CN104267311B - 一种同塔双回线路故障选相方法 - Google Patents
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Abstract
发明公开了一种同塔双回线路故障选相方法，该方法包括步骤：根据序电压和相间电压判别故障类型和故障相别，并根据故障类型采用不同判据判别本线实际故障相：两相接地故障采用相间阻抗判据和接地阻抗判据；两相不接地故障采用相间阻抗判据和阻抗方向判据；三相故障采用三相阻抗判据。本发明原理简单可靠，在单回线故障及跨线故障下都能正确选相，为同塔线路保护提供了一种实际可行的选相方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种同塔双回线路故障的选相方法，也可用于其它类型的同塔线路。
背景技术
随着我国电网建设的发展，同塔输电技术以其具有占地面积小、输电走廊窄，投资成本少、输电容量大等优点得到了广泛应用。与传统输电线路相比，同塔线路具有导线数目多、回线间距离近、运行方式多样等特点，由此导致其故障类型和故障暂态特性远较单回线路复杂。以同塔双回线路为例，跨线故障有98种，约占全部故障类型的82％，且根据国内外运行经验，跨线故障发生的概率达百分之十几。同塔线路跨线故障给保护选相带来了新的挑战，现有的同塔线路选相方案存在跨线识别判据不完全、逻辑判断复杂以及误选相等问题，严重时将导致保护拒动、误动，危及电网的安全稳定运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是提供一种同塔双回线路故障选相方法，该方法不受系统运行方式变化及线路不同故障类型的影响，能在各种故障条件下可靠动作，且方便工程应用。
解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种同塔双回线路故障选相方法，其特征是包括以下步骤：
S1、采用零序电压判据判断是否接地故障
计算零序电压大小，若满足零序电压动作判据，则判为接地故障，转入步骤S2；若不满足则判为不接地故障，转入步骤S4；
零序电压动作判据为：
U0＞U0.set (1)；
其中，U0分别为当前零序电压幅值；U0.set为零序电压门槛值；
所述的计算零序电压和比相是现有技术。
S2、接地故障类型判别
计算零序和负序电压的比相结果，根据相位大小将单相接地和两相接地所包括的六种故障类型分到三个区域；
分区判据为：
A区：
B区：
C区：
其中，分别为当前零序电压相量和A相负序电压相量；若分区在A区，则是A相接地或者BC相接地；如果在B区，则是B相接地或者是CA相接地；如果是C区，则是C相接地或者AB相接地；
然后，根据选相区域的两种结果，利用正序电压与负序电压和零序电压相量和比相来判断具体的故障类型，若满足动作条件，则判为两相接地或两相跨线接地故障，转入步骤S3；若不满足动作条件，则判为单相接地故障，选相结束；
序电压同相判据为：
其中，可取A、B、C，为对应分区的单相故障相，分别为对应故障相的正序和负序电压相量，则为零序电压相量；
S3、采用相间阻抗判据和接地阻抗判据判别两相接地故障的接地故障本线故障相判别
根据相间阻抗判据和接地阻抗判据判别本线实际故障相别，当相间阻抗判据满足时，则判为两相接地故障，选相结束；当相间阻抗判据不满足时，则使用单相接地阻抗判据进一步判断本线的故障相；
相间阻抗判据为：
其中，为相间电压相量，分别为相电流相量，为正序相间电压相量，可取BC、CA、AB，分别对应三个分区中的两相故障相别，为超前相，φ为滞后相，如分区结果为A区，则相间阻抗判据中为B相，φ为C相，则为Zset1为整定阻抗；θ1为偏移角，可取0°、15°、30°；
当相间阻抗判据满足时，则判为对应的两相接地故障，选相结束；当相间阻抗判据不满足时，则使用单相接地阻抗判据进一步判断本线的故障相，其判据为：
(5)；
