CN105244857B - 防止电网距离保护先启动后失压误动的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防止电网距离保护先启动后失压误动的方法，用于在电网中的距离保护装置启动后，判断是否在一段时间范围内又发生电压互感器断线，从而防止误动，该方法为：连续n个采样点满足以下判据：①任意一相的电压突变量大于设定的电压突变门槛值；②利用半周算法计算的三相电压均小于2V；③20ms内三相电流突变量均大于距离保护装置的启动定值；④零序电流或负序电流大于设定的电流门槛值；则判定在发生正方向区外不对称故障后的一段时间范围内又发生电压互感器断线；根据判定结果来防止距离保护装置误动。通过本方法可以在距离保护装置由于正方向区外不对称故障而启动后，判断是否在短时间内相继发生电压互感器断线，进而避免距离保护误动。
Description
技术领域
本发明属于电网调度控制领域，具体涉及一种在电网的距离保护装置启动后用来防止电压互感器断线导致误动的方法。
背景技术
距离保护是以电流为动作量，电压为制动量的欠量式保护。在电压互感器断线后失去电压制动量时，测量阻抗趋向于零，距离保护将在区外穿越故障电流或负荷电流作用下误动。目前距离保护广泛采用的防止误动的方法是进行电压互感器断线失压判别，通常用三相电压向量和不为零来检测一相或两相电压互感器断线；用正序电压低的方法来检测三相电压互感器断线，一般延时1-2s闭锁保护并发出告警信号，且一般都是自恢复的。上述判据的前提是保护装置不启动。目前普遍认为一旦系统发生故障，启动元件启动后就不再判电压互感器断线，因为任何一种故障都是有电压互感器断线特征的，不考虑系统故障与电压互感器断线同时发生的情况。
然而，实际运行情况表明，系统故障与电压互感器断线绝对同时发生的可能性很小，但是由于系统故障的诱因导致在短时间内(20ms后)相继发生电压互感器断线的事故却已多次出现，且使得同母线运行的多回线路距离保护误动，严重威胁系统安全运行。即便如此也不得防范系统故障与电压互感器断线在20ms之内同时发生的情况。
距离保护先启动后电压互感器断线保护误动的情况分析如下：
1、如图1所示双母线接线变电站，线路1、2、3、4均为系统联络线，双母线并列运行，当Ⅰ母线电压互感器检修时，一般的运行方法是将两组母线电压互感器二次电压回路并列，使得线路1、2、3、4的距离保护全部使用Ⅱ母线电压互感器二次电压。但此时若Ⅱ母线发生故障，线路1、2、3、4距离保护都会启动，当母线保护动作切除Ⅱ母线所有元件，将导致Ⅰ母线上线路1、2的距离保护在启动后失去测量电压，由于保护装置启动展宽时间一般在5-7s，此时在负荷电流作用下线路1、2的距离保护均存在误动可能，存在导致全站失电的风险。同理，若故障点在线路1或线路2出线上，但出线断路器拒动时，也将导致同样的后果。
2、间隙性的电压互感器断线也将导致线路距离保护在先启动后失压的情况下误动。现场经常会遇到电压二次回路接线螺丝松动或二次线接触不良导致的电压互感器断线，有时这种断线现象时有时无，间隙性发生，若此时区外发生故障，距离保护启动后再间隙性发生电压互感器断线，则相关的线路距离保护将在穿越性质的短路电流作用下误动，即便区外故障被切除，保护装置启动展宽期间，在负荷电流作用下间隙性的电压互感器断线仍然使得距离保护存在误动的风险。
3、母线电压互感器二次电压回路一般均需设置防止电压互感器二次向一次反充电的电压重动回路，该回路一般用电压互感器刀闸常开辅助接点驱动重动中间继电器实现，当电压互感器退出运行，一次刀闸打开时，继电器释放，二次电压回路与电压互感器断开；当电压互感器投入运行，一次刀闸合上，该重动继电器励磁，二次电压回路自动接入电压互感器二次侧。重动继电器工作电源使用变电站直流系统的电源。该电源回路的运行可靠性直接关系到使用母线电压互感器电压的保护设备运行的可靠性，距离保护首当其冲。实际运行中多次发生电压重动回路的直流工作电源在一次系统发生故障后相继失去，主要原因，有的是一次系统故障后直流信号回路故障导致的直流空开越级跳闸，有的是系统故障时的外部干扰导致的直流空开跳闸，有的是系统故障后直流系统蓄电池浮充电源失去，蓄电池断路导致的直流电源失去。一次系统故障成为二次直流系统失电的直接诱因，此种情况下同母线运行的距离保护全部存在误动的风险，2007年某特大型城市市区一220kV变电站全站失电，其原因就是站内110kV系统故障后直流信号回路短路导致直流空越级跳闸，使得220kV的电压互感器二次重动电源失去后，四回220kV电源线路的距离保护在启动后失去测量电压，在负荷电流作用下相继跳闸所致。事故负荷损失严重，教训惨痛。
