CN107528301A - 横差电流方向保护在同杆双回线中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种横差电流方向保护在同杆双回线中的应用，包括用于判别双回线内部及外部短路的电流比制动差动元件与用于双回线内部短路时选择出故障路线的差流方向元件；电流比制动差动元件包括A、B、C三个相的差动元件，差流方向元件包括A、B、C三个相的选择元件，六个元件的逻辑关系为按相起动，在A、B、C三相中至少同时有一个同名相的差动元件和选择元件都动作时，横差保护才出口。相比现有技术，本发明不依赖于通道，从物理角度说可靠性得到保证，又解决了通道故障后差动主保护退出的问题；利用相邻线电流补偿解决互感对后备保护的影响。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护及自动控制技术，尤其涉及一种横差电流方向保护在同杆双回线中的应用。
背景技术
近年来，电力规划部门为节约走廊，降低投资，220kV以上电压等级的线路愈来愈多的采用同杆并架方式，同杆线路对于保护来说重要的问题就是线路发生跨线故障时保护如何识别区内故障相。同杆并架双回线故障多达120种，其中单回线故障22种，跨线故障98种。虽然跨线故障在故障分类中占有压倒性优势，但是统计资料表明跨线故障很少，仅占同杆双回线总故障的2％～3％,这就要求我们全面考虑故障时的保护问题，即要考虑跨线故障时保护问题，也要考虑单回线故障时的保护问题。
如何更好的利用保护间的配合，尽可能实现双回线的保护可靠动作是需要看重的问题。在总结现有保护的基础上，本发明提出了一个新的同杆双回线继电保护方案。
本发明方案是利用通讯引入相邻线电流的方法，通道故障时退出纵联保护，采用横差保护作为主保护，在通道故障时具备主保护功能，同时利用相邻线电流补偿解决互感对后备保护的影响问题。
图1是通过引两侧的电流互感器电流作为引入相邻线电流的方案，图2是通过通信手段引入相邻线电流。尽管原理相同，但图1方案增加屏间连线，一回线检修需要退出另一回线。在此我们采用图2方案，即通过通讯手段引入相邻线电流，克服了图1方案的一系列缺点。
同杆双回线的横差保护有两种：一种是横联差动电流方向保护，另一种是电流平衡保护；前者能应用于电源侧及无电源侧，后者不能应用于无电源侧。一般采用的是横联差动电流方向保护，本发明所设计的主保护方案也是基于横联差动电流方向保护的。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种横差电流方向保护在同杆双回线中的应用，不依赖于通道，从物理角度说可靠性得到保证，又解决了通道故障后差动主保护退出的问题；利用相邻线电流补偿解决互感对后备保护的影响。
技术方案：本发明所述的横差电流方向保护在同杆双回线中的应用，其特征在于：包括用于判别双回线内部及外部短路的电流比制动差动元件与用于双回线内部短路时选择出故障路线的差流方向元件；所述的电流比制动差动元件包括A、B、C三个相的差动元件，差流方向元件包括A、B、C三个相的选择元件，六个元件的逻辑关系为按相起动，在A、B、C三相中至少同时有一个同名相的差动元件和选择元件都动作时，横差保护才出口。
其中，通过通讯引入相邻线的电流，两回线电流做比较，若满足下式的差动原件动作方程，则相应相的差动原件动作：
其中，k为制动系数，为横差保护测量的本线路相电流，为横差保护测量的邻线路相电流，Iop·set为最小差流定值。
其中，利用相邻线电流判断方向，以确定是具体哪一回线出现故障，根据下式选择原件动作方程，判断本线动作还是邻线动作：
A相选择元件动作方程：
其中，为正序电压；为本线路的A相电流；为邻线路的A相电流；
选本线的动作区为[-30°，150°]，即满足上式则表示本线故障；反之不满足时，选邻线的动作区为[-210°，-30°]，邻线故障；
B相、C相选择元件动作方程同A相选择元件动作方程。
有益效果：与现有技术相比，本发明的横差保护相对于分相电流差动保护具有自己的优点。首先，横差保护不依赖于通道，从物理角度说可靠性得到保证，又解决了通道故障后差动主保护退出的问题；其次，保护通过通讯引入相邻线电流，方法可行，操作简单；第三，横差保护的引入，利用相邻线电流补偿解决互感对后备保护的影响。
附图说明
图1为本发明的光纤通道故障后直接引入相邻线电流的结构示意图；
图2为本发明的光纤通道故障后利用通信引入相邻线电流的结构示意图；
图3为本发明实施例的500kV同杆双回线路仿真模型的结构示意图；
图4为本发明实施例的Ⅰ回线K1点三相短路时A相的正序电压与差流的波形图；
图5为本发明实施例的Ⅰ回线K1点三相短路时B相的正序电压与差流的波形图；
图6为本发明实施例的Ⅰ回线K1点三相短路时C相的正序电压与差流的波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例：
