CN107947129B - 一种零序保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种零序保护方法，所述方法包括：获取线路保护安装处两侧的电气相量，其中，所述电气相量包括：零序电压相量和零序电流相量；获取线路保护安装处两侧各电气相量间相位关系；根据所述各电气相量间相位关系对线路进行故障判断，若线路为故障线路，则向线路保护发送跳闸信号，若线路为非故障线路，则结束操作；本发明提供的技术方案，利用输电线路中各电气量之间的相位关系识别健全线路与故障线路，避免由线间互感引起的健全线路零序方向元件误动事故，有效地提升了零序方向元件的动作性能。
Description
技术领域
本发明涉及高压线路保护领域，具体涉及一种零序保护方法。
背景技术
随着我国社会和经济的不断发展，输电走廊资源越趋紧张，超、特高压同杆双回线共用杆塔或同走廊架设线路的形式越来越普遍。此类架构方式所需出线走廊窄，减少占用土地的面积，同时具有建设速度快，输送能力强，节省投资等优势，能够很好地满足现代电力系统对供电可靠性和大容量输电等要求，所以在我国得到了日益广泛的应用。
由于各回路之间存在互感作用，就故障特征而言，同塔多回线路与普通单回线路相比的主要区别在于其受相邻线的影响。健全线路在故障时出现的电气量变化使其存在误动风险，且单回线故障情况下相邻线零序方向元件的误动问题在各电压等级电网屡见不鲜，往往会造成零序方向保护的误动作。对于长距离同走廊架设线路，由于线间互感作用，零序方向保护同样存在误动问题。
综上分析，对于具有弱电强磁联系的同塔多回线路和长距离同走廊架设线路，零序方向保护虽然在故障线路保护的选择性和灵敏度较高，但健全线路保护的误动问题亦很突出，应该引起足够的重视。
发明内容
本发明提供一种零序保护方法，其目的是利用输电线路中各电气量之间的相位关系识别健全线路与故障线路，避免由线间互感引起的健全线路零序方向元件误动事故，有效地提升了零序方向元件的动作性能。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种零序保护方法，其改进之处在于，包括：
获取线路保护安装处两侧的电气相量，其中，所述电气相量包括：零序电压相量和零序电流相量；
获取线路保护安装处两侧各电气相量间相位关系；
根据所述各电气相量间相位关系对线路进行故障判断，若线路为故障线路，则向线路保护发送跳闸信号，若线路为非故障线路，则结束操作。
优选的，所述线路保护安装处两侧的电流参考方向以母线指向线路为正，所述线路保护安装处两侧的电压参考方向以指向大地为正。
优选的，所述获取线路保护安装处两侧各电气相量间相位关系，包括：
令所述线路保护安装处两侧分别为M侧和N侧，则按下式(1)获取线路保护安装处M侧的零序电压相量UM0与线路保护安装处N侧的零序电压相量UN0间的相位差θU：
θU＝arg(UM0/UN0) (1)
按下式(2)获取线路保护安装处M侧的零序电流相量IM0与线路保护安装处N侧的零序电流相量IN0间的相位差θI：
θI＝arg(IM0/IN0) (2)
按下式(3)获取线路保护安装处M侧的零序电压相量UM0与线路保护安装处M侧的零序电流相量IM0间的相位差θM：
θM＝arg(UM0/IM0) (3)
按下式(4)获取线路保护安装处N侧的零序电压相量UN0与线路保护安装处N侧的零序电流相量IN0间的相位差θN：
θN＝arg(UN0/IN0) (4)。
进一步的，对所述线路保护安装处M侧的零序电压相量UM0与线路保护安装处M侧的零序电流相量IM0间的相位差θM进行相位补偿，按下式(5)获取θM的补偿相位差θMC：
θMC＝θM-a (5)
对所述线路保护安装处N侧的零序电压相量UN0与线路保护安装处N侧的零序电流相量IN0间的相位差θN进行相位补偿，按下式(6)获取θN的补偿相位差θNC：
θNC＝θN-a (6)
上述式(5)和式(6)中，a为线路零序阻抗角。
进一步的，若θU＝0、θI＝0、θMC＝π且θNC＝π，则判定线路为故障线路，并向线路保护发送跳闸信号；
若θU＝π、θI＝π、θMC＝π且θNC＝π，则线路存在弱电强磁现象，判定线路为非故障线路，结束操作；
若θU＝0、θI＝π、θMC＝0且θNC＝π，则线路保护安装处M侧反方向发生故障，判定线路为非故障线路，结束操作；
若θU＝0、θI＝π、θMC＝π且θNC＝0，则线路保护安装处N侧反方向发生故障，判定线路为非故障线路，结束操作。
进一步的，0的裕度为(-π/3,π/3)，π的裕度为(2π/3,4π/3)。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种零序保护方法，利用输电线路中各电气量之间的相位关系识别健全线路与故障线路，提取了四类故障或运行条件下的电气量之间的固有特征，解决了同杆或同走廊线路因零序互感造成无故障线路纵联零序方向保护误动的问题，提高了弱电强磁联系的双回线路中纵联零序方向保护的可靠性；且只采用零序分量的前提下对原有保护装置及程序改动较小，易于实现。
附图说明
图1是本发明一种零序保护方法的流程图；
图2是本发明实施例的应用场景结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种零序保护方法，利用各电气量之间的相位关系存在的内在固有特征即可识别健全线路与故障线路，避免了由线间互感引起的健全线路零序方向元件误动事故，有效地提升了零序方向元件的动作性能，如图1所示，包括：
101.获取线路保护安装处两侧的电气相量，其中，所述电气相量包括：零序电压相量和零序电流相量；
