CN105301369A - 一种母线保护复合电压闭锁功能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种母线保护复合电压闭锁功能测试方法，属于电力系统保护技术领域。本发明根据母线保护复合电压定值设定复合电压中的正序低电压、负序过电压和零序过电压的序分量；运用对称分量原理，分配三相电压幅值、相角，使不同序分量成分对保护逻辑行为不相互干扰；推算出符合实验要求特征的故障量，根据该故障量对母线保护复合电压闭锁功能进行测试。本发明根据母线保护规范要求，无需修改复合电压序分量定值，运用对称分量原理分配三相电压幅值、相角，使不同序分量成份对保护逻辑行为不相互干扰，推算出符合试验要求特征的故障量，完成了保护性能测试验证，提高了现场保护装置试验效率。

Description

一种母线保护复合电压闭锁功能测试方法

技术领域

本发明涉及一种母线保护复合电压闭锁功能测试方法，属于电力系统保护技术领域。

背景技术

母线保护是电力系统继电保护的重要组成部分，母线是电力系统的重要设备，在整个输配电过程中起着非常重要的作用。母线故障是电力系统中非常严重的故障，它直接影响母线上所连接的所有设备的安全可靠运行，可能会导致大面积事故停电或设备的严重损坏，引起系统稳定的破环，对于整个电力系统的危害极大。对着电力系统技术的不断发展，电网电压等级的不断升高，对母线保护的快速性、灵敏性、可靠性、选择性的要求也越来越高。

为提高保护动作的可靠性，防止CT断线或电流突变等不利因素影响引起保护误动作，在母差保护逻辑关系中，引入母线电压这个条件来闭锁母线差动或失灵。母线保护新六统一规范要求：用于差动保护的电压闭锁元件中相低电压、负序、零序电压定值为40V、4V、6V，分别固定在保护中，不能整定。由于复合电压中的正序低电压、负序电压、零序电压为或逻辑，不能整定，如果分别测试验证复合电压序分量闭锁功能，十分不方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种母线保护复合电压闭锁功能测试方法，以提高现场保护装置试验效率。

本发明为解决上述技术问题提供了一种母线保护复合电压闭锁功能测试方法，该测试方法包括以下步骤：

1)根据母线保护复合电压定值设定复合电压中的正序低电压、负序过电压和零序过电压的序分量；

2)运用对称分量原理，分配三相电压幅值、相角，使不同序分量成分对保护逻辑行为不相互干扰；

3)推算出符合实验要求特征的故障量，根据该故障量对母线保护复合电压闭锁功能进行测试。

所述步骤1)中用于差动保护的电压闭锁元件中设定的复合电压中正序低电压、负序过电压和零序过电压的序分量分别为40V、4V、6V。

所述的步骤2)中分配的三相电压大小相等，相位差相同，转速相同，正序中三个向量A、B、C按顺时针方向排序，负序中三个向量A、B、C按逆时针方向排序，零序中三个向量A、B、C相位差是0°或360°。

4.根据权利要求3所述的母线保护复合电压闭锁功能测试方法，其特征在于，所述差动保护电压闭锁保护中测试正序分量闭锁功能时，正相序三相电压加57.7V，施加的故障量从大于40V降低至定值即可。

