CN107979067B - 一种零序电流保护方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种零序电流保护方法及系统，所述方法包括：计算同塔三回线路中两端共母线的第一线路和第二线路的零序电流；基于EMTP仿真模型搭建同塔三回线路实际模型，分别计算所述第一线路和第二线路的零序环流系数；基于所述第一线路和第二线路零序环流系数分别计算零序环流补偿后的第一线路和第二线路的零序电流；根据所述第一线路和第二线路的零序电流以及所述第一线路和第二线路的补偿后的零序电流，判断是否需要零序保护动作。本发明提供的零序电流保护方法准确有效、符合实际工程，有效的避免本线路零序电流保护的误动作。
Description
技术领域：
本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种零序电流保护方法及系统。
背景技术：
为了应对电力供应的紧张局面和输电走廊的日趋减少等问题，输电网络的建设条件越来越复杂，全线同塔、局部同塔、短距离不换位等形式的输电线路架设方式及新型输电技术在超特高压系统中不断实现应用。
但是，复杂的线路架设方式导致线路三相参数不对称。在线路正常运行及故障时，线路参数不平衡将直接导致线路中不平衡电流的出现。为了限制电磁耦合引起的不平衡电流，我国规定在超高压电网中长度超过100km的线路应换位，换位循环长度不宜大于200km。实际电网中受线路长度、换位困难等因素影响，不换位、换位不充分的多回线必然使得各线、相无法完全对称，随之出现的电气不平衡问题自然受到重点关注。
部分地区存在有多条不换位多回线路(其中包含局部同塔的情况)，如某电站送出的三回线因附近线路拉开而负荷增加，导致零序不平衡电流超过300A，紧急调整了零序反时限保护定值，造成了运行风险，在某些运行工况下甚至会导致零序电流达到定值而引发电网停电事故。
在目前的同塔三回线路典型结构中，其中一、二回为两端共母线并列运行的双回线，第三回则一端与一、二回共母线，另一端与一、二回不共母线。在这种情况下，鉴于一、二回双回线零序电流保护方法没有计及相邻线路影响，容易因为第三回线路的互感造成双回线零序环流较大而引起零序电流保护误动作。
发明内容：
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种零序电流保护方法。
所述方法包括以下步骤：
计算同塔三回线中两端共母线的双回线第一线路和第二线路的零序电流；
基于EMTP仿真模型分别计算所述第一线路和第二线路的零序环流系数；
基于所述第一线路和第二线路零序环流系数分别计算零序环流补偿后的第一线路和第二线路的零序电流；
根据所述第一线路和第二线路的零序电流以及所述第一线路和第二线路的补偿后的零序电流，判断是否需要零序保护动作。
优选的，所述计算双回线中的第一线路和第二线路的零序电流，包括：采集第一线路和第二线路的三相电流，并根据所述线路的三相电流采用如下式算法计算电流的向量值；
式中：i：取值1、2，分别表示第一线路和第二线路；
第i线路的零序电流；
分别为第i线路三相电流的向量值。
优选的，所述基于EMTP仿真模型计算所述第一线路和第二线路的零序环流系数包括：
在EMTP仿真模型中，设定所述第一线路和第二线路并列运行并引入第三线路；
在第三线路的A、B、C相分别通入电流
测量所述第一线路的零序电流
和所述第二线路的零序电流
分别计算出在第三回线A、B、C相电流影响下第一线路和第二线路的零序环流系数。
优选的，所述计算所述第一线路和第二线路的零序环流系数按下式计算：
其中，Kij为第一线路/第二线路A、B、C相的零序环流系数，j：取值为A、B、C，表示相邻线路的A、B、C相通入电流；
优选的，所述第一线路和第二线路的零序补偿的零序电流按下式计算：
式中：i取值1，2，表示第一线路和第二线路；
线路剔除零序环流之后的零序电流。
优选的，所述根据所述第一线路和第二线路的零序电流以及所述第一线路和第二线路的补偿后的零序电流，判断是否需要零序保护动作，包括：当零序电流满足动作条件时，零序电流保护发出跳闸指令，否则继续判断；
所述动作条件如下式所示：
其中，I0dz是零序电流定值；T0dz是零序时间定值；
为零序电流幅值和补偿后零序电流幅值二者的最小值；t为满足条件A持续的时间。
优选的，所述第一线路和第二线路是同塔三回线路中两端共母线并列运行的双回线路。
一种零序电流保护系统，其特征在于，所述系统包括：
第一计算模块：用于计算同塔三回线路中两端共母线的第一线路和第二线路的零序电流；
第二计算模块：用于基于EMTP仿真模型分别计算所述第一线路和第二线路的零序环流系数；
第三计算模块：用于基于所述第一线路和第二线路零序环流系数分别计算零序环流补偿后的第一线路和第二线路的零序电流；
判断模块：用于根据所述第一线路和第二线路的零序电流以及所述第一线路和第二线路的补偿后的零序电流，判断是否需要零序保护动作。
优选的，所述第一计算模块包括：采用如下式的算法计算电流的向量值：
优选的，所述第二计算模块包括：在EMTP仿真模型中，设定所述第一线路和第二线路并列运行并引入第三线路；在第三线路的A、B、C相分别通入电流
