CN105337256A - 一种用于同塔双回线路的零序电压补偿元件闭锁方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于同塔双回线路的零序电压补偿元件闭锁方法，首先，当线路的保护装置启动后，提取被保护线路的零序电流、负序电流和零序电压向量和幅值；判断零序电流幅值是否达到门槛值，若达到门槛值则启动零序方向保护；其次判断零序电压幅值是否达到门槛值，若低于门槛值还需要比较负序电流幅值与零序电流幅值，当负序电流与零序电流幅值之比大于0.8则启动零序电压补偿元件，利用补偿后的零序电压向量进行零序方向计算，否则闭锁零序电压补偿元件直接进行零序方向计算。本发明方法能够保证长距离双端共母线同塔双回线，在其中一回线发生不对称纵向故障时，另一回线的零序方向保护不会误动作，而在区内发生接地故障时能可靠动作。

Description

一种用于同塔双回线路的零序电压补偿元件闭锁方法

技术领域：

本发明涉及同塔双回线路的纵联零序方向保护技术领域，具体涉及一种用于长距离同塔双回线路的零序电压补偿元件闭锁的方法。

背景技术：

为解决长线路末端故障或高阻接地故障时零序电压低导致零序方向元件失效的问题，对零序方向元件常采用零序电压补偿的方法。零序电压补偿是基于发生接地故障时零序故障分量网络的特征建立的，在发生正向接地故障时，补偿后的零序电压显著增大，零序方向元件动作更可靠，在发生反向故障时，补偿后的零序电压更小，零序方向元件更不会误动作，且补偿后的判断结果总与实际故障方向相同。

然而零序电压补偿方法主要针对的是输电线路发生不对称横向故障时零序方向保护的灵敏性和可靠性的问题，并没有考虑输电线路纵向故障带来的影响。输电线路的纵向故障可能由于异常断线、开关偷跳以及单相重合闸等原因导致，其出现概率较高。近些年来，伴随着国民经济的快速发展，电力需求量越来越大，输电走廊用地紧张的问题也愈发凸显。同塔双回线由于具有节省输电走廊、减少电力建设投资、增大输电容量等优势，因此得到了越来越多的应用。经研究发现，对于长距离双端共母线的强电联系同塔双回线在传送较大功率时，当一回线发生不对称纵向故障时，由于潮流的转移会在故障线路和非故障线路上产生较大的零序不平衡电流，又由于同塔双回线间存在零序互阻抗且零序互阻抗可达到线路自阻抗的50-70％，导致故障线路上的零序电流沿两端系统分流较小，进而导致线路两端的零序电压较小，可能造成非故障线路上的零序电压补偿元件误启动和零序方向元件误判。同塔双回线传输功率大，有可能就是一个输电断面，非故障线路上的保护误动作会导致双回线同时切除，严重危害电力系统的安全稳定运行。

发明内容：

对于长距离双端共母线同塔双回线在一回线发生不对称纵向故障时另一回线具有零序电压补偿的零序方向元件可能误判的问题，本发明提供了一种用于同塔双回线路的零序电压补偿元件闭锁方法，能够只利用单回线的电气信息区分本线路末端经高阻接地故障和相邻线路发生不对称纵向故障，避免零序电压补偿元件在相邻线路发生不对称纵向故障时误启动而导致零序方向元件误判。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于同塔双回线路的零序电压补偿元件闭锁方法，包括如下步骤：

①线路的保护装置启动后，提取被保护线路零序电流向量负序电流向量零序电压向量计算零序电流幅值I₀、负序电流幅值I₂、零序电压幅值U₀；

②判别零序电流幅值I₀是否达到门槛值I_0MK，若达到门槛值，则启动零序方向保护，进行下一步；

③判别零序电压幅值U₀是否达到门槛值U_0MK，若大于门槛值，则闭锁零序电压补偿并用零序电压向量和零序电流向量计算零序方向，若小于门槛值，则还需要比较负序电流幅值I₂与零序电流幅值I₀；

④当负序电流幅值I₂与零序电流幅值I₀之比小于定值K_rel时，判别为相邻线路发生不对称纵向故障，则闭锁零序电压补偿并用零序电压向量和零序电流向量计算零序方向；当负序电流幅值I₂与零序电流幅值I₀比值大于定值K_rel时，判别为本线路末端或高阻接地故障，则启动零序电压补偿，然后用补偿后的零序电压向量和零序电流向量计算零序方向。

所述定值K_rel设定为0.8。

本发明方法需要在保护装置启动后提取被保护线路的负序电流向量、零序电流向量和电压互感器安装处的零序电压向量，在具有零序电压补偿的零序方向元件中加入零序电压补偿元件的闭锁条件，使其在相邻线路发生不对称纵向故障，即负序电流I₂与零序电流I₀之比小于定值K_rel时，闭锁零序电压补偿。该方法在保证零序方向元件灵敏性的同时提高了其可靠性，有效提高了纵联零序方向保护应用于长距离双端共母线同塔双回线时的动作性能。

