CN106300289A - 一种电压补偿的输电线路纵联零序保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电压补偿的输电线路纵联零序保护方法，解决了保护区内高阻接地故障时零序保护灵敏度低的难题。当一端负序电压、电流相量之间相位夹角θ₂满足175°<θ₂<325°时，投入零序电压补偿（零序电流与输电线路全线阻抗一半的乘积）；当补偿后的零序电压幅值3U₀ ^’>0.5V时，且补偿后的零序电压相量与零序电流相量之间相位夹角θ₀ ^’满足175°<θ₀ ^’<325°条件时，判别为区内外故障，向输电线路对端发出允许跳闸信号，当对端保护同样满足以上条件时，在向本端断路器发出跳闸命令同时向对端发出允许跳闸信号，这样在区内故障时两端断路器均能够断开本端断路器。本发明方法克服了区外相间故障时保护装置的误动以及因高阻接地导致零序电压过低使得纵联零序保护不能启动的难题。

Description

一种电压补偿的输电线路纵联零序保护方法

技术领域

本发明涉及一种电压补偿的输电线路纵联零序保护方法，适用于输电线路纵联零序保护，使输电线路纵联零序保护在区内故障时能够正确动作，区外故障可靠不误动。

背景技术

输电线路是电网电能传输的重要设备，输电线路的安全运行不仅与社会生活密切相关，而且关系到整个电网的安全稳定运行。继电保护作为电网的第一道防线对输电线路的安全稳定运行起到了至关重要的作用。目前，电网中输电线路的保护装置主要以纵联距离、纵联零序以及纵差保护为主保护，同时配置距离、零序等后备保护。对于纵联零序保护，在保护区内发生高阻接地故障时由于保护安装处零序电压过小导致纵联零序保护不能启动的技术问题仍没有较好的解决方法；另外对于同塔双回输电线路在保护区外发生相间故障时，有可能发生输电线路纵联零序保护的误动作。为保证输电线路纵联零序保护在区内故障时能够正确可靠发出跳闸命令，区外故障时纵联零序保护能够可靠不误动，需要对输电线路纵联零序保护方法进行全面分析研究，提出可靠性更高的保护方法。

发明内容

本发明提供了一种电压补偿的输电线路纵联零序保护方法，适用于输电线路纵联零序保护，解决了输电线路由于导线间互感的存在，导致输电线路的纵联零序保护在保护区外相间故障时出现误动作的技术难题，解决了保护区内高阻接地故障时零序保护灵敏度低的技术难题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种电压补偿的输电线路纵联零序保护方法，包括以下步骤：

第一步、输电线路M、N两端的保护装置分别对本端保护安装处的电压互感器的电压和电流互感器的电流进行采样，得到电压、电流瞬时值；

第二步、对采样得到的电压、电流瞬时值，利用傅里叶算法计算出输电线路保护安装处的基波故障电压幅值、故障电流幅值及其相位角；

第三步、根据第二步计算出的故障电压、电流幅值及其相位角，利用正、负、零序计算公式计算出输电线路保护安装处的零序电压幅值3U₀、零序电流幅值3I₀ 负序电压幅值U₂、负序电流幅值I₂及其相位夹角θ₂；

第四步、如M端保护采样电流满足整定的零序电流启动元件动作时，对负序电压、电流的相位夹角θ₂进行判别；

第五步、当175°<θ₂<325°时，对零序电压进行补偿，补偿公式如下：

；

Z_xl为所保护输电线路的阻抗；

第六步、当补偿后的零序电压幅值3U₀ ^’>0.5V时，判别补偿后的零序电压相量与零序电流相量3I₀之间相位夹角θ₀ ^’，当θ₀ ^’满足175°<θ₀ ^’<325°条件时，判定为区内故障，向输电线路N端保护装置发出允许跳闸信号；

第七步、当N端保护装置收到M端发来的允许跳闸信号且本端也满足第四步到第六步条件时，发出输电线路断路器跳闸命令，同时向M端保护装置发出允许跳闸信号；M端在收到N端发来的允许跳闸信号后，发出本端断路器的跳闸命令。

本发明解决了现有输电线路纵联零序保护区外相间故障时误动作以及保护区内高阻接地故障时零序保护灵敏度低的技术难题。为输电线路纵联零序保护提供了一种可靠的实现方法，保障了输电线路和电网的安全运行。

具体实施方式

下面对本发明进行详细说明：

一种电压补偿的输电线路纵联零序保护方法，包括以下步骤：

第一步、输电线路M、N两端的保护装置分别对本端保护安装处的电压互感器的电压和电流互感器的电流进行采样，得到电压、电流瞬时值；

第二步、对采样得到的电压、电流瞬时值，利用傅里叶算法计算出输电线路保护安装处的基波故障电压幅值、故障电流幅值及其相位角；

第三步、根据第二步计算出的故障电压、电流幅值及其相位角，利用正、负、零序计算公式计算出输电线路保护安装处的零序电压幅值3U₀、零序电流幅值3I₀ 负序电压幅值U₂、负序电流幅值I₂及其相位夹角θ₂；

