CN109301799B - 一种防止同塔多回线纵联零序方向保护误动的方法和系统 - Google Patents

一种防止同塔多回线纵联零序方向保护误动的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种防止同塔多回线纵联零序方向保护误动的方法和系统。所述方法和系统基于站域信息，通过第一判据是否成立判断存在故障的回线，并根据第二判据判断发生故障的电压等级的多回线路中除故障线路以外的回线是否存在零序电压过零点，并在存在零序电压过零点时进行反向补偿；在同塔混压多回线中根据第三判据判定未发生故障电压等级的回线是否存在零序电压过零点，并在存在零序电压过零点时闭锁纵联零序保护。所述方法和系统完整解决了因非全相运行或断线故障引起的同塔同压或混压多回线路纵联零序方向保护误动问题，且能够保证纵联零序方向保护的精确度，从而提高电力系统防误动能力和电网安全稳定运行水平。

Description

一种防止同塔多回线纵联零序方向保护误动的方法和系统
技术领域
本发明涉及电力保护领域,并且更具体地，涉及一种防止同塔多回线纵联零序方向保护误动的方法和系统。
背景技术
同塔多回线路具有杆塔数量少、占用输电走廊面积小、输电能力强、所需路径宽度大等特点，能够避免穿越山林和城市所必须实施的多余工程，在超、特高压线路中较单回输电线路具有显著的经济优势，同时也能满足大容量输电的要求。在同塔多回线路中，纵联零序方向保护的应用相当广泛，技术成熟。在现有技术中，纵联零序方向保护不应受零序电压大小的影响。故而对于因线路发生高阻接地故障，或是因故障点远离本端，造成线路阻抗远大于系统阻抗等原因而导致的纵联零序方向保护零压过低问题，应采用补偿措施提高零序电压模值，使其大于动作门槛后再走继电保护动作逻辑。目前零序方向保护多采用补线路全长的补偿方法。
在同塔同压多回线中，一回线出现非全相运行或断线故障后，输电线路两侧母线将出现相位相反的零序电压，此时健全线路如仍按线路全长进行零压的补偿，则会导致健全线路误动作。同时，非全相运行或断线故障造成的负荷转移容易造成其他线路过负荷，也存在误动的可能。而对于同塔混压线路，由于回线间存在互感，另一回线将出现与断线线路完全一致的零序电气量分布，从而导致误动。目前就非全相运行或断线故障导致的纵联零序方向保护误动问题尚无完整解决方案，也不符合技术标准。
发明内容
针对现有技术中同塔多回线线路发生非全相运行或断线故障导致的纵联零序方向保护误动问题尚无完整解决方案的技术问题，本发明提供一种防止同塔多回线纵联零序方向保护误动的方法，所述方法包括：
为同塔多回线路中每一回线的零序方向保护装置设定所需接收的站域信息，并录入预先测量的每回线路的正序阻抗、零序阻抗和零序互感，其中，所述站域信息包括所述同塔多回线路中其他回线的三相相电流测量值、三相相电压测量值、断路器开关状态和多回线结构信息；
对于同塔同压多回线路或者同塔混压多回线路中同一电压等级的多回线路，根据每回线路的负荷电流瞬时值和额定值，零序电流和零序电流门槛值，线路一端相电压变化值、相电流瞬时值和额定值，通过第一判据以及断路器开关状态，确定每回线路是否发生故障，其中，所述故障包括非全相运行或断线；
对于同塔同压多回线路中未发生故障的回线，或者同塔混压多回线路中发生故障的电压等级的多回线路中除故障回线以外的其余回路，根据未发生故障的回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的回线间的零序互感，通过第二判据确定所述未发生故障的回线中是否存在零序电压过零点，当存在零序电压过零点时，对所述回线进行电压补偿以阻止纵联零序方向保护装置误动作；
对于同塔混压多回线路中未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的回线，根据所述回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的电压等级的同名回线间的零序互感，通过第三判据确定所述回线中是否存在零序电压过零点，当至少一条回线存在零序电压过零点时闭锁所述未发生故障的电压等级的多回线路中所有回线的纵联零序方向保护，防止所述纵联零序方向保护误动。
进一步地，所述对于同塔同压多回线路或者同塔混压多回线路中同一电压等级的多回线路，根据每回线路的负荷电流瞬时值和额定值，零序电流和零序电流门槛值，线路一端相电压变化值、相电流瞬时值和额定值，通过第一判据以及断路器开关状态，确定每回线路是否发生故障，其中，所述第一判据包括：
Figure GDA0003606052190000031
式中，
Figure GDA0003606052190000032
为第n回线负荷电流瞬时值，
Figure GDA0003606052190000033
为第n回线额定负荷电流，k1为负荷增益系数；
Figure GDA0003606052190000034
式中，
Figure GDA0003606052190000035
为第n回线零序电流，
Figure GDA0003606052190000036
为第n回线零序电流门槛值；
Figure GDA0003606052190000037
式中，
