CN104795806B - 一种用于输电线路的自适应距离保护方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于输电线路的自适应距离保护方法及其装置，其中该自适应距离保护方法包括：步骤(1)数据采集单元实时采集输电线路上的电压信号经电压互感器传送至A/D转换器；数据采集单元实时采集输电线路上的电流信号经电流/电压转换器传送至A/D转换器；步骤(2)A/D转换器数据将接收的模拟电压信号和电流信号均转化为数字量；步骤(3)数字量的电压信号和电流信号传送至上位机，计算测量阻抗；步骤(4)判断输电线路上的阻抗继电器是否输出动作信号；当测量阻抗Z_m满足|Z_m‑0.5Z_set|≤|0.5Z_set|时，阻抗继电器经过自适应延时单元的延时输出动作信号；否则，阻抗继电器输出不动作信号，其中，Z_set为整定阻抗。

Description

一种用于输电线路的自适应距离保护方法及其装置

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种用于输电线路的自适应距离保护方法及其装置。

背景技术

距离保护在输电线路保护中有广泛应用，阻抗继电器是距离保护中的测量元件。阻抗继电器反应电力系统输电线路短路点的距离，短路点落在保护区内，阻抗继电器的动作；否则，不动作。阻抗继电器动作后经时间元件的延时，然后发出跳闸指令。

现有距离保护都是定延时工作的，即短路点只要是落在保护区内，不论短路点远近，阻抗继电器的动作时间都是固定的，时间元件的延时也是固定的，称为定延时距离保护。这种定延时距离保护的特点是：(1)测量元件与时间元件是分开的，测量元件是速动的，测量元件动作信号送至时间元件，经时间元件延时后出口；时间元件的延时是固定和明确的，其中时间元件指的是延时单元。(2)不论输入量超过动作值多少，都按事先设定值延时。(3)短路点近，对电力系统的危害大；短路点远，对电力系统的危害小。

然而，目前缺乏一种自适应距离保护方法，也就是说距离保护能够根据短路点的远近自动调节动作时间，短路点近，距离保护动作速度快；短路点远，距离保护动作速度慢；通过自适应距离保护来提高距离保护的性能。

发明内容

为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种用于输电线路的自适应距离保护方法及其装置。

本发明采用以下技术方案：

一种用于输电线路的自适应距离保护方法，包括：

步骤(1)：数据采集单元实时采集输电线路上的电压信号经电压互感器传送至A/D转换器；数据采集单元实时采集输电线路上的电流信号经电流/电压转换器传送至A/D转换器；

步骤(2)：A/D转换器将实时接收的输电线路上的模拟电压信号和电流信号均转化为数字量；

步骤(3)：数字量的电压信号和电流信号传送至上位机，计算测量阻抗Z_m：

步骤(4)：判断输电线路上的阻抗继电器是否输出动作信号；

当测量阻抗Z_m满足|Z_m-0.5Z_set|≤|0.5Z_set|时，阻抗继电器经过自适应延时单元的延时输出动作信号；否则，阻抗继电器输出不动作信号，其中，Z_set为整定阻抗。

所述自适应延时单元的延时时间符合设定的自适应动作特性曲线：

其中，X_set为整定阻抗值的虚部；X_m为测量阻抗值Z_m的虚部；t为动作延时，k₁为第1整定系数，R为第2整定系数，T_set为时间整定系数。

所述自适应延时单元的延时时间t符合设定的自适应动作特性曲线中的参数k₁的取值范围为0.1～100；第2整定系数R的取值范围为0.01～3；时间整定系数T_set的取值范围为1～2。所述阻抗继电器为向圆阻抗继电器。

