CN104466928B - 距离保护方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种距离保护方法和系统，所述距离保护方法包括：A、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安装处的负序电流距离保护整定阻抗边界值Z_MN和距离保护所在线路阻抗角B、根据步骤A中的采集信号，确定距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗；C、根据距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗，确定是否发送跳闸信号或者闭锁信号。利用本发明的距离保护方法和系统，能够消除过渡电阻对距离保护的影响，实现距离保护的正确动作。

Description

距离保护方法和系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及到电力系统继电保护设备和方法。

背景技术

距离保护是反应故障点至距离保护安装处之间的距离或阻抗，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。该装置的主要元件为距离或阻抗继电器，它可根据其端子上所加的电压和电流测知距离保护安装处至短路点间的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗。当短路点距距离保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短；当短路点距距离保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增长，这样就保证了距离保护有选择性地切除故障线路。

用电压与电流的比值构成的继电保护，又称阻抗距离保护。阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与电流的比值，也就是短路点至距离保护安装处的阻抗值。因线路的阻抗值与距离成正比，所以叫距离保护或阻抗保护。距离保护分为接地距离保护和相间距离保护等。距离元件作为继电距离保护的重要组成部分，在高压和超高压输电线路上广泛应用。

然而，在实际运行中，过渡电阻对距离保护的动作性能将产生严重影响，易引起距离保护拒动或误动的情况发生。因此，该问题亟需重点解决。其中过渡电阻是一种瞬间状态的电阻。当电气设备发生相间短路或相对地短路时，短路电流从一相流到另一相或从一相流入接地部位的途径中所通过的电阻。短路点存在过渡电阻时，使距离保护安装处的测量阻抗发生变化，因此可能导致距离保护拒动或误动。

针对如何避免过渡电阻对距离保护的干扰，现有技术中主要包括两种思路：其一，构造自适应阻抗继电器，通过调整距离保护边界提高抗过渡电阻能力。其二，在测量阻抗中补偿附加阻抗部分，使测量阻抗准确反映实际故障距离。上述两类保护方案较一般距离保护具有其优势，但在方案构建的过程中，均未利用故障点的电压信息改善距离保护的抗过渡电阻能力，因此存在系统复杂、精度低等问题。

发明内容

有鉴于现有技术的距离保护系统未能充分利用故障点的电压信息改善距离保护的抗过渡电阻能力的缺陷，本发明根据系统中电压与电流的几何分布特性，建立距离保护安装处与故障点间的电压降落方程，并确定自适应整定系数，然后，利用故障电流和测量电流间的相位关系，确定故障点位置，并通过故障点和整定点的关系，构建了自适应距离保护的新判据。

为了实现此目的，本发明采取的技术方案为如下。

一种距离保护方法，包括步骤：

A、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安装处的负序电流距离保护整定阻抗边界值Z_MN和距离保护所在线路阻抗角

B、根据步骤A中的采集信号，确定距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗；

C、根据距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗，确定是否发送跳闸信号或者闭锁信号。

其中，确定距离保护安装处的测量阻抗Z_m的方法为：根据距离保护安装处的电压除以距离保护安装处的电流来作为距离保护安装处的测量阻抗Z_m。

另外，确定自适应距离保护整定阻抗的方法为：

B01、根据距离保护安装处的电压和距离保护安装处的电流计算距离保护安装处的电压与电流间夹角其中arg为复数的幅角；

B02、根据距离保护安装处的电流和距离保护安装处的负序电流计算距离保护安装处电流与故障点电压间夹角ψ，其中

B03、根据距离保护安装处的电压与电流间的夹角距离保护安装处的电流与故障点电压间的夹角ψ、距离保护整定阻抗边界值Z_MN和距离保护所在线路阻抗角计算自适应距离保护整定阻抗，其中自适应距离保护整定阻抗

k_a为双电源系统中的自适应整定系数且

特别地，根据距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗，确定是否发送跳闸信号或者闭锁信号的步骤包括：

C01、以阻抗平面原点为圆心，自适应距离保护整定阻抗的幅值为半径建立自适应距离保护动作判据全阻抗圆，判断距离保护安装处的测量阻抗是否落入所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆；

