CN107863764B - 一种基于反时限特性的站域后备保护方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于反时限特性的站域后备保护方法，该方法能够在输电线发生故障时快速隔离故障，其包括零序反时限电流保护正向整定方法与零序反时限电流保护反向整定方法；利用零序方向元件判断线路故障方向；当线路故障为正向故障时，根据测距结果调整零序反时限保护的动作时间；当线路故障为反向故障时，选取故障线路所连母线上所有线路零序电流最大者计算零序反时限保护动作时间。本设计整体提高了保护系统的快速性，缩小了故障区域，维护了电力系统的稳定运行。

Description

一种基于反时限特性的站域后备保护方法
技术领域
本发明属于电力网络保护技术领域，尤其涉及一种基于反时限特性的站域后备保护方法，主要适用于提高后备保护的动作速度。
背景技术
随着电网结构日趋复杂，运行方式多变，加之故障发生的位置以及故障类型的随机性，使得电网对保护系统的要求越来越高。目前，我国电网输电线路保护后备保护配置主要采用定时限保护，它的保护范围受系统运行方式以及电网接线方式的影响比较大。
现有输电线路后备保护正向故障时，接地电阻影响测距结果，造成距离保护动作时间较长，甚至无法动作，需要利用定时限的零序电流保护动作，一般情况下，定时限的零序电流保护动作时间更长。同时反向输电故障时，若断路器失灵，失灵保护动作时间太长无法快速切除母线上所有线路，而反时限保护特征能够根据故障电流的大小自适应调节动作时间，保护曲线过渡配合平滑，具有良好的动作性能。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的动作速度慢的缺陷与问题，提供一种动作速度快的基于反时限特性的站域后备保护方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种基于反时限特性的站域后备保护方法，该方法包括以下步骤：
A、利用零序方向元件判断线路故障方向；
B、当线路故障为正向故障时，根据测距结果调整零序反时限保护的动作时间；当线路故障为反向故障时，选取故障线路所连母线上所有线路零序电流最大者计算零序反时限保护动作时间。
步骤A中，零序方向元件正向判据为：
上式中， 分别为故障后A、B、C相电流，分别为故障后A、B、C相电压。
步骤B中，所述测距公式为：
上式中，分别为相电压和电流，的取值为A、B、C，k为零序补偿系数，其中z1、z0分别为线路单位长度正序、零序阻抗。
步骤B中，根据测距结果调整零序反时限电流保护动作方程，所述零序反时限电流保护动作方程为：
上式中，t为零序反时限电流保护动作时间；
当测距结果时，其中L为线路全长，经2秒加速零序电流反时限保护，正向故障时零序电流反时限保护动作时间t1为：t1＞t-0.15，t1单位为秒；
当测距结果时，正向故障零序电流反时限保护动作时间t1＝t。
步骤A中，零序方向元件反向判据为：
上式中， 分别为故障后A、B、C相电流，分别为故障后A、B、C相电压。
步骤B中，所述故障线路所连母线上所有线路零序电流最大者：
3I0max＝max{3I0.1，3I0.2，3I0.3.....3I0.n}
上式中，3I0.n代表第n条线路零序电流，将3I0max代入零序反时限电流保护动作方程得到：
当tmin＞200ms时，反向故障时零序电流反时限保护动作时间t2取200ms；
当tmin＞200ms时，反向故障时零序电流反时限保护动作时间t2取tmin。
在(0，t2)时间范围内，当3I0max＜I返回时，其中I返回为返回电流，零序电流反时限保护返回。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明一种基于反时限特性的站域后备保护方法中保护方法能够在输电线发生故障时快速隔离故障，其包括零序反时限电流保护正向整定方法与零序反时限电流保护反向整定方法，利用零序方向元件判断线路故障方向，当线路故障为正向故障时，根据测距结果调整零序反时限保护的动作时间；当线路故障为反向故障时，选取故障线路所连母线上所有线路零序电流最大者计算零序反时限保护动作时间，该方法整体提高了保护系统的快速性，缩小了故障区域，维护了电力系统的稳定运行。因此，本发明提高了后备保护的动作速度。
附图说明
图1是本发明的实施例1中线路正向故障示意图。
图2是本发明的实施例2中线路反向故障示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种基于反时限特性的站域后备保护方法，该方法包括以下步骤：
A、利用零序方向元件判断线路故障方向；
B、当线路故障为正向故障时，根据测距结果调整零序反时限保护的动作时间；当线路故障为反向故障时，选取故障线路所连母线上所有线路零序电流最大者计算零序反时限保护动作时间。
步骤A中，零序方向元件正向判据为：
上式中， 分别为故障后A、B、C相电流，分别为故障后A、B、C相电压。
步骤B中，所述测距公式为：
上式中，分别为相电压和电流，的取值为A、B、C，k为零序补偿系数，其中z1、z0分别为线路单位长度正序、零序阻抗。
步骤B中，根据测距结果调整零序反时限电流保护动作方程，所述零序反时限电流保护动作方程为：
上式中，t为零序反时限电流保护动作时间；
当测距结果时，其中L为线路全长，经2秒加速零序电流反时限保护，正向故障时零序电流反时限保护动作时间t1为：t1＞t-0.15，t1单位为秒；
当测距结果时，正向故障零序电流反时限保护动作时间t1＝t。
步骤A中，零序方向元件反向判据为：
上式中， 分别为故障后A、B、C相电流，分别为故障后A、B、C相电压。
步骤B中，所述故障线路所连母线上所有线路零序电流最大者：
3I0max＝max{3I0.1，3I0.2，3I0.3.....3I0.n}
上式中，3I0.n代表第n条线路零序电流，将3I0max代入零序反时限电流保护动作方程得到：
当tmin＞200ms时，反向故障时零序电流反时限保护动作时间t2取200ms；
当tmin≤200ms时，反向故障时零序电流反时限保护动作时间t2取tmin。
在(0，t2)时间范围内，当3I0max＜I返回时，其中I返回为返回电流，零序电流反时限保护返回。
本发明的原理说明如下：
本设计公开了一种基于反时限特性的站域后备保护方法，利用零序反时限保护的优良动作特性，同时兼顾了线路正、反向故障保护的动作速度。本设计兼顾保护的选择性与速动性，它能够在输电线路发生故障时快速隔离故障，包括零序反时限电流保护正向整定方法及零序反时限保护反向整定方法两部分。利用零序方向元件判断故障方向，对于正向故障，根据测距结果调整零序反时限保护的动作时间，以加速保护动作；对于反向故障，选取母线所连线路最大零序电流计算零序反时限保护动作时间，从而提高了断路器失灵时后备保护的动作速度。本设计最突出的优点即整体提高了保护系统的快速性，从而有效提高了输电线路后备保护的动作性能，缩小了故障区域，维护了电力系统的稳定运行。
实施例1：
参见图1，一种基于反时限特性的站域后备保护方法，该方法包括以下步骤：
(1)线路L1的F1处发生A相经过渡电阻接地故障，采集线路1、2、3、4保护安装处1、2、3、4的三相电流和三相电压，计算保护1、2、3、4的零序电流和零序电压；
(2)对于线路1，利用零序方向元件判断线路故障方向，经判断为正向故障，零序方向元件正向判据为：
(3)计算测距，测距结果Z＜L1；
(4)计算零序反时限电流保护动作时间
(5)经2秒加速零序电流反时限保护，正向故障时零序电流反时限保护动作时间t1为：t1＞t-0.15，t1单位为秒。
通过以上措施，提高了正向区内故障时后备保护的动作时间。
实施例2：
参见图2，一种基于反时限特性的站域后备保护方法，该方法包括以下步骤：
(1)线路L2的F2处发生A相经过渡电阻接地故障，采集线路1、2、3、4保护安装处1、2、3、4的三相电流和三相电压，计算保护1、2、3、4的零序电流和零序电压；
(2)对于线路2，利用零序方向元件判断线路故障方向，经判断为反向故障，零序方向元件反向判据为：
(3)比较保护1、2、3、4处零序电流，选出最大者：
3I0max＝max{3I0.1，3I0.2，3I0.3，3I0.4}
(4)计算零序反时限电流保护动作时间
(5)当tmin＞200ms时，反向故障时零序电流反时限保护动作时间t2取200ms；当tmin≤200ms时，反向故障时零序电流反时限保护动作时间t2取tmin。
在(0，t2)时间范围内，当3I0max＜I返回时，其中I返回为返回电流，零序电流反时限保护返回。
通过以上措施，提高了反向区内故障时后备保护的动作时间，且在线路断路器失灵时快速切除本线路。