附图说明

图1是实现本发明方法的逻辑框图

图2是适用于本发明方法的一种线路示意图

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明是一种用于同塔双回线路的零序电压补偿元件闭锁方法，包括以下步骤：

步骤1：线路保护装置启动后，依据保护安装处测得的被保护线路三相电流向量三相电压向量采用式1、式2和式3对称分量法分别提取负序电流向量零序电流向量和零序电压向量

${\stackrel{\·}{I}}_2=\frac{1}{3}({\stackrel{\·}{I}}_a+a^2{\stackrel{\·}{I}}_b+a{\stackrel{\·}{I}}_c)$ 式1

${\stackrel{\·}{I}}_0=\frac{1}{3}({\stackrel{\·}{I}}_a+{\stackrel{\·}{I}}_b+{\stackrel{\·}{I}}_c)$ 式2

${\stackrel{\·}{U}}_0=\frac{1}{3}({\stackrel{\·}{U}}_a+{\stackrel{\·}{U}}_b+{\stackrel{\·}{U}}_c)$ 式3

式中，a＝e^j120°。

采用式4、式5和式6计算负序电流幅值I₂、零序电流幅值I₀和零序电压幅值U₀。

$I_2=\left|{\stackrel{\·}{I}}_2\right|$ 式4

$I_0=\left|{\stackrel{\·}{I}}_0\right|$ 式5

$U_0=\left|{\stackrel{\·}{U}}_0\right|$ 式6

步骤2：判别零序电流幅值I₀是否达到门槛值I_0MK，若达到门槛值则启动零序方向保护，进行步骤3；

步骤3：判别零序电压幅值U₀是否达到门槛值U_0MK，若大于门槛值，则闭锁零序电压补偿并用零序电压向量和零序电流向量计算零序方向，若小于门槛值，则还需要比较负序电流与零序电流；

步骤4：计算负序电流幅值I₂与零序电流幅值I₀之比I₂/I₀，当I₂/I₀<0.8时，判别为相邻线路发生不对称纵向故障，则闭锁零序电压补偿并用零序电压向量和零序电流向量计算零序方向；当I₂/I₀>0.8时，判别为本线路末端或高阻接地故障，则启动零序电压补偿，用补偿后的零序电压向量和零序电流向量计算零序方向。

实施例

如图2所示，MN为长距离双端共母线的同塔双回线路，I回线、II回线的M、N两端均装设有纵联零序方向保护装置，保护装置中有具有零序电压补偿的零序方向元件。以下以I回线M端保护为例说明本发明的方案。

I回线M端保护装置采集I回线三相电流，当保护装置启动后，提取I回线电流的正序电流、负序电流和零序电流向量和M端正序电压、负序电压、零序电压向量和幅值。当零序电流幅值大于门槛值时启动零序方向保护，然后判断零序电压幅值是否达到门槛值，若低于门槛值还需要比较负序电流幅值与零序电流幅值，当负序电流与零序电流幅值之比大于0.8则启动零序电压补偿元件，利用补偿后的零序电压向量计算零序方向，否则闭锁零序电压补偿元件直接计算零序方向。

采用上述的零序电压补偿元件闭锁方案，能够保证在II回线发生不对称纵向故障时，I回线的零序方向保护不会误动作，而在I回线发生区内接地故障时能可靠动作，有效提高了具有电压补偿的零序方向元件应用于长距离双端共母线同塔双回线时的动作可靠性。

Claims (2)

1.一种用于同塔双回线路的零序电压补偿元件闭锁方法，其特征在于：包括如下步骤：

①线路的保护装置启动后，提取被保护线路零序电流向量负序电流向量零序电压向量计算零序电流幅值I₀、负序电流幅值I₂、零序电压幅值U₀；

②判别零序电流幅值I₀是否达到门槛值I_0MK，若达到门槛值，则启动零序方向保护；

③判别零序电压幅值U₀是否达到门槛值U_0MK，若大于门槛值，则闭锁零序电压补偿并用零序电压向量和零序电流向量计算零序方向，若小于门槛值，则还需要比较负序电流幅值I₂与零序电流幅值I₀；

④当负序电流幅值I₂与零序电流幅值I₀之比小于定值K_rel时，判别为相邻线路发生不对称纵向故障，则闭锁零序电压补偿直接用零序电压向量和零序电流向量计算零序方向；当负序电流幅值I₂与零序电流幅值I₀比值大于定值K_rel时，判别为本线路末端或高阻接地故障，则启动零序电压补偿，利用补偿后的零序电压向量和零序电流向量计算零序方向；

所述方法是基于负序电流并用于长距离双端共母线同塔双回线路，在相邻线路发生不对称纵向故障时本线路零序电压补偿元件闭锁的方法。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述定值K_rel设定为0.8。