C02、如果距离保护安装处的测量阻抗落入所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆内或圆上时，发送跳闸信号；如果距离保护安装处的测量阻抗落在所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆外时，发送闭锁信号。

一种距离保护系统，所述距离保护系统包括顺序相连的数据读入模块、距离保护计算模块和距离保护动作模块；

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安装处的负序电流距离保护整定阻抗边界值Z_MN和距离保护所在线路阻抗角并将采集的数据发送至距离保护计算模块；

所述距离保护计算模块用于根据数据读入模块采集的数据，确定距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗；

所述距离保护动作模块用于根据距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗，确定是否发送跳闸信号或者闭锁信号。

其中，所述距离保护计算模块包括测量阻抗计算单元和自适应距离保护整定阻抗计算单元，其中测量阻抗计算单元根据距离保护安装处的电压除以距离保护安装处的电流来作为距离保护安装处的测量阻抗Z_m；

自适应距离保护整定阻抗计算单元根据距离保护安装处的电压和距离保护安装处的电流计算距离保护安装处的电压与电流间夹角其中arg为复数的幅角；

自适应距离保护整定阻抗计算单元还根据距离保护安装处的电流和距离保护安装处的负序电流计算距离保护安装处电流与故障点电压间夹角ψ，其中

随后根据距离保护安装处的电压与电流间的夹角距离保护安装处的电流与故障点电压间的夹角ψ、距离保护整定阻抗边界值Z_MN和距离保护所在线路阻抗角计算自适应距离保护整定阻抗，其中自适应距离保护整定阻抗Z_set为

k_a为双电源系统中的自适应整定系数且

所述距离保护动作模块包括阻抗分析单元和信号产生单元，其中：

阻抗分析单元以阻抗平面原点为圆心，自适应距离保护整定阻抗的幅值为半径建立自适应距离保护动作判据全阻抗圆，判断距离保护安装处的测量阻抗是否落入所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆；

信号产生单元用于如果距离保护安装处的测量阻抗落入所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆内或圆上时，发送跳闸信号；如果距离保护安装处的测量阻抗落在所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆外时，发送闭锁信号。

通过采用本发明的距离保护方法和系统，实现了以下有益效果：

(1)构成距离保护判据所用到的测量信息均为距离保护安装处信息，不依赖于通信，且构成原理简单，计算量小，易于实现；

(2)对应单电源系统与双电源系统，能通过计算自适应整定系数，以实时修正自适应距离保护整定阻抗，以消除过渡电阻对距离保护的影响，实现距离保护正确动作；

(3)相对于现有技术中的距离保护系统，本发明距离保护系统具有良好的抗过渡电阻能力，不同运行工况下发生高阻接地，本发明距离保护系统的误差小于距离保护范围的±5％，满足接地距离保护要求。

附图说明

图1是本发明实施方式的距离保护系统结构图。

图2是本发明实施方式距离保护分析模型示意图。

图3是本发明实施方式中各故障类型测量电压和测量电流选取表。

图4是本发明实施方式中单电源系统故障时电压电流向量图。

图5是本发明实施方式中双电源系统故障时电压电流向量图。

图6是本发明实施方式中单相接地故障时序网络图。

图7是本发明实施方式中在不同位置经不同过渡电阻发生A相接地时结果示意图。

图8是本发明实施方式中不同相角下经不同过渡电阻发生A相接地时距离保护动作情况示意图。

图9是本发明实施方式中在同一位置经不同过渡电阻发生A相接地故障时距离保护动作曲线图。

图10是现有技术中在同一位置经不同过渡电阻发生A相接地故障时距离保护动作曲线图。

图11是现有技术中经相同过渡电阻在不同位置发生A相接地故障时距离保护动作曲线图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细说明。