Figure GDA0003606052190000038
为第n回线任意一端相电压变化值，
Figure GDA0003606052190000039
为第n回线任意一端三相相电压测量值；
Figure GDA00036060521900000310
式中，
Figure GDA00036060521900000311
为第n回线相电流额定值，k2为电流增益系数；
当任意回线满足以上全部4个判据且断路开关状态为跳开时，判定该回线发生非全相运行；
当任意回线满足
Figure GDA00036060521900000312
且断路开关状态为闭合时，判定所述回线发生断线。
进一步地，所述对于同塔同压多回线路中未发生故障的回线，或者同塔混压多回线路中发生故障的电压等级的多回线路中除故障回线以外的其余回路，根据未发生故障的回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的回线间的零序互感，通过第二判据确定所述未发生故障的回线中是否存在零序电压过零点，当存在零序电压过零点时，对所述回线进行电压补偿以阻止纵联零序方向保护装置误动作，其中：
所述第二判据的公式为：
Figure GDA0003606052190000041
式中
Figure GDA0003606052190000042
为未发生故障的第a回线与其他回线间的互感，
Figure GDA0003606052190000043
为未发生故障的第a回线零序阻抗,
Figure GDA0003606052190000044
为所述未发生故障的第a回线零序电压过零点到纵联零序方向保护装置安装处的距离，所述l(a)为所述未发生故障的第a回线的线路长度，
Figure GDA0003606052190000045
为未发生故障的第a回线的零序电压、零序电流；
当所述第二判据的公式成立时，确定所述未发生故障的第a回线中存在零序电压过零点，对所述回线进行电压补偿，所述电压补偿的公式为：
Figure GDA0003606052190000046
进一步地，对于同塔混压多回线路中未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的回线，根据所述回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的电压等级的同名回线间的零序互感，通过第三判据确定所述回线中是否存在零序电压过零点，当至少一条回线存在零序电压过零点时闭锁所述未发生故障的电压等级的多回线路中所有回线的纵联零序方向保护，防止所述纵联零序方向保护误动包括：
对于同塔混压多回线路中未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的回线，根据所述回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的电压等级的同名回线间的零序互感，通过第三判据确定所述回线中是否存在零序电压过零点，其中，所述第三判据的公式为：
Figure GDA0003606052190000047
式中
Figure GDA0003606052190000048
为未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线和发生故障的电压等级中的第b回线之间的互感，
Figure GDA0003606052190000049
为未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的零序阻抗,
Figure GDA00036060521900000410
为所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线零序电压过零点到纵联零序方向保护装置安装处的距离，所述l(b)为所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的线路长度，
Figure GDA0003606052190000051
未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的零序电压、零序电流；
当所述第三判据的公式成立时，确定所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线中存在零序电压过零点，则闭锁所述未发生故障的电压等级的多回线路中所有回线的纵联零序方向保护，防止所述纵联零序方向保护误动。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种防止同塔多回线纵联零序方向保护误动的系统，所述系统包括：
信息设置单元，其用于为同塔多回线路中每一回线的零序方向保护装置设定所需接收的站域信息，并录入预先测量的每回线路的正序阻抗、零序阻抗和零序互感，其中，所述站域信息包括所述同塔多回线路中其他回线的三相相电流测量值、三相相电压测量值、断路器开关状态和多回线结构信息；