一种用于输电线路的自适应距离保护方法的装置，包括：

数据采集单元，其实时采集输电线路上的电压信号和电流信号；

电压互感器，其接收传输电线路上的电压信号并将输出信号送至A/D转换器；

电流/电压转换器，其接收传输电线路上的电流信号并将输出信号送至A/D转换器；

所述A/D转换器将实时接收的输电线路上的电压信号和电流信号均转化为数字量，并传送至上位机来计算得到测量阻抗Z_m；当测量阻抗Z_m满足|Z_m-0.5Z_set|≤|0.5Z_set|时，阻抗继电器经过自适应延时单元的延时输出动作信号；否则，阻抗继电器输出不动作信号，其中Z_set为整定阻抗。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的自适应距离保护能够根据短路点的远近自动调节动作时间，短路点近，距离保护动作速度快；短路点远，距离保护动作速度慢，提高了距离保护的性能；

(2)本发明的自适应距离保护装置和工作方法简单，可靠性高；故障越严重，距离保护动作速度越快；减小了严重故障对输电线路的损害。

附图说明

图1表示自适应距离保护装置示意图。

其中，1.电压互感器，2.电流/电压转换器，3.A/D转换器，4.上位机。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

一种用于输电线路的自适应距离保护方法，包括：

步骤(1)：数据采集单元实时采集输电线路上的电压信号经电压互感器传送至A/D转换器；数据采集单元实时采集输电线路上的电流信号经电流/电压转换器传送至A/D转换器；

步骤(2)：A/D转换器数据将接收到的电线路上的模拟电压信号和电流信号均转化为数字量；

步骤(3)：数字量的电压信号和电流信号传送至上位机，计算测量阻抗Z_m：

其中，R_m表示测量阻抗Z_m的实部；X_m表示测量阻抗Z_m的虚部；根据公知常识可知，测量阻抗Z_m的虚部X_m与短路点距离成正比，X_m越小，短路点越近；反之，越远。

步骤(4)：判断输电线路上的阻抗继电器是否输出动作信号；

当测量阻抗Z_m满足|Z_m-0.5Z_set|≤|0.5Z_set|时，阻抗继电器经过自适应延时单元的延时输出动作信号；否则，阻抗继电器输出不动作信号，其中，Z_set为整定阻抗，Z_set＝R_set+jX_set，R_set表示整定阻抗Z_set的实部；X_set表示整定阻抗Z_set的虚部。

所述阻抗继电器可以选用向圆阻抗继电器。

所述自适应延时单元的延时时间符合设定的自适应动作特性曲线：

其中，X_set为整定阻抗值的虚部；X_m为测量阻抗值Z_m的虚部；t为动作延时，k₁为第1整定系数，R为第2整定系数，T_set为时间整定系数。k₁，R，T_set根据实际需要可取任意实数。

经验表明，以下取值可有较好特性：

k₁的取值范围为0.1～100；R的取值范围为0.01～3；T_set的取值范围为1～2。

如图1所示，一种用于输电线路的自适应距离保护方法的装置，包括：数据采集单元，其实时采集输电线路上的电压信号和电流信号；电压互感器1，其接收传输电线路上的电压信号并将输出信号送至A/D转换器3；电流/电压转换器2，其接收传输电线路上的电流信号并将输出信号送至A/D转换器3；

所述A/D转换器3将实时接收的输电线路上的电压信号和电流信号均转化为数字量，并传送至上位机4来计算得到测量阻抗Z_m；当测量阻抗Z_m满足|Z_m-0.5Z_set|≤|0.5Z_set|时，阻抗继电器经过自适应延时单元的延时输出动作信号；否则，阻抗继电器输出不动作信号，其中Z_set为整定阻抗。

自适应距离保护的特点为：输电线路发生短路，短路距离远，对电力设备与电力系统的危害小，距离保护的动作延时可以适当延长，以提高继电保护的动作可靠性；短路距离近，对输电线路与电力系统的危害越大，继电保护的动作速度应该越快，以提高电力系统的安全性。而且本发明自适应距离保护的自适应动作特性曲线函数符合该特点，具有较好的继电保护特性。