依据河南省某500kV同杆双回线路搭建ATP模型，结合MATLAB软件程序，进行仿真分析。系统参数：电压等级：500kV，线路长度58.1km，M侧系统阻抗ZSM＝0.03655+j10.4676Ω，N侧系统阻抗ZSN＝0.5387+j15.4256Ω；正序电阻0.041Ω/km，正序感抗0.3228Ω/km，正序并联容抗0.01266MΩ/km；零序电阻0.2536Ω/km，零序感抗0.9244Ω/km，零序并联容抗0.0073MΩ/km，零序耦合互电阻0.0282Ω/km，零序耦合互电抗0.1632Ω/km。简图如图3。故障点设置：短线路每回线设置3个故障点，其设置满足横差保护两侧纵序动作区之和小于线路长度的50％，距离M侧的距离分别是：K1(K/1)—4km，K2(K/2)—29.05km，K3(K/3)—44km。
其中一个典型的故障类型，下面是对Ⅰ回线K1点ABC三相短路时横差保护的仿真结果分析。
图4、图5、图6是用ATP建模仿真后经MATLAB输出的三相波形，采集开始400ms内的输出波形，其中在100ms时故障发生，三相短路时正序电压与差流的相位差很小。根据MATLAB输出的Ⅰ回线K1点三相短路时选择原件动作波形图，明显可以看出三相选择原件的测量角相同，且都在选本线的动作区[-30°，150°]内，选择原件正确动作。
对于同杆双回线的继电保护，本发明提出了一个新的思路。光纤分相电流差动保护作为首选主保护，在通道故障时退出，通过装置间的通讯引入相邻线电流的方式，投入横差保护，以此作为通道故障时的主保护，而且利用相邻线电流补偿还解决了互感对后备保护的影响问题。
Claims (3)
1.一种横差电流方向保护在同杆双回线中的应用，其特征在于：包括用于判别双回线内部及外部短路的电流比制动差动元件与用于双回线内部短路时选择出故障路线的差流方向元件；所述的电流比制动差动元件包括A、B、C三个相的差动元件，差流方向元件包括A、B、C三个相的选择元件，六个元件的逻辑关系为按相起动，在A、B、C三相中至少同时有一个同名相的差动元件和选择元件都动作时，横差保护才出口。
2.根据权利要求1所述的横差电流方向保护在同杆双回线中的应用，其特征在于：通过通讯引入相邻线的电流，两回线电流做比较，若满足下式的差动原件动作方程，则相应相的差动原件动作：
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其中，k为制动系数，为横差保护测量的本线路相电流，为横差保护测量的邻线路相电流，Iop·set为最小差流定值。
3.根据权利要求1所述的横差电流方向保护在同杆双回线中的应用，其特征在于：利用相邻线电流判断方向，以确定是具体哪一回线出现故障，根据下式选择原件动作方程，判断本线动作还是邻线动作：
A相选择元件动作方程：
其中，为正序电压；为本线路的A相电流；为邻线路的A相电流；
选本线的动作区为[-30°，150°]，即满足上式则表示本线故障；反之不满足时，选邻线的动作区为[-210°，-30°]，邻线故障；
B相、C相选择元件动作方程同A相选择元件动作方程。
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|---|---|---|---|---|
| CN109687403A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-04-26 | 国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司 | 一种同杆双回线四侧模拟量同步方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1420590A (zh) * | 2001-11-20 | 2003-05-28 | 阿尔斯通公司 | 双回电力线的保护 |
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| CN1420590A (zh) * | 2001-11-20 | 2003-05-28 | 阿尔斯通公司 | 双回电力线的保护 |
Non-Patent Citations (1)
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| CN109687403A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-04-26 | 国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司 | 一种同杆双回线四侧模拟量同步方法 |
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