故障确定单元，其用于对于同塔同压多回线路或者同塔混压多回线路中同一电压等级的多回线路，根据每回线路的负荷电流瞬时值和额定值，零序电流和零序电流门槛值，线路一端相电压变化值、相电流瞬时值和额定值，通过第一判据以及断路器开关状态，确定每回线路是否发生故障，其中，所述故障包括非全相运行或断线；
第一保护单元，其用于对于同塔同压多回线路中未发生故障的回线，或者同塔混压多回线路中发生故障的电压等级的多回线路中除故障回线以外的其余回路，根据未发生故障的回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的回线间的零序互感，通过第二判据确定所述未发生故障的回线中是否存在零序电压过零点，当存在零序电压过零点时，对所述回线进行电压补偿以阻止纵联零序方向保护装置误动作；
第二保护单元，其用于对于同塔混压多回线路中未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的回线，根据所述回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的电压等级的同名回线间的零序互感，通过第三判据确定所述回线中是否存在零序电压过零点，当至少一条回线存在零序电压过零点时闭锁所述未发生故障的电压等级的多回线路中所有回线的纵联零序方向保护，防止所述纵联零序方向保护误动。
进一步地，所述故障确定单元包括：
第一判据单元，其用于对于同塔同压多回线路或者同塔混压多回线路中同一电压等级的多回线路，根据每回线路的负荷电流瞬时值和额定值，零序电流和零序电流门槛值，线路一端相电压变化值、相电流瞬时值和额定值，确定第一判据是否成立，其中，所述第一判据包括：
Figure GDA0003606052190000061
式中，
Figure GDA0003606052190000062
为第n回线负荷电流瞬时值，
Figure GDA0003606052190000063
为第n回线额定负荷电流，k1为负荷增益系数；
Figure GDA0003606052190000064
式中，
Figure GDA0003606052190000065
为第n回线零序电流，
Figure GDA0003606052190000066
为第n回线零序电流门槛值；
Figure GDA0003606052190000067
式中，
Figure GDA0003606052190000068
为第n回线任意一端相电压变化值，
Figure GDA0003606052190000069
为第n回线任意一端三相相电压测量值；
Figure GDA00036060521900000610
式中，
Figure GDA00036060521900000611
为第n回线相电流额定值，k2为电流增益系数；
第一故障确定单元，其用于当任意回线满足第一判据单元中的全部4个判据，且断路开关状态为跳开时，判定该回线发生非全相运行；
第二故障确定单元，其用于当任意回线满足
Figure GDA00036060521900000612
且断路开关状态为闭合时，判定所述回线发生断线。
进一步地，所述第一保护单元包括：
第二判据单元，其用于对于同塔同压多回线路中未发生故障的回线，或者同塔混压多回线路中发生故障的电压等级的多回线路中除故障回线以外的其余回路，根据未发生故障的回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的回线间的零序互感，确定第二判据是否成立，其中：
所述第二判据的公式为：
Figure GDA0003606052190000071
式中
Figure GDA0003606052190000072
为未发生故障的第a回线与其他回线间的互感，
Figure GDA0003606052190000073
为未发生故障的第a回线零序阻抗,
Figure GDA0003606052190000074
为所述未发生故障的第a回线零序电压过零点到纵联零序方向保护装置安装处的距离，所述l(a)为所述未发生故障的第a回线的线路长度，
Figure GDA0003606052190000075
为未发生故障的第a回线的零序电压、零序电流；
第一执行单元，其用于当所述第二判据单元的判据公式成立时，确定所述未发生故障的第n回线中存在零序电压过零点，对所述回线进行电压补偿，所述电压补偿的公式为：
Figure GDA0003606052190000076
进一步地，所述第二保护单元包括：
第三判据单元，其用于对于同塔混压多回线路中未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的回线，根据所述回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的电压等级的同名回线间的零序互感，判定第三判据是否成立，其中，所述第三判据的公式为：
Figure GDA0003606052190000077
式中
Figure GDA0003606052190000081
为未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线和发生故障的电压等级中的第b回线之间的互感，
Figure GDA0003606052190000082