以下公开详细的示范实施例。然而，此处公开的具体结构和功能细节仅仅是出于描述示范实施例的目的。

然而，应该理解，本发明不局限于公开的具体示范实施例，而是覆盖落入本公开范围内的所有修改、等同物和替换物。在对全部附图的描述中，相同的附图标记表示相同的元件。

同时应该理解，如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个相关的列出项的任意和所有组合。另外应该理解，当部件或单元被称为“连接”或“耦接”到另一部件或单元时，它可以直接连接或耦接到其他部件或单元，或者也可以存在中间部件或单元。此外，用来描述部件或单元之间关系的其他词语应该按照相同的方式理解(例如，“之间”对“直接之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。

在介绍本发明的技术方案之前，首先介绍本发明距离保护方法和系统的原理。

以图2所示的距离保护分析模型为例，本发明提供的一种距离保护方法系统的工作原理如下。

在图2所示的距离保护分析模型中，M侧和N侧的系统电压分别为和等效阻抗分别为Z_S和Z_R。以母线M侧安装距离保护为例，其距离保护整定阻抗范围为MP，距离保护整定阻抗边界值为Z_MN。F点表示短路点，Z表示短路点到距离保护安装处的线路正序阻抗。

当线路上发生故障时，距离保护安装处测量电压和测量电流之间存在关系：

上式中，表示故障点电压。

两边同除可得距离保护安装处的测量阻抗Z_m为：

上式中，为短路电流，R_g为过渡电阻。可以看出，距离保护安装处的测量阻抗Z_m除反映真实故障阻抗Z外，还包括附加阻抗在送电端，附加阻抗多呈现为阻容性，使距离保护在区外故障时易产生超越；在受电端，附加阻抗多呈现为阻感性，使距离保护在区内故障时容易拒动。

因此，在本发明实施方式所应用的距离保护方案中，各故障类型的测量电压和测量电流的选取如图3所示。

首先分析如图2(a)中所描述的单电源系统。

在图2(a)所示的单电源系统中，当线路发生故障时，电压电流的向量分布图如图4所示。图中，为距离保护安装处的测量电压为故障点电压由于短路电流和距离保护安装处的测量电流相等，因此与同相位。在同一点经不同过渡电阻故障时，将在以为弦的圆弧上移动。为母线M到故障点F的电压降落，其模值为距离保护安装处测量电流与短路点到距离保护安装处线路阻抗Z的乘积，即与的夹角为距离保护所在线路阻抗角与的夹角为过原点O作电压降落向量的垂线，相交于延长线上的A点，则与的夹角为P点为距离保护范围整定点，其沿着向量移动，当故障点F位于距离保护区内时，P点位于的延长线上；当故障点F位于距离保护区外时，P点位于上。

根据以上描述，在图4中存在如下关系：

将代入上，得到电压降落方程：

两边同乘可得：

根据三角函数公式，将上式化简为：

且将上式整理为阻抗平面形式：

当发生区内故障时，Z小于距离保护线路阻抗边界值Z_MN；当发生区外故障时，Z大于距离保护线路阻抗边界值Z_MN。根据阻抗Z在区内故障和区外故障时的差异，构造单电源系统自适应距离保护动作判据：

对前述两式进行不等式变换有：

将上式中的表达式用系数替换，得到：

其中，Z_m为距离保护安装处的测量阻抗；Z_MN为距离保护整定阻抗边界值；k_m为单电源系统中的自适应整定系数，其值为为距离保护所在线路的阻抗角；为距离保护安装处测量电压与测量电流的相角差且arg为复数的幅角。

接下来分析如图2(b)中所描述的双电源系统。

在图2(b)所示的双电源系统中，当线路发生故障时，电压电流的向量图分布如图5所示。图中，和分别表示正常运行时母线M、母线N和故障点F处电压。和分别表示母线M侧距离保护安装处、母线N侧距离保护安装处和故障点的电流，且ψ表示M侧距离保护安装处电流与故障点电压间的夹角。在同一点经不同过渡电阻故障时，将在以为弦的圆弧上移动，此时仍为故障点到距离保护安装处线路阻抗Z上的压降，与过渡电阻无关；C点为M侧距离保护安装处电流与的延长线交点。其它各量与图4相同。

