CN105977929A - 一种电力系统失步保护系统及保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电力系统失步保护系统及保护方法，包括三部分元件：失步起动诊断元件利用正序电压、正序电流、功角差和功角滑差综合判断电力系统是否开始发生失步；失步区域判断元件利用线路保护中距离保护元件的起动信息判断失步解列区域；失步跳闸时机选择元件根据失步次数和功角差大小来选择最佳跳闸时机。当失步起动诊断元件、失步区域判断元件和失步跳闸时机选择元件同时动作时，失步保护动作出口。此种系统及方法可快速、可靠判断系统是否发生失步，当系统失步时，能选择最佳区域和最佳时机跳闸，以保障系统的稳定运行。

Description

一种电力系统失步保护系统及保护方法
技术领域
本发明涉及一种电网保护技术，特别涉及一种电力系统失步保护方法。
背景技术
大区互联电网的稳定运行是电力系统运行的根本要求，电力系统失步是电网中比较常见的稳定性事故。失步保护是保障系统稳定运行，避免失步范围扩大、甚至系统崩溃的重要措施。目前失步保护主要采用测量阻抗变化特征来识别系统是否发生失步，与系统参数关联性较大，普遍存在定值整定困难、计算复杂、系统运行方式变化带来不确定性等问题，给定值整定人员带来较大的工作负担。简化计算方法，提高判别可靠性，成为当前亟待解决的问题。
线路保护已经得到广泛的应用，利用线路保护装置中已有的距离保护元件识别失步解列区域，增加相应的判据选择最佳跳闸时机，能够简化计算方法，降低定值整定工作负担，提高失步保护判别的可靠性、通用性以及经济性。
基于以上思路，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种电力系统失步保护系统及保护方法，其可快速、可靠判断系统是否发生失步，当系统失步时，能选择最佳区域和最佳时机跳闸，以保障系统的稳定运行。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种电力系统失步保护系统，包括：
失步起动诊断元件，利用正序电压、正序电流、功角差和功角滑差综合判断电力系统是否开始发生失步；
失步区域判断元件，利用线路保护中距离保护元件的起动信息判断失步解列区域；
失步跳闸时机选择元件，根据失步次数和功角差大小来选择最佳跳闸时机。
上述保护系统工作时，当失步起动诊断元件、失步区域判断元件和失步跳闸时机选择元件同时动作时，失步保护动作出口。
一种电力系统失步保护方法，该保护方法基于三部分元件实现：失步起动诊断元件、失步区域判断元件和失步跳闸时机选择元件，失步起动诊断元件利用正序电压、正序电流、功角差和功角滑差综合判断电力系统是否开始发生失步，失步区域判断元件利用线路保护中距离保护元件的起动信息判断失步解列区域，失步跳闸时机选择元件根据失步次数和功角差大小来选择最佳跳闸时机。
上述失步起动诊断元件的判据是：当正序电压小于设定值、正序电流大于设定值、系统两侧功角差大于设定值，且功角滑差大于设定值时，失步起动诊断元件动作。
上述功角差与功角滑差的计算方法是：设置正向阻抗与反向阻抗，通过本端装置测量到的电压和电流量计算出正序电压与正序电流，进而计算正向阻抗与反向阻抗所指末端的正序电压，再通过两端的正序电压计算功角差与功角滑差。
上述失步区域判断元件利用线路保护中距离保护元件的起动信息判断失步解列区域是指：将线路保护中距离保护元件各段的起动信息配置给失步区域判断元件，失步区域判断元件根据配置信息进行综合逻辑判断，当失步中心发生在失步保护区域内时，失步区域判断元件动作。
上述失步跳闸时机选择元件选择最佳跳闸时机的原则是：当加速失步次数大于设定值，且功角差小于设定值时失步跳闸时机选择元件动作；当减速失步次数大于设定值，且功角差小于设定值时失步跳闸时机选择元件动作。
上述失步次数的计算方法是：根据振荡中心正序电压的变化规律进行失步次数统计，当振荡中心正序电压逐渐从正值经过零点变化到负值时记为1次加速失步，当振荡中心正序电压逐渐从负值经过零点变化到正值时记为1次减速失步，失步起动诊断元件动作后开始分别累计加速失步与减速失步次数。
上述功角差的计算方法是：设置正向阻抗与反向阻抗，通过本端装置测量到的电压和电流量计算出正序电压与正序电流，进而计算正向阻抗与反向阻抗所指末端的正序电压，再通过两端的正序电压计算功角差。
上述失步起动诊断元件、失步区域判断元件及失步跳闸时机选择元件同时动作时，失步保护动作出口。
采用上述方案后，本发明结合失步起动诊断元件、失步区域判断元件和失步跳闸时机选择元件进行综合逻辑判断，能准确识别电力系统是否发生失步，能统计失步次数，通过设置失步解列区域，能识别系统解列最佳时机，从而减小失步对电力系统的影响，保障电力系统安全稳定运行。其优点是：失步保护判别方式不受系统运行方式影响，判据简单可靠，解决了传统方法定值整定困难、计算复杂、系统运行方式变化带来不确定性等问题，减轻了定值整定人员工作负担。
附图说明
图1是本发明的简单两接点系统接线图；
图2是本发明中失步起动诊断元件的动作逻辑图；
图3是本发明中失步区域判断元件的动作逻辑图；
图4是本发明中失步跳闸时机选择元件的动作逻辑图；