式中，分别为相电压相量，分别为相电流相量，分别为正序相电压相量，φ为对应分区的两相故障相别；为零序电流相量；K0为零序补偿系数；Zset2为整定阻抗；θ2为偏移角，可取0°、15°、30°。当满足式(5)中任一单个判据时则判为对应相接地故障，若两个都满足，则判为两相接地故障，选相结束；
S4、相间故障类型判别
计算负序电压大小，若满足动作条件，则判为两相短路或两相跨线短路故障，进入步骤S5；若不满足动作条件，则判为三相故障或三相跨线故障，进入步骤S7。
S5、两相短路故障相判别
根据相间电压大小判别具体的故障相别，若满足其中一个判据，则判为对应的两相短路故障，进入步骤S6；
其动作判据为：
AB两相短路：
BC两相短路：
CA两相短路：
其中，分别为对应相间电压幅值。
S6、不接地故障本线故障相判别
根据相间阻抗判据和阻抗方向判据判别本线实际故障相别，当相间阻抗判据满足时，则判为两相短路故障，选相结束；当相间阻抗判据不满足时，则使用阻抗方向判据进一步判断本线的故障相；
判据为：
(8)；
其中，为极化电压，可取健全相电压相量，分别为相电流相量，φ为对应分区的两相故障相别。当满足其中任一判据时则判为对应相短路故障，若两个都满足，则判为两相短路故障，选相结束；
S7、三相故障本线故障相判别
当判断为三相故障时，则使用三相阻抗判据进一步判断本线的故障相：
三相阻抗判据为：
本线A相故障：
本线B相故障：
本线C相故障：
式中，分别为对应相间电压相量，分别为对应相电流相量，分别为对应正序相间电压相量；Zset3为整定阻抗；θ3为偏移角，可取0°、15°、30°。
有益效果：本发明采用零、负序电压比相进行分区，然后与相间阻抗判据、接地阻抗判据或阻抗方向判据动作结果相结合识别本线故障相别，在单回线故障时不会误选相，在各种跨线故障下亦能正确选相，与其它选相原理相比，性能上有较大提高，有效克服了现有选相方案功能不完善甚至误选相的问题。原理简单可靠，在微机继电保护中容易实现，为同塔线路保护提供了一种实际可行的选相方法。
本发明方法采用序电压结合各阻抗判据综合判断故障相别，使用基于端口信息的电压量判别故障类型时不会误选非故障相，阻抗判据以正序电压为参考电压，具有明显的方向性，且耐过渡电阻能力强。另外，相间阻抗判据采用两倍故障相电流代替相间电流，在单回线故障时不会误选相，在跨线故障时综合比较线路两侧选相结果能可靠选出本线实际故障相。本发明方法无需复杂的跨线故障识别，可以直接应用于同塔线路，且在理论上能保证单回线故障及跨线故障下都能正确选相。与其他选相原理相比，性能上有较大提高，有效克服了现有选相方案功能不完善甚至误选相的问题。原理简单可靠，在微机继电保护中容易实现，为同塔线路保护提供了一种实际可行的选相方法。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为序电压选相分区示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
本发明的同塔双回线路故障选相方法如图1所示，包括以下步骤：
S1、判断是否接地故障
计算零序电压大小，判断是否是接地故障：若满足动作判据，则判为接地故障，转入步骤S2；若零序电压不满足动作判据，则判为不接地故障，转入步骤S4；
零序电压动作判据为：
U0＞U0.set (1)；
其中，U0分别为当前零序电压幅值；U0.set为零序电压门槛值。
S2、接地故障类型判别
判断为接地故障后，计算零序和负序电压的比相，根据相位大小将单相接地和两相接地所包括的六种故障类型分到三个区域，如图2所示，具体分区判据为：
A区：
B区：
C区：
其中，分别为当前零序电压相量和A相负序电压相量；若分区在A区，则是A相接地或者BC相接地；如果在B区，则是B相接地或者是CA相接地；如果是C区，则是C相接地或者AB相接地。