测量所述第一线路的零序电流
和所述第二线路的零序电流
分别计算出A、B、C相的第一线路和第二线路的零序环流系数。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的技术方案，将同塔三回线路中相邻第三回线路的三相电流引入两端共母线的双回线路的零序电流计算中，以提高了零序电流保护的安全性，减少了运行风险，并且所用成本低，兼顾经济性与实用性，具有较好的应用前景；同时剔除了双回线路受第三条线路互感而产生零序环流；有效的避免了因为第3条线路的互感造成双回线零序环流较大而引起零序电流保护误动作。
附图说明：
图1为本发明的具体实施方法流程图；
图2为本发明的线路3A相单独运行时线路1的三组零序环流图；
图3为本发明的线路3B相单独运行时线路1的三组零序环流图；
图4本发明的线路3C相单独运行时线路1的三组零序环流图。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图及实例对本发明的内容做进一步说明：
本发明的实施方法流程图如图1所示，具体步骤如下：
计算同塔三回线中两端共母线的双回线第一线路和第二线路的零序电流；
基于EMTP仿真模型分别计算所述第一线路和第二线路的零序环流系数；
基于所述第一线路和第二线路零序环流系数分别计算零序环流补偿后的第一线路和第二线路的零序电流；
根据所述第一线路和第二线路的零序电流以及所述第一线路和第二线路的补偿后的零序电流，判断是否需要零序保护动作。
按照本发明中流程图的具体步骤对经相邻线路零序补偿的零序电流保护逻辑实施的具体手段如下：
计算同塔三回线中两端共母线的双回线第1条线路的零序电流，包括以下步骤：
(1)采集本线路(第1条线路)的三相电流，并使用微机保护常用的傅里叶算法计算出各个电流的相量值：
(2)采集双回线之外的第3条线路三相电流，并使用微机保护常用的傅里叶算法计算出各个电流的相量值：
(3)计算出本线路零序电流：
第2条线路的零序电流计算方法同上述第1条线路。
基于EMTP仿真模型分别计算所述第1条线路的零序环流系数包括：
(4)利用EMTP仿真软件搭建线路模型，让同塔三回线中两端共母线的线路一和线路二并列运行，在线路三的A相通入电流
测量线路一的零序电流
和线路二的零序电流
计算出第三回线路A相对线路一互感形成的零序环流系数：
其中，K1A为第1条线路A相的零序环流系数；
第1条线路实测的零序电流。
第2条线路的零序环流系数计算同上述第1条线路。
现结合以下实施例进一步说明如何利用EMTP仿真软件搭建线路模型计算出零序环流系数。
以某同塔三回线实际参数为例，利用EMTP仿真软件搭建线路模型计算出零序环流系数，测量出第三回线A相单独运行时，线路一的零序环流大小，并计算二者的比值(A相电流分别设大小不同的三组数值，取三组数据平均，计算公式为
)，如图2所示，三组的比值为-0.08876、-0.08877、-0.08878，平均值为：-0.08877，故取K1A为-0.08877。
然后，第三回线B相单独运行时测量出线路一的零序环流大小，并计算二者的比值(B相电流分别设大小不同的三组数值，取三组数据平均，计算公式为
)，如图3所示，三组的比值为-0.00244、-0.00244、-0.00244，平均值为：-0.00244，故取K1B为-0.00244。
最后，第三回线C相单独运行时测量出线路一的零序环流大小，并计算二者的比值(C相电流分别设大小不同的三组数值，取三组数据平均，计算公式为
)，如图4所示，三组的比值为0.0806、0.0806、0.0806，平均值为：0.0806，故取K1C为0.0806。
(5)基于第1条线路和第2条线路零序环流系数分别计算零序环流补偿后的第1条线路的零序电流，计算公式如下：
式中：
第1条线路剔除零序环流之后的零序电流；
第2条线路零序环流补偿后零序电流计算同第1条线路。
(6)根据所述第1条线路和第2条线路的零序电流以及所述第1条线路和第2条线路的补偿后的零序电流，判断是否需要零序保护动作，如果同时满足条件A和B，零序电流保护发出跳闸指令，否则返回；判断条件A和B按下式计算：
其中I0dz是零序电流定值，T0dz是零序时间定值，
为零序电流幅值和补偿后零序电流幅值二者的最小值，t为满足条件A持续的时间。
第1条线路和第2条线路是同塔三回线路中两端共母线并列运行的双回线路。
本申请实施例中，还提供了一种零序电流保护系统，包括：
第一计算模块：用于计算同塔三回线路中两端共母线的第一线路和第二线路的零序电流；
第二计算模块：用于基于EMTP仿真模型分别计算所述第一线路和第二线路的零序环流系数；
第三计算模块：用于基于所述第一线路和第二线路零序环流系数分别计算零序环流补偿后的第一线路和第二线路的零序电流；
判断模块：用于根据所述第一线路和第二线路的零序电流以及所述第一线路和第二线路的补偿后的零序电流，判断是否需要零序保护动作。
所述第一计算模块包括：采用如下式的算法计算电流的向量值：
所述第二计算模块包括：在EMTP仿真模型中，设定所述第一线路和第二线路并列运行并引入第三线路；在第三线路的A、B、C相分别通入电流