图5是本发明的整体工作逻辑图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本发明提供一种电力系统失步保护系统，该保护系统包含有三部分元件：失步起动诊断元件、失步区域判断元件和失步跳闸时机选择元件，其中，失步起动诊断元件利用正序电压、正序电流、功角差和功角滑差综合判断电力系统是否开始发生失步，失步区域判断元件利用线路保护中距离保护元件的起动信息判断失步解列区域，失步跳闸时机选择元件根据失步次数和功角差大小来选择最佳跳闸时机，当失步起动诊断元件、失步区域判断元件和失步跳闸时机选择元件同时动作时，失步保护动作出口。
本发明还提供一种电力系统失步保护方法，首先根据失步保护安装处的测量电压、测量电流计算出正序电压和正序电流，再根据正向阻抗和反向阻抗计算出正向阻抗和反向阻抗所指末端的正序电压，然后利用两端的正序电压计算功角差和功角滑差。失步起动诊断元件根据上述计算结果进行综合逻辑判断。失步起动诊断元件的动作逻辑如图2所示，当正序电压小于设定值、正序电流大于设定值、系统两侧功角差大于设定值，且功角滑差大于设定值时失步起动诊断元件动作。
其中，功角差与功角滑差计算方法是：设置正向阻抗与反向阻抗，通过本端装置测量到的电压和电流量计算出正序电压与正序电流，进而计算正向阻抗与反向阻抗所指末端的正序电压，再通过两端的正序电压计算功角差与功角滑差。
失步区域判断逻辑如图3所示，将线路保护中距离保护元件各段的起动信息配置给失步区域判断元件，失步区域判断元件根据配置信息进行综合逻辑判断，当失步中心发生在失步保护区域内时，失步区域判断元件动作。
失步跳闸时机选择元件的动作逻辑如图4所示，当失步次数(加速失步或减速失步次数)大于设定值，且功角差小于设定值时失步跳闸时机选择元件动作。
其中，失步次数的计算方法是：根据振荡中心正序电压的变化规律进行失步次数统计，当振荡中心正序电压逐渐从正值经过零点变化到负值时记为1次加速失步，当振荡中心正序电压逐渐从负值经过零点变化到正值时记为1次减速失步，失步起动诊断元件动作后开始分别累计加速失步与减速失步次数。
本发明的工作逻辑如图5所示，当失步起动诊断元件、失步区域判断元件以及失步跳闸时机选择元件同时动作时，失步保护动作出口。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力系统失步保护系统，其特征在于：包括：
失步起动诊断元件，利用正序电压、正序电流、功角差和功角滑差综合判断电力系统是否开始发生失步；
失步区域判断元件，利用线路保护中距离保护元件的起动信息判断失步解列区域；
失步跳闸时机选择元件，根据失步次数和功角差大小来选择最佳跳闸时机。
2.如权利要求1所述的一种电力系统失步保护系统，其特征在于：所述保护系统工作时，当失步起动诊断元件、失步区域判断元件和失步跳闸时机选择元件同时动作时，失步保护动作出口。
3.一种电力系统失步保护方法，其特征在于：该保护方法基于三部分元件实现：失步起动诊断元件、失步区域判断元件和失步跳闸时机选择元件，失步起动诊断元件利用正序电压、正序电流、功角差和功角滑差综合判断电力系统是否开始发生失步，失步区域判断元件利用线路保护中距离保护元件的起动信息判断失步解列区域，失步跳闸时机选择元件根据失步次数和功角差大小来选择最佳跳闸时机。
4.如权利要求3所述的一种电力系统失步保护方法，其特征在于：所述失步起动诊断元件的判据是：当正序电压小于设定值、正序电流大于设定值、系统两侧功角差大于设定值，且功角滑差大于设定值时，失步起动诊断元件动作。
5.如权利要求4所述的一种电力系统失步保护方法，其特征在于：所述功角差与功角滑差的计算方法是：设置正向阻抗与反向阻抗，通过本端装置测量到的电压和电流量计算出正序电压与正序电流，进而计算正向阻抗与反向阻抗所指末端的正序电压，再通过两端的正序电压计算功角差与功角滑差。
6.如权利要求3所述的一种电力系统失步保护方法，其特征在于：所述失步区域判断元件利用线路保护中距离保护元件的起动信息判断失步解列区域是指：将线路保护中距离保护元件各段的起动信息配置给失步区域判断元件，失步区域判断元件根据配置信息进行综合逻辑判断，当失步中心发生在失步保护区域内时，失步区域判断元件动作。
7.如权利要求3所述的一种电力系统失步保护方法，其特征在于：所述失步跳闸时机选择元件选择最佳跳闸时机的原则是：当加速失步次数大于设定值，且功角差小于设定值时失步跳闸时机选择元件动作；当减速失步次数大于设定值，且功角差小于设定值时失步跳闸时机选择元件动作。
8.如权利要求7所述的一种电力系统失步保护方法，其特征在于：所述失步次数的计算方法是：根据振荡中心正序电压的变化规律进行失步次数统计，当振荡中心正序电压逐渐从正值经过零点变化到负值时记为1次加速失步，当振荡中心正序电压逐渐从负值经过零点变化到正值时记为1次减速失步，失步起动诊断元件动作后开始分别累计加速失步与减速失步次数。
9.如权利要求7所述的一种电力系统失步保护方法，其特征在于：所述功角差的计算方法是：设置正向阻抗与反向阻抗，通过本端装置测量到的电压和电流量计算出正序电压与正序电流，进而计算正向阻抗与反向阻抗所指末端的正序电压，再通过两端的正序电压计算功角差。
10.如权利要求3所述的一种电力系统失步保护方法，其特征在于：所述失步起动诊断元件、失步区域判断元件及失步跳闸时机选择元件同时动作时，失步保护动作出口。
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