然后，根据选相区域的两种结果，利用正序电压与负序电压和零序电压相量和比相来判断具体的故障类型，若满足序电压同相判据，则判为两相接地故障或两相跨线接地故障，转入步骤S3；若不满足同相判据，则判为单相接地故障，选相结束；
序电压同相判据为：
其中，可取A、B、C，为对应分区的单相故障相，分别为对应故障相的正序和负序电压相量，则为零序电压相量。
S3、接地故障本线故障相判别
当同塔双回线路发生跨线故障时，根据电压量选出的两相故障相不一定都是本线故障相，应根据分区选相结果，进一步利用相间阻抗判据和接地阻抗判据确定本线实际故障相，相间阻抗判据中相间电流以两倍故障相电流代替，其判据为：
其中，为相间电压相量，分别为相电流相量，为正序相间电压相量，可取BC、CA、AB，分别对应三个分区中的两相故障相别，为超前相，φ为滞后相，如分区结果为A区，则相间阻抗判据中为B相，φ为C相，则为Zset1为整定阻抗；θ1为偏移角，可取0°、15°、30°。当相间阻抗判据满足时，则判为对应的两相接地故障，选相结束；当相间阻抗判据不满足时，则使用单相接地阻抗判据进一步判断本线的故障相，其判据为：
(5)；
式中，分别为相间电压相量，分别为相电流相量， 分别为正序相电压相量，φ为对应分区的两相故障相别；为零序电流相量；K0为零序补偿系数，可根据线路参数整定；Zset2为整定阻抗；θ2为偏移角，可取0°、15°、30°。当满足式(5)中任一单个判据时则判为对应相接地故障，若两个都满足，则判为两相接地故障，选相结束。
S4、相间故障类型判别
当零序电压判据不满足时，判断为两相或三相不接地故障，计算负序电压大小，根据负序电压判据区分相间故障类型。若满足动作判据，则判为两相短路故障或两相跨线短路故障，进入步骤5；若不满足动作判据，则判为三相短路故障或三相跨线故障，进入步骤7；
负序电压判据为：
U2＞U2.set (6)；
其中，U2分别为当前负序电压幅值；U2.set为负序电压门槛值。
S5、两相短路故障相判别
判断为两相短路故障后，根据相间电压大小判别具体的故障相别，若满足其中一个判据，则判为对应的两相短路故障，进入步骤S6。其动作判据为：
AB两相短路：
BC两相短路：
CA两相短路：
其中，分别为对应相间电压幅值。
S6、不接地故障本线故障相判别
确定两相故障相别后，进一步利用相间阻抗判据和阻抗方向判据确定本线故障相，相间阻抗判据同式(4)，当相间阻抗判据满足时，则判为对应的两相短路故障，选相结束；当相间阻抗判据不满足时，则使用阻抗方向判据进一步判断本线的故障相，其判据为：
(8)；
其中，为极化电压，可取健全相电压相量；分别为相电流相量，φ为对应分区的两相故障相别。当满足其中任一判据时则判为对应相短路故障，若两个都满足，则判为两相短路故障，选相结束。
S7、三相故障本线故障相判别
当判断为三相故障时，也包括三相跨线故障，使用三相阻抗判据进一步判断本线的故障相。当满足其中任一判据时则判为对应相短路故障，若三个都满足，则判为三相短路故障，选相结束。三相阻抗判据为：
本线A相故障：
本线B相故障：
本线C相故障：
式中，分别为对应相间电压相量，分别为对应相电流相量，分别为对应正序相间电压相量；Zset3为整定阻抗；θ3为偏移角，可取0°、15°、30°。
Claims (5)
1.一种同塔双回线路故障选相方法，其特征是包括以下步骤：
S1，采用零序电压判据判断是否接地故障
计算零序电压大小，若满足零序电压动作判据，则判为发生跨线或不跨线接地故障，转入步骤S2；若不满足则判为发生跨线或不跨线不接地故障，转入步骤S4；
零序电压动作判据为：
U0＞U0.set (1)；
其中，U0为当前零序电压幅值；U0.set为零序电压门槛值；
S2，计算零序和负序电压的比相，根据相位大小将单相接地和两相接地所包括的六种故障类型分到三个区域；
分区判据为：
A区：
B区：
C区：
其中，分别为当前零序电压相量和A相负序电压相量；若分区在A区，则是A相接地故障，或者是BC相跨线或不跨线接地故障；如果在B区，则是B相接地故障，或者是CA相跨线或不跨线接地故障；如果是C区，则是C相接地故障，或者AB相跨线或不跨线接地故障；
