CN105207185A - 可防止线路连锁跳闸的广域后备保护方法 - Google Patents

Abstract

一种可防止线路连锁跳闸的广域后备保护方法，所述方法在各地距离Ⅲ段后备保护启动且未到达动作延时，由调度中心根据线路的正、负、零序电流、相间电压、相间电流和正序阻抗角计算线路的过负荷特征值，然后利用电流、电压判据配合识别延时来判断线路是发生了短路故障还是过负荷，若判定线路发生了过负荷，则向各地后备保护发送闭锁指令；若判定线路发生了故障，则向各地后备保护发送继续开放指令，各地后备保护装置根据调度中心的指令对距离Ⅲ段元件进行控制。本发明可在不影响后备保护装置原有的延时跳闸功能的前提下，有效防止后备保护装置因线路过负荷而误动，避免出现连锁跳闸事故，保证电力系统安全稳定运行。

Description

可防止线路连锁跳闸的广域后备保护方法

技术领域

本发明涉及一种能够在输电线路过负荷时，有效防止线路发生连锁跳闸事故的后备保护方法，属于输配电技术领域。

背景技术

目前，电力工业正稳步发展并取得辉煌成绩。然而与此同时，电网互联格局的逐渐形成使得电网结构日益复杂，电力系统逐渐逼近其极限运行状态，增大了运行控制的难度。在输电线路过负荷状态下，按照设计原则，距离保护后备段将在测量阻抗进入其动作区后切除过载线路，尤其是距离保护的Ⅲ段，由于无法区分故障与过负荷，因此难免在线路过载时出现误动作，使系统状态更加恶化，而且系统在振荡过程中发生过负荷时尚不能及时闭锁Ⅲ段元件，存在推动系统崩溃、引发严重级联跳闸事故的隐患。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种可防止线路连锁跳闸的广域后备保护方法，以避免线路在非故障情况下发生连锁跳闸，保证电力系统安全稳定运行。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种可防止线路连锁跳闸的广域后备保护方法，所述方法在各地距离Ⅲ段后备保护启动且未到达动作延时，由调度中心根据线路的正、负、零序电流、相间电压、相间电流和正序阻抗角计算线路的过负荷特征值，然后利用电流、电压判据配合识别延时来判断线路是发生了短路故障还是过负荷，若判定线路发生了过负荷，则向各地后备保护发送闭锁指令；若判定线路发生了故障，则向各地后备保护发送继续开放指令，各地后备保护装置根据调度中心的指令对距离Ⅲ段元件进行控制。

上述可防止线路连锁跳闸的广域后备保护方法，所述方法包括以下步骤：

a.各地距离Ⅲ段后备保护启动后，判断是否到达动作延时，若到达则发出跳闸指令，并向调度中心发送断路器状态信息，若未到达则进入步骤b；

b.调度中心计算第一过负荷特征值α和第二过负荷特征值β_ij：

$\mathrm{\α}=\left(\right|{\stackrel{\·}{I}}_{M2}|+|{\stackrel{\·}{I}}_{M0}\left|\right)/\left|{\stackrel{\·}{I}}_{M1}\right|$

式中，为流过某一距离III段保护的正序电流，

为流过该距离III段保护的负序电流，

为流过该距离III段保护的零序电流，

为该距离III段保护处的ij相间电压标幺值(基准值是电源电势)，ij＝ab,bc,ca，

为该距离III段保护处的ij相间电流，

为保护所在线路的正序阻抗角；

c.若α满足电流判据：α＞k₁，k₁为电流判据阈值，则判断线路发生了不对称故障，调度中心向各地后备保护装置发送继续开放距离Ⅲ段后备保护的指令，进入步骤f，否则进入步骤d；

d.若β满足电压判据：β_ij＜k₂，k₂为电压判据阈值，则判断线路发生了相间故障或系统振荡，调度中心发送继续开放距离Ⅲ段后备保护的指令到各地后备保护装置，进入步骤f，否则进入步骤e；

e.调度中心判断是否到达该广域后备保护方法的识别延时Δt，若未到达则返回步骤b；若到达则判断为线路过负荷，向各地后备保护装置发送闭锁保护指令；

f.各地开放保护后，调度中心监视断路器状态，若收到断路器跳闸信息则返回步骤b，进行新一轮过负荷闭锁流程；若未收到则判断是否收到距离Ⅲ段后备保护的返回信息，若未收到则进入步骤g；

