CN105762776A - 一种电力线零序保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种考虑断线故障的电力线零序保护方法，所述方法为：电力线零序电流大于零序过流定值时，判断电力线一侧的三相电压和电流的变化；若三相电压的变化小于额定电压的0.04倍，且三相电流缺相，即一相或两相电流值小于额定电流的0.04倍，判定电力线系统发生了不接地的纯断线故障，保护加速动作跳开三相；若只满足零序过流条件，则按原有零序过流延时动作。本发明在原有零序后备保护的基础上增加辅助判据来判别断线故障，一方面保留零序后备保护原有功能；另一方面在判别出纯断线故障则加快零序后备保护动作时间跳三相，避免非故障相邻线路的零序后备保护误动，保障了系统的安全稳定运行。

Description

一种电力线零序保护方法
技术领域
本发明涉及一种电力线的保护方法，具体涉及一种电力线系统考虑断线故障的零序保护改进方法。
背景技术
电网的复杂程度日趋提高，线路传输容量增大，重载运行线路增多。电网发生横向故障的次数和横向故障对系统的危害均远远大于纵向故障，电网系统在不同的运行方式下发生横向故障后的保护方法考虑较多，对发生概率较小的纵向故障的考虑较少。在实际电网系统运行过程中发现，概率较小的纯断线故障会引起相邻线路零序电流保护的误动，特别是重负荷的同塔架设线路，断线故障后的保护误动加剧了事故的严重性。
目前，超/特高压线路的零序最末段保护定值一般整定为300A，定时限动作时间不小于3.5秒。采用单相重合闸的超/特高压线路，一般重合闸时间整定为1秒，该时间小于线路零序电流定时限保护最后一段的动作时间，不会对相邻线路保护造成影响；而线路断路器单相偷跳或单相偷合而造成的纵向故障，通常由“非全相保护”解决，该保护利用断路器辅助接点的不对应状态作为判据，动作时限也小于线路零序电流定时限保护最后一段的动作时间。上述两种较为常见的线路纵向故障，都与线路断路器相关，保护的判据较容易获取，对于一次系统断线或二次系统断线也能较明确地加以区分，并均采用在时间定值上“躲开”的方式防止相邻健全线路零序电流定时限最后一段误动。当断相故障发生在线路上时，较为常见的是断线处的导线接地，此时由于伴随有接地故障发生，线路纵联保护、后备接地距离或零序保护大多能够切除故障，因此一般不会对相邻线路产生影响。
当输电导线上发生与断路器无关的“纯”纵向故障，此种故障可能发生在线路耐张塔、转角塔的引流线处，或是在紧凑型线路的两间隔棒之间，除此之外，线路隔离开关自行断开(脱落)、站内出线设备引线脱落等在特殊情况下也有可能造成“纯”纵向故障。一旦重载线路发生了断相且不接地的故障，除本线路必然会有零序电流外，同断面的相邻线路必然也会由此产生零序电流，相邻线路的零序电流与负荷电流、并联线路的数量及系统两侧零序阻抗有关。根据上述提到的整定原则，以及同一电压等级线路零序电流定时限最后一段通常取相同值的整定惯例，势必在重载线路发生纵向故障时可能出现同一断面多条线路零序后备保护同时动作的现象，考虑大功率转移所带来的影响，将导致电网系统的停止运行。
发明内容
本发明提供了一种电力线零序保护方法，使得零序保护能够在输电线路单相断线零序过流情况下加快动作，避免相邻线路的零序保护误动，尤其是避免重负荷情况下多回线同断面的零序后备保护同时误动问题。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种电力线零序保护方法，所述方法包括：电力线零序电流大于零序过流定值时，判断电力线一侧的三相电压和电流的变化；若三相电压的变化小于额定电压的0.04倍，且三相电流缺相，即一相或两相电流值小于额定电流的0.04倍，判定电力线系统发生了纯断线故障，保护加速动作跳开三相，否则判定电力线系统发生了非断线故障引起的零序过流，按非断线零序过流保护逻辑动作。
按式：3I0>3I0set判断电力线零序电流是否大于零序过流定值，其中，I0为零序电流，I0set为零序过流定值；零序过流定值为零序过流末段定值。
按式：判断电力线三相电流缺相，其中，为各相电流，Ie为额定电流。
非断线零序过流动作时间定值T1set按躲过重合闸时间和断路器三相不一致保护动作时间中的较大者整定保护动作时限，该时限等于零序最末一段的时间定值。
断线故障零序过流加速动作时间定值T2set按躲过重合闸时间和断路器三相不一致保护动作时间中的较大者整定保护动作时限，且该时限要小于零序最末一段的时间定值。
与最接近的现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明保证了超/特高压输电线路在断线零序过流情况下先于相邻线路的零序后备保护动作切除三相，避免因断线故障引起相邻线路零序后备保护误动，而导致系统安全稳定运行加重破坏。本发明在原有零序后备保护的基础上增加辅助判据来判别断线故障，一方面保留零序后备保护原有功能；另一方面在判别出纯断线故障则加快零序后备保护动作时间跳三相，避免非故障相邻线路的零序后备保护误动，保障了系统的安全稳定运行。
附图说明
图1为电力线零序保护方法的逻辑图；
图2为电力线零序保护方法的流程图；