与前述相同，图5中存在如下关系：

将代入上式，可得电压降落方程：

将电压降落方程两边同除测量电流幅值得：

同理，构造双电源系统距离保护动作判据：

式中，Z_m为距离保护安装处的测量阻抗；Z_MN为距离保护整定阻抗边界值；k_a为双电源系统中的自适应整定系数，其值为为被距离保护所在线路的阻抗角；为距离保护安装处测量电压与测量电流的相角差；ψ表示距离保护安装处的电流与故障点电压间的夹角。

为实现双电源系统的距离保护方法，需先求解距离保护安装处的电流与故障点电压间的夹角ψ。由于过渡电阻一般为纯阻性，故过渡电阻电压与短路电流同相位，即ψ亦为测量电流与短路电流间的夹角。考虑到短路电流不可测，因此借助距离保护安装处的序电流测量值计算夹角ψ。

当距离保护采用图3所示的电压和电流接线方式，若系统中发生两相短路、两相接地和三相短路故障，测量阻抗的准确性仅受弧光电阻R_arc的影响。由于R_arc很小，引起的弧光压降可忽略，测量阻抗能够较准确地反映故障距离。本实施例以单相接地故障进行讨论。

单相接地故障情况下，存在关系则距离保护安装处测量电流与故障点电流夹角ψ的计算公式为：

式中，和分别表示故障点负序和零序电流。

图2(b)所示的双电源系统发生单相接地故障时，负序网络和零序网络如图6所示。图中，α为故障点F到母线M侧的距离百分比；Z_L2为线路负序阻抗；Z_M2和Z_N2分别表示M侧和N侧系统等效负序阻抗；Z_L0为线路零序阻抗；Z_M0和Z_N0分别表示M侧和N侧系统等效零序阻抗。

根据图6可知，故障点负序电流与母线M侧距离保护安装处负序电流间存在关系：

式中，C_m2为负序电流分配系数。

同理，故障点零序电流与母线M侧距离保护安装处零序电流间存在关系：

式中，C_m0为零序电流分配系数。

若将负序电流分配系数和零序电流分配系数看作实数，则上式亦可表示为：

在实际系统中，将C_m0当作实数处理时存在较大误差，其原因是：在110kV及以上电压等级的系统，两侧变压器一般采用中性点直接接地方式，即零序电流经过变压器中性点接地构成回路；同时，由于出线走廊日益狭窄，电力线路间的零序互感不可避免。因此，C_m0的相角受系统参数、变压器绕组形式、接线形式以及零序互感等多方面的影响。另一方面，负序电流流通回路与正序相同，与变压器绕组形式和接线方式无关，C_m2相对固定，故障点两侧负序阻抗角的差异小于零序阻抗角的差异，将其当作实数处理时对算法的影响较小。因此，本发明采用距离保护安装处的负序电流相位近似故障点处的负序电流相位，可得测量电流与短路电流夹角ψ为：

上述分析适用于强电源，而弱电源侧的距离保护需利用距离保护安装处的零序电流相位近似故障处电流相位。其原因是：弱电源侧系统负序阻抗近似等于负荷负序阻抗，而负荷负序阻抗角由负荷性质决定(当负荷为纯阻性时，负荷负序阻抗角约为0°)，将负序电流分配系数当作实数处理时可能存在很大误差；然而，系统零序阻抗角与负荷无关，在弱电源侧将零序电流分配系数当作实数处理的效果优于负序电流分配系数。

依据以上原理，可以看出，分析故障是否发生在区域内的主要判别依据是对比距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗之间的关系，因此本发明的距离保护方法包括步骤：

A、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安装处的负序电流距离保护整定阻抗边界值Z_MN和距离保护所在线路阻抗角

B、根据步骤A中的采集信号，确定距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗；

C、根据距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗，确定是否发送跳闸信号或者闭锁信号。

如何获得距离保护安装处的测量阻抗Z_m可以使用通常的办法，例如通过保护安装处的系统响应参数获得距离保护安装处的测量阻抗Z_m；如何获得距离保护安装处的自适应距离保护整定阻抗可以使用本发明提出的办法，例如通过单电源系统中保护安装处的系统响应参数获得自适应距离保护整定阻抗，本领域内技术人员可以在本发明的教导下选用合适的方式。