测量所述第一线路的零序电流
和所述第二线路的零序电流
分别计算出A、B、C相的第一线路和第二线路的零序环流系数。
所述判断模块：用于根据所述第一线路和第二线路的零序电流以及所述第一线路和第二线路的补偿后的零序电流，判断是否需要零序保护动作；按下述公式进行判断：
其中I0dz是零序电流定值，T0dz是零序时间定值，
为零序电流幅值和补偿后零序电流幅值二者的最小值，t为满足条件A持续的时间。
如果同时满足条件A和B，零序电流保护发出跳闸指令，否则返回；
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、系统、和计算机程序产品的流程图和方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和方框图中的每一流程和方框、以及流程图和方框图中的流程和方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (3)
1.一种零序电流保护方法，其特征在于，所述方法在于以下步骤：
计算同塔三回线中两端共母线的双回线第一线路和第二线路的零序电流；
基于EMTP仿真模型分别计算所述第一线路和第二线路的零序环流系数；
基于所述第一线路和第二线路零序环流系数分别计算零序环流补偿后的第一线路和第二线路的零序电流；
根据所述第一线路和第二线路的零序电流以及所述第一线路和第二线路的补偿后的零序电流，判断是否需要零序保护动作；
计算双回线中的第一线路和第二线路的零序电流，包括：采集第一线路和第二线路的三相电流，并根据所述线路的三相电流采用如下式算法计算电流的向量值；
式中：i：取值1、2，分别表示第一线路和第二线路；
第i线路的零序电流；
分别为第i线路三相电流的向量值；
所述基于EMTP仿真模型计算所述第一线路和第二线路的零序环流系数包括：在EMTP仿真模型中，设定所述第一线路和第二线路并列运行并引入第三线路；在第三线路的A、B、C相分别通入电流
测量所述第一线路的零序电流
和所述第二线路的零序电流
分别计算出在第三回线A、B、C相电流影响下第一线路和第二线路的零序环流系数；
所述计算所述第一线路和第二线路的零序环流系数按下式计算：
其中，Kij为第一线路/第二线路A、B、C相的零序环流系数，j：取值为A、B、C，表示相邻线路的A、B、C相通入电流；
所述第一线路和第二线路的零序补偿的零序电流按下式计算：
式中：i取值1，2，表示第一线路和第二线路；
线路剔除零序环流之后的零序电流；
所述根据所述第一线路和第二线路的零序电流以及所述第一线路和第二线路的补偿后的零序电流，判断是否需要零序保护动作，包括：当零序电流满足动作条件时，零序电流保护发出跳闸指令，否则继续判断；
所述动作条件如下式所示：
其中，I0dz是零序电流定值；T0dz是零序时间定值；
为零序电流幅值和补偿后零序电流幅值二者的最小值；t为满足条件A持续的时间。
2.如权利要求1所述的一种零序电流保护方法，其特征在于，所述第一线路和第二线路是同塔三回线路中两端共母线并列运行的双回线路。
3.一种零序电流保护系统，其特征在于，所述系统包括：
第一计算模块：用于计算同塔三回线路中两端共母线的第一线路和第二线路的零序电流；
第二计算模块：用于基于EMTP仿真模型分别计算所述第一线路和第二线路的零序环流系数；
第三计算模块：用于基于所述第一线路和第二线路零序环流系数分别计算零序环流补偿后的第一线路和第二线路的零序电流；
判断模块：用于根据所述第一线路和第二线路的零序电流以及所述第一线路和第二线路的补偿后的零序电流，判断是否需要零序保护动作；
所述第一计算模块包括：采用如下式的算法计算电流的向量值：
式中：i：取值1、2，分别表示第一线路和第二线路；
第i线路的零序电流；
分别为第i线路三相电流的向量值；
所述第二计算模块包括：在EMTP仿真模型中，设定所述第一线路和第二线路并列运行并引入第三线路；在第三线路的A、B、C相分别通入电流
测量所述第一线路的零序电流
和所述第二线路的零序电流
分别计算出A、B、C相的第一线路和第二线路的零序环流系数；
所述计算所述第一线路和第二线路的零序环流系数按下式计算：
其中，Kij为第一线路/第二线路A、B、C相的零序环流系数，j：取值为A、B、C，表示相邻线路的A、B、C相通入电流；
所述第一线路和第二线路的零序补偿的零序电流按下式计算：
式中：i取值1，2，表示第一线路和第二线路；
线路剔除零序环流之后的零序电流；
所述根据所述第一线路和第二线路的零序电流以及所述第一线路和第二线路的补偿后的零序电流，判断是否需要零序保护动作，包括：当零序电流满足动作条件时，零序电流保护发出跳闸指令，否则继续判断；
所述动作条件如下式所示：
其中，I0dz是零序电流定值；T0dz是零序时间定值；
为零序电流幅值和补偿后零序电流幅值二者的最小值；t为满足条件A持续的时间。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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