Claims (5)

1.一种基于反时限特性的站域后备保护方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A、利用零序方向元件判断线路故障方向；
零序方向元件正向判据为：
零序方向元件反向判据为：
上式中， 分别为故障后A、B、C相电流，分别为故障后A、B、C相电压；
B、当线路故障为正向故障时，根据测距结果调整零序反时限保护的动作时间；当线路故障为反向故障时，选取故障线路所连母线上所有线路零序电流最大者计算零序反时限保护动作时间。
2.根据权利要求1所述的一种基于反时限特性的站域后备保护方法，其特征在于：步骤B中，所述测距公式为：
上式中，分别为相电压和电流，的取值为A、B、C，k为零序补偿系数，其中z1、z0分别为线路单位长度正序、零序阻抗。
3.根据权利要求2所述的一种基于反时限特性的站域后备保护方法，其特征在于：步骤B中，根据测距结果调整零序反时限电流保护动作方程，所述零序反时限电流保护动作方程为：
上式中，t为零序反时限电流保护动作时间；
当测距结果时，其中L为线路全长，经2秒加速零序电流反时限保护，正向故障时零序电流反时限保护动作时间t1为：t1＞t-0.15，t1单位为秒；
当测距结果时，正向故障零序电流反时限保护动作时间t1＝t。
4.根据权利要求1所述的一种基于反时限特性的站域后备保护方法，其特征在于：步骤B中，所述故障线路所连母线上所有线路零序电流最大者：
3I0max＝max{3I0.1，3I0.2，3I0.3.....3I0.n}
上式中，3I0.n代表第n条线路零序电流，将3I0max代入零序反时限电流保护动作方程得到：
当tmin＞200ms时，反向故障时零序电流反时限保护动作时间t2取200ms；
当tmin≤200ms时，反向故障时零序电流反时限保护动作时间t2取tmin。
5.根据权利要求4所述的一种基于反时限特性的站域后备保护方法，其特征在于：在(0，t2)时间范围内，当3I0max＜I返回时，其中I返回为返回电流，零序电流反时限保护返回。
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