为未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的零序阻抗,
Figure GDA0003606052190000083
为所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线零序电压过零点到纵联零序方向保护装置安装处的距离，所述l(b)为所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的线路长度，
Figure GDA0003606052190000084
未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的零序电压、零序电流；
第二执行单元，其用于当所述第三判据的公式成立时，确定所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线中存在零序电压过零点，则闭锁所述未发生故障的电压等级的多回线路中所有回线的纵联零序方向保护，防止所述纵联零序方向保护误动。
本发明技术方案提供的防止同塔多回线纵联零序方向保护误动的方法和系统基于站域信息，通过第一判据对同一电压等级的多回线路中的所有回线判断是否发生非全线运行或者断线故障，当其中一回线发生故障时，对发生故障的电压等级中除故障回线以外的其他回线，通过第二判据判断所述未发生故障的回线是否发生零序电压过零点，当存在零序电压过零点时，对所述回线进行电压补偿以阻止纵联零序方向保护装置误动作，同时考虑到同塔混压多回线路中，不同电压等级的回线间也存在互感，通过第三判据判断未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的回线是否存在零序电压过零点，当至少一条回线存在零序电压过零点时闭锁所述未发生故障的电压等级的多回线路中所有回线的纵联零序方向保护，防止所述纵联零序方向保护误动。
综上所述，本发明所述方法和系统基于站域信息，通过第一判据是否成立判断存在故障的回线，并根据第二判据判断发生故障的电压等级的多回线路中除故障线路以外的回线是否存在零序电压过零点，并在存在零序电压过零点时进行反向补偿；在同塔混压多回线中根据第三判据判定未发生故障电压等级的回线是否存在零序电压过零点，并在存在零序电压过零点时闭锁纵联零序保护。所述方法和系统完整解决了因非全相运行或断线故障引起的同塔同压或混压多回线路纵联零序方向保护误动问题，且能够保证纵联零序方向保护的精确度，从而提高电力系统防误动能力和电网安全稳定运行水平。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的防止同塔多回线纵联零序方向保护误动的方法的流程图；
图2为根据本发明优选实施方式的防止同塔多回线纵联零序方向保护误动的系统的结构示意图；
图3为根据本发明另一个优选实施方式的同塔同压双回线路发生断线故障时零序电压分布示意图；
图4为根据本发明另一个优选实施方式的同塔混压四回线路的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
实施例一
图1为根据本发明优选实施方式的防止同塔多回线纵联零序方向保护误动的方法的流程图。如图1所示，本优选实施方式所述的防止同塔多回线纵联零序方向保护误动的方法100从步骤101开始。
在步骤101，为同塔多回线路中每一回线的零序方向保护装置设定所需接收的站域信息，并录入预先测量的每回线路的正序阻抗、零序阻抗和零序互感，其中，所述站域信息包括所述同塔多回线路中其他回线的三相相电流测量值、三相相电压测量值、断路器开关状态和多回线结构信息；
在步骤102，对于同塔同压多回线路或者同塔混压多回线路中同一电压等级的多回线路，根据每回线路的负荷电流瞬时值和额定值，零序电流和零序电流门槛值，线路一端相电压变化值、相电流瞬时值和额定值，通过第一判据以及断路器开关状态，确定每回线路是否发生故障，其中，所述故障包括非全相运行或断线；
在步骤103，对于同塔同压多回线路中未发生故障的回线，或者同塔混压多回线路中发生故障的电压等级的多回线路中除故障回线以外的其余回路，根据未发生故障的回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的回线间的零序互感，通过第二判据确定所述未发生故障的回线中是否存在零序电压过零点，当存在零序电压过零点时，对所述回线进行电压补偿以阻止纵联零序方向保护装置误动作；
在步骤104，对于同塔混压多回线路中未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的回线，根据所述回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的电压等级的同名回线间的零序互感，通过第三判据确定所述回线中是否存在零序电压过零点，当至少一条回线存在零序电压过零点时闭锁所述未发生故障的电压等级的多回线路中所有回线的纵联零序方向保护，防止所述纵联零序方向保护误动。