所述差动保护电压闭锁保护中测试负序分量闭锁功能时，正相序三相电压加57.7V，施加的故障量为：

其中为施加的A相电压故障量，为施加的B相电压故障量，为施加的C相电压故障量。

所述差动保护电压闭锁保护中测量零序分量闭锁功能时，正相序三相电压加57.7V，施加的故障量为：

或63.7*e^j0°

其中为施加的A相电压故障量，为施加的B相电压故障量，为施加的C相电压故障量。

所述用于差动保护的电压闭锁元件中相低电压、负序、零序电压逻辑试验验证时，不同序分量应相互干扰。

所述母线保护复合电压闭锁元件含母线各相低电压、负序电压(U₂)、零序电压(3U₀)元件，各元件并行工作，构成或门关系，判据如下：

U_φ＜U_s

U₂＞U_2s

3U₀＞U_0s

其中，U_φ为母线相电压； $U_2=\frac{1}{3}\left|{\stackrel{\·}{U}}_A+a^2{\stackrel{\·}{U}}_B+a{\stackrel{\·}{U}}_C\right|,3U_0=\left|{\stackrel{\·}{U}}_A+{\stackrel{\·}{U}}_B+{\stackrel{\·}{U}}_C\right|,$ U_s、U_2s、U_0s是用于差动保护的电压闭锁元件，分别是相低电压、负序、零序电压定值，以上三个判据为或逻辑，任一个动作时，电压闭锁元件开放。

本发明的有益效果是:本发明根据母线保护复合电压定值设定复合电压中的正序低电压、负序过电压和零序过电压的序分量；运用对称分量原理，分配三相电压幅值、相角，使不同序分量成分对保护逻辑行为不相互干扰；推算出符合实验要求特征的故障量，根据该故障量对母线保护复合电压闭锁功能进行测试。本发明根据母线保护规范要求，无需修改复合电压序分量定值，运用对称分量原理分配三相电压幅值、相角，使不同序分量成份对保护逻辑行为不相互干扰，推算出的故障量符合试验要求特征，能够完成保护性能测试验证，提高了现场保护装置试验效率。

附图说明

图1是本发明实施例中母线保护复合电压闭锁功能测试接线图；

图2是本发明实施例中序分量计算工具截图；

图3是本发明实施例中测试负序电压分量时的向量示意图；

图4是本发明实施例中测试零序电压分量时的向量示意图(1)；

图5是本发明实施例中测试零序电压分量时的向量示意图(2)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

本发明首先根据母线保护复合电压定值估算复合电压中的正序低电压、负序过电压和零序过电压的序分量；然后运用对称分量原理，分配三相电压幅值、相角，使不同序分量成分对保护逻辑行为不相互干扰；推算出符合实验要求特征的故障量，根据该故障量对母线保护复合电压闭锁功能进行测试。下面对该方法的具体实施过程进行详细说明。

1.根据母线保护复合电压定值设定复合电压中的正序低电压、负序过电压和零序过电压的序分量。

本实施例中用于差动保护的电压闭锁元件中正序低电压、负序、零序电压定值分别为40V、4V、6V，分别固定在保护中，不能整定。

为提高保护动作的可靠性，防止CT断线或电流突变等不利因素影响引起保护误动作，在母差保护逻辑关系中，引入母线电压这个条件来闭锁母线差动或失灵，本实施例中母线保护复合电压闭锁功能测试接线如图1所示。

复合电压闭锁元件动作判据为：3U₀≥U_0bsU₂≥U_2bs。其中为相电压，3U₀＝U_a+U_b+U_c为三倍零序电压(自产),U₂为负序电压；U_bs为相电压闭锁定值(固定为40V)，U_0bs和U_2bs分别为零序、负序电压闭锁定值，分别固定位6V、4V。以上三个判据为或逻辑，任一个动作时，电压闭锁元件开放。

2.运用对称分量原理，分配三相电压幅值、相角，使不同序分量成分对保护逻辑行为不相互干扰。

对于三相系统，发生系统故障时，任何一个不对称故障量都可以分解成正序对称分量、负序对称分量和零序分量的叠加。序分量关系公式如下：

$\stackrel{\·}{F}={\stackrel{\·}{F}}_{\left(1\right)}+{\stackrel{\·}{F}}_{\left(2\right)}+{\stackrel{\·}{F}}_{\left(0\right)}$

对称分量即三相大小相等、相位差相同，转速相同，正序中三个向量a、b、c按顺时针方向排序。负序中三个向量a、b、c按逆时针方向排序。零序中三个向量a、b、c相位差是0°(360°)。

旋转因子为：

序分量转换公式为：

${\stackrel{\·}{F}}_a={\stackrel{\·}{F}}_{a\left(1\right)}+{\stackrel{\·}{F}}_{a\left(2\right)}+{\stackrel{\·}{F}}_{a\left(0\right)}$