特别地，根据前述分析，确定距离保护安装处的测量阻抗Z_m的方法为：根据距离保护安装处的电压除以距离保护安装处的电流来作为距离保护安装处测量阻抗Z_m。

另外，确定自适应距离保护整定阻抗的方法为：

B01、根据距离保护安装处的电压和距离保护安装处的电流计算距离保护安装处的电压与电流间夹角其中arg为复数的幅角；

B02、根据距离保护安装处的电流和距离保护安装处的负序电流计算距离保护安装处电流与故障点电压间夹角ψ，其中

B03、根据距离保护安装处的电压与电流间的夹角距离保护安装处的电流与故障点电压间的夹角ψ、距离保护整定阻抗边界值Z_MN和距离保护所在线路阻抗角计算自适应距离保护整定阻抗，其中自适应距离保护整定阻抗

k_a为双电源系统中的自适应整定系数且

并且，根据距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗，确定是否发送跳闸信号或者闭锁信号的步骤包括：

C01、以阻抗平面原点为圆心，自适应距离保护整定阻抗的幅值为半径建立自适应距离保护动作判据全阻抗圆，判断距离保护安装处的测量阻抗是否落入所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆；

C02、如果距离保护安装处的测量阻抗落入所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆内或圆上时，发送跳闸信号；如果距离保护安装处的测量阻抗落在所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆外时，发送闭锁信号。

为了实现本发明的距离保护方法，本发明还包括一种距离保护系统，所述距离保护系统包括顺序相连的数据读入模块、距离保护计算模块和距离保护动作模块；

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安装处的负序电流距离保护整定阻抗边界值Z_MN和距离保护所在线路阻抗角并将采集的数据发送至距离保护计算模块；

所述距离保护计算模块用于根据数据读入模块采集的数据，确定距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗；

所述距离保护动作模块用于根据距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗，确定是否发送跳闸信号或者闭锁信号。

特别地，所述距离保护计算模块包括测量阻抗计算单元和自适应距离保护整定阻抗计算单元，其中测量阻抗计算单元根据距离保护安装处的电压除以距离保护安装处的电流来作为测量阻抗；

自适应距离保护整定阻抗计算单元根据距离保护安装处的电压和距离保护安装处的电流计算距离保护安装处的电压与电流间夹角其中

arg为复数的幅角；

并根据距离保护安装处的电流和距离保护安装处的负序电流计算距离保护安装处电流与故障点电压间夹角ψ，其中

随后根据距离保护安装处的电压与电流间的夹角距离保护安装处的电流与故障点电压间的夹角ψ、距离保护整定阻抗边界值Z_MN和距离保护所在线路阻抗角计算自适应距离保护整定阻抗，其中自适应距离保护整定阻抗Z_set为

k_a为双电源系统中的自适应整定系数且

另一方面，所述距离保护动作模块包括阻抗分析单元和信号产生单元，其中：

阻抗分析单元以阻抗平面原点为圆心，自适应距离保护整定阻抗的幅值为半径建立自适应距离保护动作判据全阻抗圆，判断距离保护安装处的测量阻抗是否落入所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆；

信号产生单元用于如果距离保护安装处的测量阻抗落入所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆内或圆上时，发送跳闸信号；如果距离保护安装处的测量阻抗落在所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆外时，发送闭锁信号。

以下将通过一个具体的应用示例来说明本发明的技术效果，虽然在示例中确定了适用范围和参数，但是这仅仅是示例性的，本领域内技术人员均明白，本发明技术方案教导下实施例的各种变形均应该属于本发明的保护范围。

搭建线路MN全长为250km的两机系统进行验证，所述两机系统的拓扑结构图如图2(b)所示。具体参数为：R₁＝0.02083Ω/km，L₁＝0.8948mH/km，C₁＝0.0129μF/km；R₁＝0.1148Ω/km，L₁＝2.2886mH/km，C₁＝0.00523μF/km。系统Es阻抗Z_S1＝4.264+j85.15Ω，Z_S0＝0.6+j9.91Ω，电压Es＝525∠δ°kV；系统E_R阻抗Z_R1＝8.0+159.65Ω，Z_R1＝2.0+7.47Ω，电压E_R＝525∠0°kV。