综上所述，距离保护先启动后失去测量电压的情况虽然发生的概率不算太大，但是一旦发生往往是同母线运行的多条线路距离保护的相继误动，存在全站失电的风险，后果严重威胁系统安全。因此很有必要在保护原理上着手进行防范，有必要提出对距离保护电压互感器断线判据进行完善，使得距离保护在启动后继续对电压互感器断线进行判别，防止区外故障时距离保护误动。
发明内容
本发明的目的是提供一种针对电网中的距离保护装置由于正方向区外不对称故障而启动后，防止由于同时(较短时间内)又发生电压互感器断线而导致误动的方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种防止电网距离保护先启动后失压误动的方法，用于在电网中的距离保护装置由于正方向区外不对称故障而启动后，判断是否在发生所述的正方向区外不对称故障后的一段时间范围内又发生电压互感器断线，从而防止所述的距离保护装置误动，该方法为：连续n个采样点满足以下判据：
①任意一相的电压突变量大于设定的电压突变门槛值；
②利用半周算法计算的三相电压均小于2V；
③20ms内任一相电流突变量均大于所述的距离保护装置的启动定值；
④零序电流或负序电流大于设定的电流门槛值；
其中n为正整数；
则判定在发生所述的正方向区外不对称故障后的一段时间范围内又发生电压互感器断线；
根据判定结果来防止所述的距离保护装置误动。
所述的电压突变门槛值大于最小振荡周期时的电压突变量。
所述的最小振荡周期为200ms。
进一步的，所述的电压突变门槛值为所述的最小振荡周期时的电压突变量与浮动门槛之和。
进一步的，所述的电压突变门槛值在所述的最小振荡周期时的电压突变量与浮动门槛之和的基础上增加设定裕度形成。
所述的电压突变门槛值为0.4Un，其中Un为电压额定值。
所述的电流门槛值为0.04倍额定电流与1/8倍正序电流中的较大值。
所述的一段时间范围为20ms。。
n取值为3。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：通过本方法可以在距离保护装置由于正方向区外不对称故障而启动后，判断是否在短时间内相继发生电压互感器断线，进而避免距离保护误动，提高系统的安全性。
附图说明
附图1为双母线接线变电站的接线示意图。
附图2为本发明的方法的判据原理框图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：一种防止电网距离保护先启动后失压误动的方法，该方法用于在电网中的距离保护装置由于正方向区外不对称故障而启动后，判断是否在发生正方向区外不对称故障后的一段时间范围内又发生电压互感器断线，从而防止距离保护装置误动。上述一段时间范围通常为20ms，故通常也称发生正方向区外不对称故障同时又发生电压互感器断线，由此将导致失压。
具体的，该方法为：连续n个(n为正整数，通常取3即可)采样点满足以下判据，即判定在发生正方向区外不对称故障后的短时间内又发生电压互感器断线，进而可以根据判定结果来防止距离保护装置误动。
判据包括以下四项条件，需同时满足：
①任意一相的电压突变量大于设定的电压突变门槛值；
②利用半周算法计算的三相电压均小于2V；
③20ms内任一相电流突变量均大于距离保护装置的启动定值；
④零序电流或负序电流大于设定的电流门槛值。
第①项判据条件：发生三相电压互感器断线时，电压会有一定的突变量，而且会较大，同时为了防止振荡过程中由于电压突变门槛值取得过低导致误判，所以电压突变门槛值要大于最小振荡周期时的电压突变量。系统振荡周期按照最小200ms考虑，当保护安装处位于振荡中心时候，电压突变量|U(t)-U(t-T)|才会有最大值。U(t)是以200ms为周期的正弦波形，T为20ms。则