优选地，所述对于同塔同压多回线路或者同塔混压多回线路中同一电压等级的多回线路，根据每回线路的负荷电流瞬时值和额定值，零序电流和零序电流门槛值，线路一端相电压变化值、相电流瞬时值和额定值，通过第一判据以及断路器开关状态，确定每回线路是否发生故障，其中，所述第一判据包括：
Figure GDA0003606052190000111
式中，
Figure GDA0003606052190000112
为第n回线负荷电流瞬时值，
Figure GDA0003606052190000113
为第n回线额定负荷电流，k1为负荷增益系数，当此式成立时，说明第n回线仍带有负荷，从而排除三相断线故障；
Figure GDA0003606052190000114
式中，
Figure GDA0003606052190000115
为第n回线零序电流，
Figure GDA0003606052190000116
为第n回线零序电流门槛值，当第n回线存在零序电流即可能发生了不对称故障；
Figure GDA0003606052190000117
式中，
Figure GDA0003606052190000118
为第n回线任意一端相电压变化值，
Figure GDA0003606052190000119
为第n回线任意一端三相相电压测量值，当第n回线三相相电压测量值无变化，为非全相运行时的主要特征；
Figure GDA00036060521900001110
式中，
Figure GDA00036060521900001111
为第n回线相电流额定值，k2为电流增益系数，当第n回线的某一相电流小于第n回线相电流额定值与电流增益系数的乘积时，说明所述相发生断线故障。
当任意回线满足以上全部4个判据且断路开关状态为跳开时，判定该回线发生非全相运行；
当任意回线满足
Figure GDA00036060521900001112
且断路开关状态为闭合时，判定所述回线发生断线。
优选地，所述对于同塔同压多回线路中未发生故障的回线，或者同塔混压多回线路中发生故障的电压等级的多回线路中除故障回线以外的其余回路，根据未发生故障的回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的回线间的零序互感，通过第二判据确定所述未发生故障的回线中是否存在零序电压过零点，当存在零序电压过零点时，对所述回线进行电压补偿以阻止纵联零序方向保护装置误动作，其中：
所述第二判据的公式为：
Figure GDA0003606052190000121
式中
Figure GDA0003606052190000122
为未发生故障的第a回线与其他回线间的互感，
Figure GDA0003606052190000123
为未发生故障的第a回线零序阻抗,
Figure GDA0003606052190000124
为所述未发生故障的第a回线零序电压过零点到纵联零序方向保护装置安装处的距离，所述l(a)为所述未发生故障的第a回线的线路长度，
Figure GDA0003606052190000125
为未发生故障的第a回线的零序电压、零序电流；
当所述第二判据的公式成立时，确定所述未发生故障的第n回线中存在零序电压过零点，对所述回线进行电压补偿，所述电压补偿的公式为：
Figure GDA0003606052190000126
优选地，对于同塔混压多回线路中未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的回线，根据所述回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的电压等级的同名回线间的零序互感，通过第三判据确定所述回线中是否存在零序电压过零点，当至少一条回线存在零序电压过零点时闭锁所述未发生故障的电压等级的多回线路中所有回线的纵联零序方向保护，防止所述纵联零序方向保护误动包括：
对于同塔混压多回线路中未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的回线，根据所述回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的电压等级的同名回线间的零序互感，通过第三判据确定所述回线中是否存在零序电压过零点，其中，所述第三判据的公式为：
Figure GDA0003606052190000131
式中
Figure GDA0003606052190000132
为未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线和发生故障的电压等级中的第b回线之间的互感，
Figure GDA0003606052190000133
为未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的零序阻抗,
Figure GDA0003606052190000134
为所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线零序电压过零点到纵联零序方向保护装置安装处的距离，所述l(b)为所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的线路长度，
Figure GDA0003606052190000135