以母线M处的距离保护为例，测试本发明距离保护系统的动作性能，其整定范围为线路MN全长的80％。同时，为方便描述距离保护，将距离保护判据的左侧部分|Z_m|称为测量值，右侧部分Z_set＝k_a|Z_MN|称为自适应整定值。实施过程中，以电流突变量作为启动元件，当各相电流突变量的最大值大于门槛值时启动保护，并利用全周傅氏算法计算自适应整定值和测量值。考虑到算法的动态特性，在保护启动1周波后再开始判定是否满足自适应距离保护动作判据。故障发生时刻为t＝0.5s。

M侧系统电压相角δ为20°，在100km处经不同过渡电阻发生A相接地故障时，本发明的实施方式的距离保护系统动作曲线如图9所示。经不同过渡电阻发生故障后，测量值迅速减小，自适应整定值根据电气量量测信息自适应整定，自适应距离保护均能正确动作。

在线路上不同位置经不同过渡电阻发生A相接地故障时，自适应整定值和测量值如图7所示。表中，“+”表示为距离保护动作，“-”表示为距离保护不动作。可以看出，在整定范围内发生故障时，自适应整定值大于测量值，距离保护正确动作；在整定范围外发生故障时，自适应整定值小于测量值，距离保护不动作。

另外，不同相角δ下，在线路MN上不同位置分别经50Ω、110Ω、200Ω和300Ω过渡电阻发生单相接地时，本发明的实施方式的距离保护系统动作情况如图8所示。图中，“+”表示为距离保护动作，“－”表示为距离保护不动作。可以看出，经不同过渡电阻发生故障时，送电侧距离保护存在范围超越问题，受电侧距离保护存在范围缩短问题。但故障点位于在保护范围的95％以内时(即故障点距M端的距离小于190km)，本发明的实施方式的距离保护系统能正确动作；故障点位于保护范围的105％以外时(即故障点距M端的距离大于210km)，本发明的实施方式的距离保护系统不动作，即本发明的实施方式的距离保护系统的误差小于保护范围的±5％，满足接地距离保护要求。

以M侧系统电压相角δ为20°，经不同过渡电阻在不同位置上发生A相接地为例，分析现有技术距离保护系统的抗过渡电阻能力。其中，现有技术距离保护系统的动作特性采用方向圆特性，整定范围为线路MN全长的80％。当测量值落入以自适应整定值Z_set(Z_set＝4.1660+j56.2200Ω)为直径的自适应距离保护动作判据全阻抗圆内时，保护正确动作；当测量阻抗落在自适应距离保护动作判据全阻抗圆外时，距离保护不动作。短路故障时间为1.5个周波。

在100km处经不同过渡电阻发生A相接地故障，现有技术距离保护系统的动作曲线如图10。可以看出，当过渡电阻为0Ω时，测量值落在动作区域内，现有技术距离保护系统正确动作；当过渡电阻大于100Ω时，测量值落在动作区域以外，现有技术距离保护系统保护拒动。

在不同位置经150Ω过渡电阻发生故障时，母线M侧距离保护安装处测量阻抗变化轨迹如图11所示。可以看出，即使故障点位于5km处，测量阻抗也落在动作圆外，现有技术距离保护系统拒动。

因此，可以看出通过采用本发明的距离保护方法和系统，实现了以下有益效果：

(1)构成距离保护判据所用到的测量信息均为距离保护安装处信息，不依赖于通信，且构成原理简单，计算量小，易于实现；

(2)对应单电源系统与双电源系统，能通过计算自适应整定系数，以实时修正距离保护整定值，以消除过渡电阻对距离保护的影响，实现距离保护正确动作；

(3)相对于现有技术的距离保护系统，本发明距离保护系统具有良好的抗过渡电阻能力，不同运行工况下发生高阻接地，本发明距离保护系统的误差小于距离保护范围的±5％，满足接地距离保护要求。

