【发明内容】
本发明的目的在于提供一种不受弱馈影响的零序方向元件防误动方法,以解决传统零序方向元件的误动问题;通过识别出健全线路并闭锁其零序方向元件,从而防止零序方向元件误动的发生。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种不受弱馈影响的零序方向元件防误动方法,包括以下步骤:
(1)、获取线路保护安装处的相电流和相电压;
(2)、提取相电流和相电压的突变量;
(3)、根据防误动算法的起动判据判断是否起动防误动算法,如果起动,进入步骤(4);
(4)、计算各线路两端的电流误差系数和电压误差系数,根据综合误差系数判据判别线路是否为健全线路;若为健全线路,则闭锁其零序方向元件;否则不闭锁其零序方向元件。
步骤(3)中所述防误动算法的起动判据为:
Iset取值为零序方向元件起动电流整定值的0.5倍。
步骤(4)中电流误差系数及电压误差系数的计算公式为:
其中,α和β为A、B、C三相中的两相,N为一个周期的采样点数;
步骤(4)中综合误差系数判据为:
其中,α、β和γ分别为A、B、C三相中的任一相,rset1和rset2为电流误差系数和电压误差系数的整定值;同时满足综合误差系数判据中的四个条件的线路为健全线。
rset1和rset2的整定范围为(0,0.8)和(0,0.7)。
rset1和rset2分别整定为0.4和0.3。
本发明的关键技术是:(1)弱馈和非弱馈系统中,健全线和故障线的电气量特征差异;(2)健全线的识别方法。
与现有零序方向元件防误动方法相比,本发明具有以下三个优点:
1、仅利用单回线的单端电气量信息即可实现健全线和故障线的识别;
2、误差系数的计算在时域内进行,计算量小,判别速度快,且具有较高的灵敏度;
3、同时适用于非弱馈系统和弱馈系统,能够始终保证零序方向元件正确动作。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明依据健全线和故障线的电气量特征差异进行健全线的识别。当一回线发生故障后,健全线两端的三相电流突变量和三相电压突变量均相等,而故障线两端的三相电流和电压不具有此特征。对于非弱馈系统,故障线路两端的三相电流突变量相差较大;对于弱馈系统,故障线非弱馈侧的三相电流突变量相差较大。虽然故障线弱馈侧的三相电流突变量近似相等,但是三相电压突变量相差较大。因此,可以综合线路保护安装处的三相电流突变量和三相电压突变量识别出健全线路。
仅具有弱电强磁联系的同塔双回线会出现健全线零序方向元件误动的情况。图1为两端无电气联系的同塔双回线系统,当回线Ι发生不对称短路接地故障时,系统的零序网络如图2所示。从图中可以看出,由于回线间的零序互感作用,健全线上会感应出零序电压,并产生穿越性的零序电流,引起线路两端的零序方向元件误动。利用本发明提出的防误动方法能够可靠避免误动的发生。
本发明提供一种不受弱馈影响的零序方向元件防误动方法,具体包括以下步骤:
(1)对线路保护安装处的三相电压和电流进行采集,并进行A/D转换,得到三相电压和电流的数字量。
(2)继电保护装置的起动元件根据步骤(1)得到的三相电压和电流的电气量判断是否起动故障判断逻辑。如果判断起动,进入步骤(3)。
(3)提取相电流和相电压的突变量,或者仅提取突变量中的工频成分。
(4)根据防误动算法的起动判据,判断是否起动防误动算法。如果起动,进入步骤(5)。
防误动算法的起动判据为同时满足以下关系式:
其中,为三相电流突变量;Iset取值为零序方向元件起动电流整定值的0.5倍。
(5)计算电流误差系数和电压误差系数。
电流误差系数及电压误差系数的计算公式为:
其中,α和β为A、B、C三相中的两相,N为一个周期的采样点数。
对于非弱馈系统,以一回线发生A相接地故障为例,故障线两端的三相电流突变量关系如下:
其中,C1、C0分别为正序电流分配系数和零序电流分配系数,为故障点流入地的零序电流。
通常C1和C0数值相当,所以发生A相接地故障时,B、C相的电流突变量远小于A相的电流突变量。因此,计算得到的电流误差系数为:
而健全线的三相突变量电流满足如下关系:
计算得到的电流误差系数为:
r(Δia,Δib)=r(Δia,Δic)=r(Δib,Δic)=0 (4)
根据公式(2)和公式(4)的电流误差系数可以可靠地识别非弱馈系统的故障线路和健全线路。