图3为双回输电线路断线故障示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
在超特高压输电线路发生纯断线故障，除本线路会有零序电流外，相邻线路也会由此产生零序电流，在线路重载情况下，该零序电流较大，可能会引起相邻线路零序后备保护误动的现象。尤其对于多回线路，按照现有的整定原则，同一电压等级线路零序电流定时限最后一段通常取相同值的整定惯例，在线路重载情况下一回断相引起同断面相邻线路零序后备保护同时误动。
如图1所示，电力线零序保护方法的逻辑图，当三个条件同时满足时，就判定系统发生了纯断线故障，且零序电流较大，具备保护动作的基本条件，动作跳开三相，动作时限按躲过重合闸时间、断路器三相不一致保护动作时间中较大者整定，而且需要小于零序最末一段的时间定值，即一旦判断纯断线故障发生，断相线路的零序后备保护就加快动作跳三相，避免了非故障线路的零序后备保护误动。
如图2所述，当启动零序过流保护时，通过判据确定是否属于纯断线故障，当判断为纯断线故障时，断线故障零序过流加速动作跳开三相，当判断为非纯断线故障时，采取非断线故障零序过流动作。
如图3所示，双回输电线路断线故障示意图，在L1线路B2出口处发生A相断线故障，各断路器处零序电流大小如表1所示，在输送功率/自然功率倍数为1时，B3、B5处零序电流均超过300A，在输送功率/自然功率倍数为1.5和2时，B2、B3、B4、B5处零序电流均超过300A，按前述整定原则，若不采用本发明方法会造成L1和L2线路零序后备保护动作，使得两侧电网联系断开。在采用本发明考虑断线故障的零序保护新方法时，分析保护实施过程如下：
(1)按表1所示零序电流大小，零序过流判据：3I0>3I0set，L1、L2线条件满足，判为零序过流；
其中，零序过流3I0定值采用零序过流末段定值。
(2)线路电压变化判据：ΔU<0.04Ue条件满足，L1、L2线判为线路电压无变化；
其中，Ue为额定电压。
(3)判断线路三相电流缺相判据：L1线A相条件满足，判为L1线A相无流；
其中，Ie为线路额定电流。
(4)L1线A相满足上述3个条件，判为L1线A相断线。由于动作时限按躲过重合闸时间、断路器三相不一致保护动作时间中较大者整定，而且小于零序最末一段的时间定值。则在动作时限到达后断线故障继续存在，L1线动作于跳三相，避免L2线零序后备保护动作而割裂两侧电网联系。
表1各断路器处零序电流分布
本发明提供的一种电力线零序保护方法保证了超/特高压输电线路在纯断线故障情况下先于相邻线路的零序后备保护动作切除三相，避免因断线故障引起相邻线路零序后备保护误动，而导致系统安全稳定运行加重破坏。该方法在原有零序后备保护的基础上增加辅助判据来判别断线故障，一方面保留零序后备保护原有功能；另一方面判别出纯断线故障则加快零序后备保护动作跳三相，避免相邻非故障线路的零序后备保护误动，保障了系统的安全稳定运行。该方法尤其适用于线路重载情况，此时由于断相时零序电流大小正比于断相前线路负荷电流，负荷重，则断相时零序电流必然大，零序后备保护特别是相邻线路的零序后备保护容易误动，而重负荷情况下的保护误动将引起更严重的后果。此外，本方案可能会受CT断线影响而误判，但我们认为线路断线情况下电流互感器二次出现较长时间的开路，二次部分的高电压可能会对电流互感器产生较严重的伤害，甚至可能爆炸并引发更严重的系统事故，因此，保护装置在电流互感器二次断线后经过适当延时动作跳闸也是合理的。本发明提出的方法，工程适用性较强，尤其对于多回输电线路具有一定的工程实际意义。
需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电力线零序保护方法，其特征在于：所述方法包括：电力线零序电流大于零序过流定值时，判断电力线一侧的三相电压和电流的变化；若三相电压的变化小于额定电压的0.04倍，且三相电流缺相，即一相或两相电流值小于额定电流的0.04倍，判定电力线系统发生了纯断线故障，保护加速动作跳开三相，否则判定电力线系统发生了非断线故障引起的零序过流，按非断线零序过流保护逻辑动作。
2.根据权利要求1所述的电力线零序保护方法，其特征在于：按式：3I0>3I0set判断电力线零序电流是否大于零序过流定值，其中，I0为零序电流，I0set为零序过流定值；零序过流定值为零序过流末段定值。
3.根据权利要求1所述的电力线零序保护方法，其特征在于：按式：ΔU<0.04Ue判断电力线三相电压无变化，其中，ΔU为各相电压变化量，Ue为额定相电压。
4.根据权利要求1所述的电力线零序保护方法，其特征在于：按式： 判断电力线三相电流缺相，其中，为各相电流，Ie为额定电流。
5.根据权利要求1所述的电力线零序保护方法，其特征在于：非断线零序过流动作时间定值T1set按躲过重合闸时间和断路器三相不一致保护动作时间中的较大者整定保护动作时限，该时限等于零序最末一段的时间定值。
6.根据权利要求1所述的电力线零序保护方法，其特征在于：断线故障零序过流加速动作时间定值T2set按躲过重合闸时间和断路器三相不一致保护动作时间中的较大者整定保护动作时限，且该时限要小于零序最末一段的时间定值。
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