

1.同杆并架双回线路单相接地故障类型诊断方法，其特征在于：包括如下依序步骤：

(1)保护装置测量同杆并架双回线路I回线路保护安装处的故障相电压故障相电流故障相负序电流和零序电流其中，φ为I回线路A相、I回线路B相、I回线路C相；

(2)保护装置计算同杆并架双回线路II回线路的零序电流

${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0}=\frac{(l_{\mathrm{set}}{Z}_{n0}-(l-l_{\mathrm{set}})Z_{m0}){\stackrel{\·}{I}}_{I0}}{(2l-l_{\mathrm{set}})Z_{n0}+(l-l_{\mathrm{set}})(Z_{m0}+Z_{I0}+Z_m)}$

其中，Z_m0为同杆并架双回线路I回线路本侧保护安装处的零序系统等值阻抗；Z_n0为同杆并架双回线路I回线路对侧保护安装处的零序系统等值阻抗；Z_m为同杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线路II回线路之间的零序互感；l为同杆并架双回线路I回线路长度；ZI0为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗；l_set为输电线路保护整定范围；

(3)保护装置计算同杆并架双回线路I回线路单相接地故障点电压

${\stackrel{\·}{U}}_f=\frac{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}\right)\mathrm{Im}\left(Z_{I1}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})\right)\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{I\φ}}\right)\mathrm{Re}\left(Z_{I1}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})\right)}{\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}2}\right)\mathrm{Im}\left(Z_{I1}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})\right)-\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}2}\right)\mathrm{Re}\left(Z_{I1}({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}}+\frac{Z_{I0}-Z_{I1}}{Z_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{I0}+\frac{Z_m}{{3Z}_{I1}}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{II}0})\right)}{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{I\φ}2}$

其中，Z_I0为同杆并架双回线路I回线路的零序阻抗；Z_I1为同杆并架双回线路I回线路的正序阻抗；φ为I回线路A相、I回线路B相、I回线路C相；为故障相电压；为故障相电流；为故障相负序电流；为零序电流；Z_m为同杆并架双回线路I回线路与同杆并架双回线路II回线路之间的零序互感；

(4)保护装置判断是否成立，若成立，则判断同杆并架双回线路I回线路发生单相经高电阻接地短路故障；判断是否成立，若成立，则判断同杆并架双回线路I回线路发生单相经中电阻接地短路故障；判断是否成立，若成立，则判断同杆并架双回线路I回线路发生单相经小电阻接地短路故障；其中，U_zpH为高电阻接地短路故障整定门槛值；U_zpL为中电阻接地短路故障整定门槛值。