g.判断是否收到距离Ⅲ段后备保护的返回信息，若未收到则继续监视断路器状态，返回步骤f；若收到返回信息则结束过负荷闭锁流程。

上述可防止线路连锁跳闸的广域后备保护方法，所述电流判据阈值k₁取值0.52。

上述可防止线路连锁跳闸的广域后备保护方法，所述电压判据阈值k₂取值0.7。

上述可防止线路连锁跳闸的广域后备保护方法，所述广域后备保护方法的识别延时Δt取值为0.61s。

本发明利用电流判据和电压判据判别后备保护启动的原因，并以此来决定是否闭锁后备保护。该方法可在不影响后备保护装置原有的延时跳闸功能的前提下，有效防止后备保护装置因线路过负荷而误动，避免出现连锁跳闸事故，保证电力系统安全稳定运行。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1为识别线路区内故障和过负荷的逻辑图；

图2为本发明的实施流程图，其中(a)为调度中心流程图；(b)为就地保护流程图。

图1中不等式条件满足时输出1，否则输出0。

文中各符号清单为：α为第一过负荷特征值，β_ij为第二过负荷特征值，分别表示流过某一距离III段保护的正序电流、负序电流和零序电流，为某一距离III段保护处的ij相间电压标幺值(基准值是电源电势)，ij＝ab,bc,ca， 为距离III段保护处的ij相间电流，为保护所在线路的正序阻抗角；k₁为电流判据阈值；k₂为电压判据阈值；Δt为识别延时。

具体实施方式

本发明在不改变距离后备保护原有的延时跳闸功能的基础上，通过调度中心和各地保护装置的配合，实现线路距离后备保护的Ⅲ段保护在线路过负荷状态下的及时闭锁，并且不因系统振荡而影响对过负荷情况的判断，即振荡过程中发生过负荷时距离Ⅲ段仍能被可靠闭锁，以避免其在非故障情况下误动作引发连锁跳闸，扩大事故范围。

本发明包括下列步骤：

(1)各地距离Ⅲ段后备保护启动后，首先判断是否到达动作延时，若到达则发出跳闸指令，并向调度中心发送断路器状态信息，若未到达则进入步骤(2)；

(2)调度中心根据线路的正、负、零序电流、正序电压和正序阻抗角来计算过第一负荷特征值α和第二负荷特征值β_ij；

(3)若α满足电流判据，则判断为发生不对称故障，调度中心发送继续开放距离Ⅲ段后备保护的指令到各地装置，进入步骤(6)，否则进入步骤(4)；

(4)若β满足电压判据，则判断为发生相间短路故障或系统振荡，调度中心发送继续开放距离Ⅲ段后备保护的指令到各地装置，进入步骤(6)，否则进入步骤(5)；

(5)调度中心判断是否到达该广域后备保护方法的识别延时Δt，若未到达则返回步骤(2)；若到达则判断为线路过负荷，发出闭锁保护的指令到各地装置；

(6)各地开放保护后，调度中心需要继续监视断路器状态，若收到断路器跳闸的信息则返回步骤(2)，进行新一轮过负荷闭锁流程；若未收到则进入步骤(7)；

(7)判断是否收到距离Ⅲ段后备保护的返回信息，若未收到则继续监视断路器状态，返回步骤(6)；若收到返回信息则结束过负荷闭锁流程。

距离Ⅲ段保护启动后，调度中心根据线路的正、负、零序电流、正序电压和正序阻抗角计算第一负荷特征值α和第二负荷特征值β_ij，并以此来区分距离Ⅲ段保护启动的原因是线路过负荷还是区内故障。其中α用于区分过负荷和不对称短路故障，计算公式是式中分别表示流过某一距离III段保护的各序电流，电流判据为α＞k₁，k₁为电流判据阈值，满足电流判据则判断线路发生了不对称故障；β_ij用于区分过负荷和相间短路故障，计算公式是式中为某一距离III段保护处的ij相间电压标幺值(基准值是电源电势)，ij＝ab,bc,ca， 为距离III段保护处的ij相间电流，为保护所在线路的正序阻抗角，电压判据为β_ij＜k₂，k₂为电压判据阈值，满足电压判据则判断线路发生了相间故障或系统振荡，k₁和k₂分别设为0.52、0.7。

若两个判据中在到达识别延时前至少满足一个，则认为发生故障，继续开放距离Ⅲ段保护；若直到识别延时两个判据仍都不满足，则判断为发生过负荷，闭锁保护防止其误动。识别延时Δt设为0.61s。