${\stackrel{\·}{F}}_b={\mathrm{\α}}^2{\stackrel{\·}{F}}_{a\left(1\right)}+\mathrm{\α}{\stackrel{\·}{F}}_{a\left(2\right)}+{\stackrel{\·}{F}}_{a\left(0\right)}$

${\stackrel{\·}{F}}_c=\mathrm{\α}{\stackrel{\·}{F}}_{a\left(1\right)}+{\mathrm{\α}}^2{\stackrel{\·}{F}}_{a\left(2\right)}+{\stackrel{\·}{F}}_{a\left(0\right)}$

序分量转换公式为：

$\left[\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{F}}_a\\ {\stackrel{\·}{F}}_b\\ {\stackrel{\·}{F}}_c\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 1\\ a^2& a& 1\\ a& a^2& 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{F}}_{a\left(1\right)}\\ {\stackrel{\·}{F}}_{a\left(2\right)}\\ {\stackrel{\·}{F}}_{a\left(0\right)}\end{array}\right]$

序分量转换公式为：

$\left[\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{F}}_{a\left(1\right)}\\ {\stackrel{\·}{F}}_{a\left(2\right)}\\ {\stackrel{\·}{F}}_{a\left(0\right)}\end{array}\right]=\frac{1}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& a& a^2\\ 1& a^2& a\\ 1& 1& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{F}}_a\\ {\stackrel{\·}{F}}_b\\ {\stackrel{\·}{F}}_c\end{array}\right]$

为提高保护动作的可靠性，防止CT断线或电流突变等不利因素影响引起保护误动作，在母差保护逻辑关系中，引入母线电压这个条件来闭锁母线差动或失灵。

3.推算出符合实验要求特征的故障量，根据该故障量对母线保护复合电压闭锁功能进行测试。

为便于测试，本实施例将母差或失灵定值设置为1A，本实施例仅给出母线保护中母差负压闭锁功能测试中所施加的故障量，失灵保护的复合电压闭锁测试方法类同。

1)正序电压分量的测试

正序分量电压定值为低电压40V，如故障正序故障量，由于不存在负序、零序分量，可利用测试仪设置测试状态序列，如图1所示，故将施加故障量从大于40V降低至定值即可测试验证，测试方案如表1所示。

表1

2)负序分量测试

对于负序分量测试，在定值U2＝4V，3U0＝6V内置保护装置中，矛盾集中复合电压定值，固定死无法改变，其向量示意图如图3所示，如果改变单相幅值，为避免零序影响，假设电压零序分量为零，电压正序分量为额定值，即：

因为负序定值取4V，则

施加故障量为序分量叠加

${\stackrel{\·}{U}}_b={\stackrel{\·}{U}}_{b\left(1\right)}+{\stackrel{\·}{U}}_{b\left(2\right)}+{\stackrel{\·}{U}}_{b\left(0\right)}=(-28.85-j49.9682)+(-2+j3.464)+0=-30.85-j46.5022$

${\stackrel{\·}{U}}_c={\stackrel{\·}{U}}_{c\left(1\right)}+{\stackrel{\·}{U}}_{c\left(2\right)}+{\stackrel{\·}{U}}_{c\left(0\right)}=(-28.85+j49.9682)+(-2-j3.464)+0=-30.85+j46.5022$

相角为：

幅值

$U_a=\left|{\stackrel{\·}{U}}_a\right|=61.7V$

$U_b=\left|{\stackrel{\·}{U}}_b\right|=\sqrt{{(-30.85)}^2+{(-46.5022)}^2}=55.8048V$

$U_c=\left|{\stackrel{\·}{U}}_c\right|=\sqrt{{(-30.85)}^2+{46.5022}^2}=55.8048V$

即

正序分量为

复合电压故障量如采用以上量值，所分解的正序分量幅值为57.7V，零序分量幅值为0V，负序分量幅值为4V，仅负序分量达到定置开放，从而实现负序分量的测试。负序分量测试方案如表2所述。