根据选相区域的两种结果，利用正序电压与负序电压和零序电压相量和比相来判断具体的故障类型，若序电压同相判据满足动作条件，则判为两相跨线接地或两相不跨线接地故障，转入步骤S3；若序电压同相判据不满足动作条件，则判为单相接地故障，选相结束；
序电压同相判据为：
其中，α取A、B、C，为对应分区的单相故障相，分别为对应故障相的正序和负序电压相量，则为零序电压相量；
S3，采用相间阻抗判据和接地阻抗判据判别两相接地故障的本线实际故障相别，当相间阻抗判据满足时，则判为两相不跨线接地故障，选相结束；当相间阻抗判据不满足时，则判为发生跨线两相接地故障，使用单相接地阻抗判据进一步判断本线的故障相；
相间阻抗判据为：
其中，为相间电压相量，分别为相电流相量，为正序相间电压相量，为对应分区的两相故障相别，其中为超前相，φ为滞后相，取BC、CA、AB，分别对应三个分区中的两相故障相别，如分区结果为A区，则相间阻抗判据中为B相，φ为C相，则为Zset1为整定阻抗；θ1为偏移角，取0°、15°、30°；
单相接地阻抗判据为：
式中，分别为相电压相量，分别为相电流相量， 为正序相电压相量，为对应分区的两相故障相别；为零序电流相量；K0为零序补偿系数，根据线路参数整定；Zset2为整定阻抗；θ2为偏移角，取0°、15°、30°；
当满足式(5)中任一单个判据时则判为对应相接地故障，若两个都满足，则判为本线两相均发生接地故障，选相结束；
S4，采用负序电压判据区分两相与三相相间短路故障；
S5，采用两相短路判据判断两相故障相别；
S6，采用相间阻抗判据和阻抗方向判据判别两相故障的本线实际故障相别；
S7，采用三相阻抗判据判别三相故障的本线实际故障相别。
2.根据权利要求1所述的同塔双回线路故障选相方法，其特征是：所述的步骤S4具体为：计算负序电压大小，若满足动作条件，则判为两相跨线短路或两相不跨线短路故障，进入步骤S5；若不满足动作条件，则判为三相跨线故障或三相不跨线故障，进入步骤S7；
负序电压判据为：
U2＞U2.set (6)；
其中，U2为当前负序电压幅值；U2.set为负序电压门槛值。
3.根据权利要求2所述的同塔双回线路故障选相方法，其特征是：所述的步骤S5具体为：
判断为两相跨线或不跨线短路故障后，根据相间电压大小判别具体的故障相别，若满足其中一个判据，则判为对应的两相发生了跨线或不跨线短路故障，进入步骤S6；
其动作判据为：
AB两相跨线或不跨线短路：BC两相
跨线或不跨线短路：
CA两相跨线或不跨线短路：
其中，分别为对应相间电压幅值。
4.根据权利要求3所述的同塔双回线路故障选相方法，其特征是：所述的步骤S6具体为：
确定两相故障相别后，进一步利用相间阻抗判据和阻抗方向判据确定本线故障相，相间阻抗判据同式(4)，当相间阻抗判据满足时，则判为对应的两相短路故障，选相结束；当相间阻抗判据不满足时，则使用阻抗方向判据进一步判断本线的故障相，其判据为：
其中，为极化电压，取健全相电压相量；分别为相电流相量，为对应分区的两相故障相别；当满足其中任一判据时则判为对应相短路故障，若两个都满足，则判为本线两相均发生短路故障，选相结束。
5.根据权利要求4所述的同塔双回线路故障选相方法，其特征是：所述的步骤S7具体为：
当判断为三相跨线或不跨线故障时，使用三相阻抗判据进一步判断本线的故障相；当满足其中任一判据时则判为对应相短路故障，若三个都满足，则判为本线三相均发生短路故障，选相结束；
三相阻抗判据为：
本线A相故障：
本线B相故障：
本线C相故障：
式中，分别为对应相间电压相量，分别为对应相电流相量，分别为对应正序相间电压相量；Zset3为整定阻抗；θ3为偏移角，取0°、15°、30°。
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