第四步、如M端保护采样电流满足整定的零序电流启动元件动作时，对负序电压、电流的相位夹角θ₂进行判别；

第五步、当175°<θ₂<325°时，对零序电压进行补偿，补偿公式如下：

；

Z_xl为所保护输电线路的阻抗；

第六步、当补偿后的零序电压幅值3U₀ ^’>0.5V时，判别补偿后的零序电压相量与零序电流相量3I₀之间相位夹角θ₀ ^’，当θ₀ ^’满足175°<θ₀ ^’<325°条件时，判定为区内故障，向输电线路N端保护装置发出允许跳闸信号；

第七步、当N端保护装置收到M端发来的允许跳闸信号且本端也满足第四步到第六步条件时，发出输电线路断路器跳闸命令，同时向M端保护装置发出允许跳闸信号；M端在收到N端发来的允许跳闸信号后，发出本端断路器的跳闸命令。

本发明公开了一种电压补偿的输电线路纵联零序保护方法。本发明方法在输电线路发生故障保护装置启动后，当一端负序电压、电流相量之间相位夹角θ₂满足175°<θ₂<325°时，投入零序电压补偿（零序电流与输电线路全线阻抗一半的乘积）；当补偿后的零序电压幅值3U₀ ^’>0.5V时，且补偿后的零序电压相量与零序电流相量之间相位夹角θ₀ ^’满足175°<θ₀ ^’<325°条件时，判别为区内外故障，向输电线路对端发出允许跳闸信号，当对端保护同样满足以上条件时，在向本端断路器发出跳闸命令同时向对端发出允许跳闸信号，这样在区内故障时两端断路器均能够断开本端断路器。本发明方法克服了区外相间故障时保护装置的误动以及因高阻接地导致零序电压过低使得纵联零序保护不能启动的技术难题，使输电线路在保护区内各种短路故障情况下保护装置均能够正确可靠动作，区外各种相间故障时保护装置不会发生误动作。

将电压、电流采样数据，进行全周傅立叶滤波，滤出基波电压、电流幅值及相角。基波电压、电流幅值及相角的计算方法如下：

以电流为例，设每周期采样N点，则一周内各点采样点分别为0，1，…，N-1，对应的采样值就是这些点上的i(t)电流值i(0)，i(1)，…，i(N-1)。根据如下傅立叶变换公式：

；

；

其中：T_S为采样间隔，与采样频率f_s的关系为T_S=1/f_s；ωT_S为一个采样间隔对应的相角，ωT_S=2π/N；N为一个周波采样的点数；

利用上述方法求出基波的正弦系数后，则基波分量的复数形式为:

；

幅值为：

；

相角为：

；

以上方法可求得单相基波电流的幅值和相角，同样方法可以求得A、B、C三相基波电压、电流的幅值和相角。

输电线路保护安装处的正、负、零序电压、电流的计算方法，是利用了电磁暂态计算法，每条输电线路的正、负、零序电压、电流计算方法如下：

；

；

其中：a=e¹²⁰°为矢量运算因子。

Claims (1)

1.一种电压补偿的输电线路纵联零序保护方法，包括以下步骤：

第一步、输电线路M、N两端的保护装置分别对本端保护安装处的电压互感器的电压和电流互感器的电流进行采样，得到电压、电流瞬时值；

第二步、对采样得到的电压、电流瞬时值，利用傅里叶算法计算出输电线路保护安装处的基波故障电压幅值、故障电流幅值及其相位角；

第三步、根据第二步计算出的故障电压、电流幅值及其相位角，利用正、负、零序计算公式计算出输电线路保护安装处的零序电压幅值3U₀、零序电流幅值3I₀ 负序电压幅值U₂、负序电流幅值I₂及其相位夹角θ₂；

第四步、如M端保护采样电流满足整定的零序电流启动元件动作时，对负序电压、电流的相位夹角θ₂进行判别；

第五步、当175°<θ₂<325°时，对零序电压进行补偿，补偿公式如下：

；

Z_xl为所保护输电线路的阻抗；

第六步、当补偿后的零序电压幅值3U₀ ^’>0.5V时，判别补偿后的零序电压相量与零序电流相量3I₀之间相位夹角θ₀ ^’，当θ₀ ^’满足175°<θ₀ ^’<325°条件时，判定为区内故障，向输电线路N端保护装置发出允许跳闸信号；

第七步、当N端保护装置收到M端发来的允许跳闸信号且本端也满足第四步到第六步条件时，发出输电线路断路器跳闸命令，同时向M端保护装置发出允许跳闸信号；M端在收到N端发来的允许跳闸信号后，发出本端断路器的跳闸命令。