表2

3)零序电压分量测试

零序电压分量测试的向量示意图如图4和图5所示，

${\stackrel{\·}{U}}_a+{\stackrel{\·}{U}}_b+{\stackrel{\·}{U}}_c=3U_0$

则或63.7*e^j0°

若A相电压取51.7e^j0°V

若A相电压取51.7e^j0°V

复合电压故障量如采用以上量值，所分解的正序分量幅值为55.7V(或59.7V)，负序分量幅值为2V，零序分量幅值为6V，仅零序分量达到定置开放。综上所述，零序分量测试方案如表3所示

表3

此外，为了方便验证测试方案，本发明采用序分量计算工具软件，如图2所示。经过反复测试，验证了本发明方法的正确性，本发明根据母线保护要求，不需修改复合电压序分量定值，运用对称分量原理分配三相电压幅值、相角，使不同序分量成份对保护逻辑行为不相互干扰，推算出的故障量符合试验要求特征，完成保护性能测试验证，提高了现场保护装置试验效率。

Claims (8)

1.一种母线保护复合电压闭锁功能测试方法，其特征在于，该测试方法包括以下步骤：

1)根据母线保护复合电压定值设定复合电压中的正序低电压、负序过电压和零序过电压的序分量；

2)运用对称分量原理，分配三相电压幅值、相角，使不同序分量成分对保护逻辑行为不相互干扰；

3)推算出符合实验要求特征的故障量，根据该故障量对母线保护复合电压闭锁功能进行测试。

2.根据权利要求1所述的母线保护复合电压闭锁功能测试方法，其特征在于，所述步骤1)中用于差动保护的电压闭锁元件中设定的复合电压中正序低电压、负序过电压和零序过电压的序分量分别为40V、4V、6V。

3.根据权利要求2所述的母线保护复合电压闭锁功能测试方法，其特征在于，所述的步骤2)中分配的三相电压大小相等，相位差相同，转速相同，正序中三个向量A、B、C按顺时针方向排序，负序中三个向量A、B、C按逆时针方向排序，零序中三个向量A、B、C相位差是0°或360°。

4.根据权利要求3所述的母线保护复合电压闭锁功能测试方法，其特征在于，所述差动保护电压闭锁保护中测试正序分量闭锁功能时，正相序三相电压加57.7V，施加的故障量从大于40V降低至定值即可。

5.根据权利要求4所述的母线保护复合电压闭锁功能测试方法，其特征在于，所述差动保护电压闭锁保护中测试负序分量闭锁功能时，正相序三相电压加57.7V，施加的故障量为：

其中为施加的A相电压故障量，为施加的B相电压故障量，为施加的C相电压故障量。

6.根据权利要求5所述的母线保护复合电压闭锁功能测试方法，其特征在于，所述差动保护电压闭锁保护中测量零序分量闭锁功能时，正相序三相电压加57.7V，施加的故障量为：

或63.7*e^j0°

其中为施加的A相电压故障量，为施加的B相电压故障量，为施加的C相电压故障量。

7.根据权利要求5所述的母线保护复合电压闭锁功能测试方法，其特征在于，所述用于差动保护的电压闭锁元件中相低电压、负序、零序电压逻辑试验验证时，不同序分量应相互干扰。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的母线保护复合电压闭锁功能测试方法，其特征在于，所述母线保护复合电压闭锁元件含母线各相低电压、负序电压(U₂)、零序电压(3U₀)元件，各元件并行工作，构成或门关系，判据如下：

U_φ＜U_s

U₂＞U_2s

3U₀＞U_0s

其中，U_φ为母线相电压； $U_2=\frac{1}{3}\left|{\stackrel{\·}{U}}_A+a^2{\stackrel{\·}{U}}_B+a{\stackrel{\·}{U}}_C\right|,3U_0=\left|{\stackrel{\·}{U}}_A+{\stackrel{\·}{U}}_B+{\stackrel{\·}{U}}_C\right|,$ U_s、U_2s、U_0s是用于差动保护的电压闭锁元件，分别是相低电压、负序、零序电压定值，以上三个判据为或逻辑，任一个动作时，电压闭锁元件开放。