根据和差化积公式
由上述公式可以看出来，当t＝10时，电压突变量有最大值。
增加浮动门槛后，一周波内的电压的最大突变量为：
由上述公式可以看出来，当t＝70时，电压突变量有最大值
考虑到门槛放一定的裕度，所以门槛值取0.4Un，同时考虑到有可能区外已经发生一相或两相故障的情况下，再发生三相电压互感器断线时，仅健全相的电压存在突变量，因此该判据当检测到三相电压任意一相电压突变量满足条件。
第②项判据条件：当发生电压互感器断线时，一周波内能感受到电压的突变量，但是基于全周傅氏算法傅氏窗的原因，电压傅氏值还不能降为0，如用半周算法，则在电压互感器断线后的10ms后，计算的电压傅氏值为0，所以利用半波算法计算的三相电压傅氏值。以三相电压稳态幅值小于2V，作为电压互感器发生三相失压的条件。
第③项判据条件：由于该条件考虑发生不对称故障的同时发生电压互感器二次电压回路断线，因此在电压有突变量的同时电流也会有变化量，所以增加了20ms之内任一相电流突变量大于启动定值的条件。
第④项判据条件：由于该判据的前提是区外发生不对称故障，而三相电压同时小于2V是三相短路特征，三相短路应该没有零序电流I0或负序电流I2，若此时出现零序电流I0或负序电流I2，则认为是不对称短路又发生电压互感器三相断线。门槛值可以取0.04倍额定电流In与1/8正序电流I1中的较大值。
当以上四个条件均满足时，且持续三个采样点，就可以判别为在发生正方向区外不对称故障后的短时间内又发生电压互感器断线，如附图2所示。
通过上述方法在距离保护启动的过程中，如果判别发生了电压互感器断线，则闭锁距离保护，而且整个启动过程中不再进行电压互感器断线的判别，直到保护整组复归之后，再用常规的电压互感器断线判据继续进行电压互感器断线的判别。
当前，以光纤分相电流差动保护为主导的纵联保护是高压输电线路的主保护，是电网安全稳定运行的重要保证。作为后备保护的阶段式距离、零序保护又是高压输电线路保护必要的补充，只有提高后备保护的可靠性，才能体现出主保护的强大优势，对保障电网安全运行意义重大。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种防止电网距离保护先启动后失压误动的方法，用于在电网中的距离保护装置由于正方向区外不对称故障而启动后，判断是否在发生所述的正方向区外不对称故障后的一段时间范围内又发生电压互感器断线，从而防止所述的距离保护装置误动，所述的一段时间范围为20ms，其特征在于：该方法为：连续n个采样点满足以下判据：
①任意一相的电压突变量大于设定的电压突变门槛值；
②利用半周算法计算的三相电压均小于2V；
③20ms内任一相电流突变量均大于所述的距离保护装置的启动定值；
④零序电流或负序电流大于设定的电流门槛值；
其中n为正整数；
则判定在发生所述的正方向区外不对称故障后的一段时间范围内又发生电压互感器断线；
根据判定结果来防止所述的距离保护装置误动。
2.根据权利要求1所述的防止电网距离保护先启动后失压误动的方法，其特征在于：所述的电压突变门槛值大于最小振荡周期时的电压突变量。
3.根据权利要求2所述的防止电网距离保护先启动后失压误动的方法，其特征在于：所述的最小振荡周期为200ms。
4.根据权利要求2所述的防止电网距离保护先启动后失压误动的方法，其特征在于：所述的电压突变门槛值为所述的最小振荡周期时的电压突变量与浮动门槛之和。
5.根据权利要求2所述的防止电网距离保护先启动后失压误动的方法，其特征在于：所述的电压突变门槛值在所述的最小振荡周期时的电压突变量与浮动门槛之和的基础上增加设定裕度形成。
6.根据权利要求5所述的防止电网距离保护先启动后失压误动的方法，其特征在于：所述的电压突变门槛值为0.4Un，其中Un为电压额定值。
7.根据权利要求1所述的防止电网距离保护先启动后失压误动的方法，其特征在于：所述的电流门槛值为0.04倍额定电流与1/8倍正序电流中的较大值。
8.根据权利要求1所述的防止电网距离保护先启动后失压误动的方法，其特征在于：n取值为3。
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