需要说明的是，上述实施方式仅为本发明较佳的实施方案，不能将其理解为对本发明距离保护范围的限制，在未脱离本发明构思前提下，对本发明所做的任何微小变化与修饰均属于本发明的距离保护范围。

Claims (3)

1.一种距离保护方法，包括步骤：

A、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安装处的负序电流距离保护整定阻抗边界值Z_MN和距离保护所在线路阻抗角

B、根据步骤A中的采集信号，确定距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗；

C、根据距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗，确定是否发送跳闸信号或者闭锁信号；

确定自适应距离保护整定阻抗的方法为：

B01、根据距离保护安装处的电压和距离保护安装处的电流计算距离保护安装处的电压与电流间夹角其中arg为复数的幅角；

B02、根据距离保护安装处的电流和距离保护安装处的负序电流计算距离保护安装处电流与故障点电压间夹角ψ，其中

B03、根据距离保护安装处的电压与电流间的夹角距离保护安装处的电流与故障点电压间的夹角ψ、距离保护整定阻抗边界值Z_MN和距离保护所在线路阻抗角计算自适应距离保护整定阻抗，其中自适应距离保护整定阻抗k_m为单电源系统中的自适应整定系数且k_a为双电源系统中的自适应整定系数且根据距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗，确定是否发送跳闸信号或者闭锁信号的步骤包括：

C01、以阻抗平面原点为圆心，自适应距离保护整定阻抗的幅值为半径建立自适应距离保护动作判据全阻抗圆，判断距离保护安装处的测量阻抗是否落入所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆；

C02、如果距离保护安装处的测量阻抗落入所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆内或圆上时，发送跳闸信号；如果距离保护安装处的测量阻抗落在所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆外时，发送闭锁信号。

2.根据权利要求1中所述的距离保护方法，其特征在于，确定距离保护安装处的测量阻抗Z_m的方法为：根据距离保护安装处的电压除以距离保护安装处的电流来作为距离保护安装处的测量阻抗Z_m。

3.一种距离保护系统，所述距离保护系统包括顺序相连的数据读入模块、距离保护计算模块和距离保护动作模块；

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安装处的负序电流距离保护整定阻抗边界值Z_MN和距离保护所在线路阻抗角并将采集的数据发送至距离保护计算模块；

所述距离保护计算模块用于根据数据读入模块采集的数据，确定距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗；

所述距离保护动作模块用于根据距离保护安装处的测量阻抗Z_m和自适应距离保护整定阻抗，确定是否发送跳闸信号或者闭锁信号；

所述距离保护计算模块包括测量阻抗计算单元和自适应距离保护整定阻抗计算单元，其中测量阻抗计算单元根据距离保护安装处的电压除以距离保护安装处的电流来作为距离保护安装处的测量阻抗Z_m；

自适应距离保护整定阻抗计算单元根据距离保护安装处的电压和距离保护安装处的电流计算距离保护安装处的电压与电流间夹角其中arg为复数的幅角；

自适应距离保护整定阻抗计算单元还根据距离保护安装处的电流和距离保护安装处的负序电流计算距离保护安装处电流与故障点电压间夹角ψ，其中

随后根据距离保护安装处的电压与电流间的夹角距离保护安装处的电流与故障点电压间的夹角ψ、距离保护整定阻抗边界值Z_MN和距离保护所在线路阻抗角计算自适应距离保护整定阻抗，其中自适应距离保护整定阻抗Z_set为k_m为单电源系统中的自适应整定系数且k_a为双电源系统中的自适应整定系数且所述距离保护动作模块包括阻抗分析单元和信号产生单元，其中：

阻抗分析单元以阻抗平面原点为圆心，自适应距离保护整定阻抗的幅值为半径建立自适应距离保护动作判据全阻抗圆，判断距离保护安装处的测量阻抗是否落入所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆；

信号产生单元用于如果距离保护安装处的测量阻抗落入所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆内或圆上时，发送跳闸信号；如果距离保护安装处的测量阻抗落在所述自适应距离保护动作判据全阻抗圆外时，发送闭锁信号。