在到达识别延时Δt前，再次计算过负荷特征值α和β_ij并运用两判据判断，若两判据至少有一个满足则认为发生短路故障，由调度中心发送开放保护的指令；若直到到达识别延时Δt两个判据仍都不满足，则判断为线路发生过负荷，发送闭锁保护指令。

若判断为发生故障并开放距离Ⅲ段保护，故障线路切除后距离III段可能因发生过负荷而未返回，为避免其到达动作延时误切除非故障线路，调度中心在收到断路器跳闸的信息后，应根据变化后的网络拓扑和参数计算新的过负荷特征值，并再次判断过负荷是否发生，直到收到距离III段保护返回的信息。

本发明在不改变已有距离保护后备段的延时跳闸功能以及靠动作延时躲过系统振荡特性的前提下，通过调度中心和各地保护装置的配合，实现线路距离后备保护的Ⅲ段保护，无论振荡与否，发生区内故障时被继续开放，而发生过负荷时被及时闭锁，以避免其在非故障情况下误动作引发连锁跳闸，扩大事故范围，从而使距离保护后备段能够更好地发挥保障电网安全稳定运行的重要作用。本方法可靠性较高，能正确区分不同的系统运行方式、故障位置和过渡电阻下的故障与过负荷情况，而且计算量小，能适应拥有庞大数量节点的电网。

Claims (5)

1.一种可防止线路连锁跳闸的广域后备保护方法，其特征是，所述方法在各地距离Ⅲ段后备保护启动且未到达动作延时，由调度中心根据线路的正、负、零序电流、相间电压、相间电流和正序阻抗角计算线路的过负荷特征值，然后利用电流、电压判据配合识别延时来判断线路是发生了短路故障还是过负荷，若判定线路发生了过负荷，则向各地后备保护发送闭锁指令；若判定线路发生了故障，则向各地后备保护发送继续开放指令，各地后备保护装置根据调度中心的指令对距离Ⅲ段元件进行控制。

2.根据权利要求1所述的可防止线路连锁跳闸的广域后备保护方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：

a.各地距离Ⅲ段后备保护启动后，判断是否到达动作延时，若到达则发出跳闸指令，并向调度中心发送断路器状态信息，若未到达则进入步骤b；

b.调度中心计算第一过负荷特征值α和第二过负荷特征值β_ij：

$\mathrm{\α}=\left(\right|{\stackrel{\·}{I}}_{M2}|+|{\stackrel{\·}{I}}_{M0}\left|\right)/\left|{\stackrel{\·}{I}}_{M1}\right|$

式中，为流过某一距离III段保护的正序电流，

为流过该距离III段保护的负序电流，

为流过该距离III段保护的零序电流，

为该距离III段保护处的ij相间电压标幺值(基准值是电源电势)，ij＝ab,bc,ca，

为该距离III段保护处的ij相间电流，

为保护所在线路的正序阻抗角；

c.若α满足电流判据：α＞k₁，k₁为电流判据阈值，则判断线路发生了不对称故障，调度中心向各地后备保护装置发送继续开放距离Ⅲ段后备保护的指令，进入步骤f，否则进入步骤d；

d.若β满足电压判据：β_ij＜k₂，k₂为电压判据阈值，则判断线路发生了相间故障或系统振荡，调度中心发送继续开放距离Ⅲ段后备保护的指令到各地后备保护装置，进入步骤f，否则进入步骤e；

e.调度中心判断是否到达该广域后备保护方法的识别延时Δt，若未到达则返回步骤b；若到达则判断为线路过负荷，向各地后备保护装置发送闭锁保护指令；

f.各地开放保护后，调度中心监视断路器状态，若收到断路器跳闸信息则返回步骤b，进行新一轮过负荷闭锁流程；若未收到则进入步骤g；

g.判断是否收到距离Ⅲ段后备保护的返回信息，若未收到则继续监视断路器状态，返回步骤f；若收到返回信息则结束过负荷闭锁流程。

3.根据权利要求2所述的可防止线路连锁跳闸的广域后备保护方法，其特征是，所述电流判据阈值k₁取值0.52。

4.根据权利要求3所述的可防止线路连锁跳闸的广域后备保护方法，其特征是，所述电压判据阈值k₂取值0.7。

5.根据权利要求4所述的可防止线路连锁跳闸的广域后备保护方法，其特征是，所述广域后备保护方法的识别延时Δt取值为0.61s。