对于弱馈系统,以一回线发生A相接地故障为例,故障线非弱馈侧的三相电流突变量满足公式(1),因而电流误差系数满足公式(2)。故障线弱馈侧的三相电压突变量关系如下:
其中,Zs1、Zs0分别为保护安装处背侧系统的正序和零序阻抗,ΔI 1为故障点流入地的正序电流。
分析可得,B、C相的电压突变量相等,且与A相的电压突变量反向。因此,电压误差系数为:
健全线两端的三相电流突变量满足公式(3),三相电压突变量关系如下:
因此,健全线两端的电流误差系数满足公式(4),而电压误差系数满足:
r(Δua,Δub)=r(Δua,Δuc)=r(Δub,Δuc)=0 (8)
综合公式(2)、公式(4)的电流误差系数及公式(6)和公式(8)的电压误差系数可以可靠地识别弱馈系统的故障线路和健全线路。
根据以上分析,综合电流误差系数和电压误差系数可以识别弱馈及非弱馈系统的故障线路和健全线路。
(6)根据综合误差系数判据选出健全线,并对健全线的零序方向元件予以闭锁,故障线路的零序方向元件不予闭锁。
根据实际公式推导结果,在各种不对称短路接地故障情况下,健全线两端的电流误差系数和电压误差系数均为0。对于非弱馈系统,故障线两端的电流误差系数中至少有两个数值远大于0;对于弱馈系统,故障线非弱馈侧的电流误差系数中至少有两个数值远大于0,弱馈侧的电压误差系数中至少有两个数值远大于0。因此,可以综合任意两个电流误差系数和任意两个电压误差系数构成综合误差系数判据,用于判别线路状态。
若选择计算A、B两相和B、C两相的电流误差系数和电压误差系数,则综合误差系数判据为:
上述综合误差系数判据中的四个条件全部满足的线路判定为健全线,否则判定为故障线。对于实际的同塔多回线路或者平行架设长线路,rset1和rset2的整定范围为(0,0.8)和(0,0.7),为保证判据的可靠性,可分别整定为0.4和0.3。
以上即为本发明的具体内容。
图3为非弱馈同塔双回线系统中一回线发生单相接地故障时,健全线路和故障线路L端的电流误差系数和电压误差系数波形。从图中可以看出,健全线L端的电流误差系数和电压误差系数值约为0,始终小于整定值。因此,综合误差系数判据成立,可靠判定该线路为健全线。故障线L端的电流误差系数中有一个数值远大于整定值0.4,综合误差系数判据不成立,可靠判定该线路为故障线。
图4为非弱馈同塔双回线系统中一回线发生单相接地故障时,健全线路和故障线路R端的电流误差系数和电压误差系数波形。从图中可以看出,健全线R端的电流误差系数和电压误差系数值约为0,始终小于整定值。因此,综合误差系数判据成立,可靠判定该线路为健全线。故障线R端的电流误差系数中有一个数值远大于整定值0.4,综合误差系数判据不成立,可靠判定该线路为故障线。
综合图3和图4可知,非弱馈系统中健全线两端的综合误差系数判据均成立,而故障线两端的综合误差系数判据均不成立。所以,采用综合误差系数判据能够可靠识别出健全线路,从而闭锁健全线两端的零序方向元件。
图5为弱馈同塔双回线系统中一回线发生单相接地故障时,健全线路和故障线路L端的电流误差系数和电压误差系数波形。从图中可以看出,健全线L端的电流误差系数和电压误差系数值约为0,始终小于整定值。因此,综合误差系数判据成立,可靠判定该线路为健全线。故障线L端(非弱馈端)的电流误差系数中有一个数值远大于整定值0.4,综合误差系数判据不成立,可靠判定该线路为故障线。
图6为弱馈同塔双回线系统中一回线发生单相接地故障时,健全线路和故障线路R端的电流误差系数和电压误差系数波形。从图中可以看出,健全线R端的电流误差系数和电压误差系数值约为0,始终小于整定值。因此,综合误差系数判据成立,可靠判定该线路为健全线。故障线R端(弱馈端)的电流误差系数值均小于整定值0.4,但电压误差系数中有一个数值远大于整定值0.3,所以综合误差系数判据不成立,可靠判定该线路为故障线。
综合图5和图6可知,弱馈系统中健全线两端的综合误差系数判据均成立,而故障线两端的综合误差系数判据均不成立。所以,采用综合误差系数判据能够可靠识别出健全线路,从而闭锁健全线两端的零序方向元件。
综合以上分析,本发明提出的零序方向元件防误动方法能够应用于非弱馈系统及弱馈系统,不受两端系统弱馈状态的影响,始终能够可靠识别健全线,并可靠闭锁其零序方向元件,达到防止零序方向元件误动的目的。