102.获取线路保护安装处两侧各电气相量间相位关系；
103.根据所述各电气相量间相位关系对线路进行故障判断，若线路为故障线路，则向线路保护发送跳闸信号，若线路为非故障线路，则结束操作。
其中，所述线路保护安装处两侧的电流参考方向以母线指向线路为正，所述线路保护安装处两侧的电压参考方向以指向大地为正。
具体的，所述步骤102，包括：
令所述线路保护安装处两侧分别为M侧和N侧，例如，如图2所示的应用场景中，S1、S2分别表示M、N两侧线路的等效电源,ZMS1、ZMS0分别表示M侧等效系统的正序阻抗、零序阻抗；ZNS1、ZNS0分别表示N侧等效系统的正序阻抗、零序阻抗；ZM表示两回线路之间的互感，K表示故障点；
则按下式(1)获取线路保护安装处M侧的零序电压相量UM0与线路保护安装处N侧的零序电压相量UN0间的相位差θU：
θU＝arg(UM0/UN0) (1)
按下式(2)获取线路保护安装处M侧的零序电流相量IM0与线路保护安装处N侧的零序电流相量IN0间的相位差θI：
θI＝arg(IM0/IN0) (2)
按下式(3)获取线路保护安装处M侧的零序电压相量UM0与线路保护安装处M侧的零序电流相量IM0间的相位差θM：
θM＝arg(UM0/IM0) (3)
按下式(4)获取线路保护安装处N侧的零序电压相量UN0与线路保护安装处N侧的零序电流相量IN0间的相位差θN：
θN＝arg(UN0/IN0) (4)。
对所述线路保护安装处M侧的零序电压相量UM0与线路保护安装处M侧的零序电流相量IM0间的相位差θM进行相位补偿，按下式(5)获取θM的补偿相位差θMC：
θMC＝θM-a (5)
对所述线路保护安装处N侧的零序电压相量UN0与线路保护安装处N侧的零序电流相量IN0间的相位差θN进行相位补偿，按下式(6)获取θN的补偿相位差θNC：
θNC＝θN-a (6)
上述式(5)和式(6)中，a为线路零序阻抗角。
进一步的，基于上述线路保护安装处两侧各电气相量间相位关系对线路进行故障判断：
若θU＝0、θI＝0、θMC＝π且θNC＝π，则判定线路为故障线路，并向线路保护发送跳闸信号；
若θU＝π、θI＝π、θMC＝π且θNC＝π，则线路存在弱电强磁现象，判定线路为非故障线路，结束操作；
若θU＝0、θI＝π、θMC＝0且θNC＝π，则线路保护安装处M侧反方向发生故障，判定线路为非故障线路，结束操作；
若θU＝0、θI＝π、θMC＝π且θNC＝0，则线路保护安装处N侧反方向发生故障，判定线路为非故障线路，结束操作。
其中，上述理论值为0或π时，需增加一定的裕度，0的裕度为(-π/3,π/3)，π的裕度为(2π/3,4π/3)。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (3)
1.一种零序保护方法，其特征在于，所述方法包括：
获取线路保护安装处两侧的电气相量，其中，所述电气相量包括：零序电压相量和零序电流相量；
获取线路保护安装处两侧各电气相量间相位关系；
根据所述各电气相量间相位关系对线路进行故障判断，若线路为故障线路，则向线路保护发送跳闸信号，若线路为非故障线路，则结束操作；
所述获取线路保护安装处两侧各电气相量间相位关系，包括：
令所述线路保护安装处两侧分别为M侧和N侧，则按下式(1)获取线路保护安装处M侧的零序电压相量UM0与线路保护安装处N侧的零序电压相量UN0间的相位差θU：
θU＝arg(UM0/UN0) (1)
按下式(2)获取线路保护安装处M侧的零序电流相量IM0与线路保护安装处N侧的零序电流相量IN0间的相位差θI：
θI＝arg(IM0/IN0) (2)
按下式(3)获取线路保护安装处M侧的零序电压相量UM0与线路保护安装处M侧的零序电流相量IM0间的相位差θM：
θM＝arg(UM0/IM0) (3)
按下式(4)获取线路保护安装处N侧的零序电压相量UN0与线路保护安装处N侧的零序电流相量IN0间的相位差θN：
θN＝arg(UN0/IN0) (4)
对所述线路保护安装处M侧的零序电压相量UM0与线路保护安装处M侧的零序电流相量IM0间的相位差θM进行相位补偿，按下式(5)获取θM的补偿相位差θMC：
θMC＝θM-a (5)
对所述线路保护安装处N侧的零序电压相量UN0与线路保护安装处N侧的零序电流相量IN0间的相位差θN进行相位补偿，按下式(6)获取θN的补偿相位差θNC：
θNC＝θN-a (6)
上述式(5)和式(6)中，a为线路零序阻抗角；
若θU＝0、θI＝0、θMC＝π且θNC＝π，则判定线路为故障线路，并向线路保护发送跳闸信号；
若θU＝π、θI＝π、θMC＝π且θNC＝π，则线路存在弱电强磁现象，判定线路为非故障线路，结束操作；
若θU＝0、θI＝π、θMC＝0且θNC＝π，则线路保护安装处M侧反方向发生故障，判定线路为非故障线路，结束操作；
若θU＝0、θI＝π、θMC＝π且θNC＝0，则线路保护安装处N侧反方向发生故障，判定线路为非故障线路，结束操作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线路保护安装处两侧的电流参考方向以母线指向线路为正，所述线路保护安装处两侧的电压参考方向以指向大地为正。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，0的裕度为(-π/3,π/3)，π的裕度为(2π/3,4π/3)。
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