城市供电馈线，线路串联较多。定延时距离保护动作延时按阶梯原则整定，线路串联越多，阶梯越多，动作延时越长。对于这样的系统，选用自适应距离保护，可提高保护的动作速度。自适应距离保护按距离保护III段阻抗值整定。当短路点远离电源，自适应距离保护的动作延时自动加长。越靠近短路点，自适应距离保护动作延时就越短。保证最靠近短路点的自适应距离保护最先跳闸，切断短路电流，使未达到动作延时的其他保护返回。达到继电保护选择性要求。可见，在保证选择性的前提下，自适应距离保护可以获得比定延时距离保护更快的速度。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种用于输电线路的自适应距离保护方法，其特征在于，包括：

步骤(1)：数据采集单元实时采集输电线路上的电压信号经电压互感器传送至A/D转换器；数据采集单元实时采集输电线路上的电流信号经电流/电压转换器传送至A/D转换器；

步骤(2)：A/D转换器将实时接收的输电线路上的模拟电压信号和电流信号均转化为数字量；

步骤(3)：数字量的电压信号和电流信号传送至上位机，计算测量阻抗Z_m：

步骤(4)：判断输电线路上的阻抗继电器是否输出动作信号；

当测量阻抗Z_m满足|Z_m-0.5Z_set|≤|0.5Z_set|时，阻抗继电器经过自适应延时单元的延时输出动作信号；否则，阻抗继电器输出不动作信号，其中，Z_set为整定阻抗；

所述自适应延时单元的延时时间t符合设定的自适应动作特性曲线为：

$t=\frac{k_1{T}_{set}}{{\[\left|X_{set}\right|/\left|X_m\right|\]}^R-1}$

其中，X_set为整定阻抗值的虚部；X_m为测量阻抗值Z_m的虚部；k₁为第1整定系数，R为第2整定系数，T_set为时间整定系数。

2.如权利要求1所述的一种用于输电线路的自适应距离保护方法，其特征在于，所述自适应延时单元的延时时间t符合设定的自适应动作特性曲线中的参数k₁的取值范围为0.1～100；第2整定系数R的取值范围为0.01～3；时间整定系数T_set的取值范围为1～2。

3.如权利要求1所述的一种用于输电线路的自适应距离保护方法，其特征在于，所述阻抗继电器为方向圆阻抗继电器。

4.一种如权利要求1所述的用于输电线路的自适应距离保护方法的装置，其特征在于，包括：

数据采集单元，其实时采集输电线路上的电压信号和电流信号；

电压互感器，其接收传输电线路上的电压信号并将输出信号送至A/D转换器；

电流/电压转换器，其接收传输电线路上的电流信号并将输出信号送至A/D转换器；

所述A/D转换器将实时接收的输电线路上的电压信号和电流信号均转化为数字量，并传送至上位机来计算得到测量阻抗Z_m；当测量阻抗Z_m满足|Z_m-0.5Z_set|≤|0.5Z_set|时，阻抗继电器经过自适应延时单元的延时t输出动作信号；否则，阻抗继电器输出不动作信号，其中Z_set为整定阻抗。

5.如权利要求4所述的一种用于输电线路的自适应距离保护方法的装置，其特征在于，所述自适应延时单元的延时时间符合设定的自适应动作特性曲线：

$t=\frac{k_1{T}_{set}}{{\[\left|X_{set}\right|/\left|X_m\right|\]}^R-1}$

其中，X_set为整定阻抗值的虚部；X_m为测量阻抗值Z_m的虚部；t为动作延时，k₁为第1整定系数，R为第2整定系数，T_set为时间整定系数。

6.如权利要求5所述的一种用于输电线路的自适应距离保护方法的装置，其特征在于，所述自适应延时单元的延时时间t符合设定的自适应动作特性曲线中的参数k₁的取值范围为0.1～100；第2整定系数R的取值范围为0.01～3；时间整定系数T_set的取值范围为1～2。

7.如权利要求4所述的一种用于输电线路的自适应距离保护方法的装置，其特征在于，所述阻抗继电器为向圆阻抗继电器。