未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的零序电压、零序电流；
当所述第三判据的公式成立时，确定所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线中存在零序电压过零点，则闭锁所述未发生故障的电压等级的多回线路中所有回线的纵联零序方向保护，防止所述纵联零序方向保护误动。
图2为根据本发明优选实施方式的防止同塔多回线纵联零序方向保护误动的系统的结构示意图。如图2所示，本优选实施方式所述的防止同塔多回线纵联零序方向保护误动的系统200包括：
信息设置单元201，其用于为同塔多回线路中每一回线的零序方向保护装置设定所需接收的站域信息，并录入预先测量的每回线路的正序阻抗、零序阻抗和零序互感，其中，所述站域信息包括所述同塔多回线路中其他回线的三相相电流测量值、三相相电压测量值、断路器开关状态和多回线结构信息；
故障确定单元202，其用于对于同塔同压多回线路或者同塔混压多回线路中同一电压等级的多回线路，根据每回线路的负荷电流瞬时值和额定值，零序电流和零序电流门槛值，线路一端相电压变化值、相电流瞬时值和额定值，通过第一判据以及断路器开关状态，确定每回线路是否发生故障，其中，所述故障包括非全相运行或断线；
第一保护单元203，其用于对于同塔同压多回线路中未发生故障的回线，或者同塔混压多回线路中发生故障的电压等级的多回线路中除故障回线以外的其余回路，根据未发生故障的回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的回线间的零序互感，通过第二判据确定所述未发生故障的回线中是否存在零序电压过零点，当存在零序电压过零点时，对所述回线进行电压补偿以阻止纵联零序方向保护装置误动作；
第二保护单元204，其用于对于同塔混压多回线路中未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的回线，根据所述回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的电压等级的同名回线间的零序互感，通过第三判据确定所述回线中是否存在零序电压过零点，当至少一条回线存在零序电压过零点时闭锁所述未发生故障的电压等级的多回线路中所有回线的纵联零序方向保护，防止所述纵联零序方向保护误动。
优选地，所述故障确定单元202包括：
第一判据单元221，其用于对于同塔同压多回线路或者同塔混压多回线路中同一电压等级的多回线路，根据每回线路的负荷电流瞬时值和额定值，零序电流和零序电流门槛值，线路一端相电压变化值、相电流瞬时值和额定值，确定第一判据是否成立，其中，所述第一判据包括：
Figure GDA0003606052190000141
式中，
Figure GDA0003606052190000142
为第n回线负荷电流瞬时值，
Figure GDA0003606052190000143
为第n回线额定负荷电流，k1为负荷增益系数；
Figure GDA0003606052190000144
式中，
Figure GDA0003606052190000151
为第n回线零序电流，
Figure GDA0003606052190000152
为第n回线零序电流门槛值；
Figure GDA0003606052190000153
式中，
Figure GDA0003606052190000154
为第n回线任意一端相电压变化值，
Figure GDA0003606052190000155
为第n回线任意一端三相相电压测量值；
Figure GDA0003606052190000156
式中，
Figure GDA0003606052190000157
为第n回线相电流额定值，k2为电流增益系数；
第一故障确定单元222，其用于当任意回线满足第一判据单元中的全部4个判据，且断路开关状态为跳开时，判定该回线发生非全相运行；
第二故障确定单元223，其用于当任意回线满足第一判据单元中的
Figure GDA0003606052190000158
且断路开关状态为闭合时，判定所述回线发生断线。
优选地，所述第一保护单元203包括：
第二判据单元231，其用于对于同塔同压多回线路中未发生故障的回线，或者同塔混压多回线路中发生故障的电压等级的多回线路中除故障回线以外的其余回路，根据未发生故障的回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的回线间的零序互感，确定第二判据是否成立，其中：
所述第二判据的公式为：
Figure GDA0003606052190000159
式中
Figure GDA00036060521900001510
为未发生故障的第a回线与其他回线间的互感，
Figure GDA00036060521900001511
为未发生故障的第a回线零序阻抗,
Figure GDA00036060521900001512
为所述未发生故障的第a回线零序电压过零点到纵联零序方向保护装置安装处的距离，所述l(a)为所述未发生故障的第a回线的线路长度，
Figure GDA00036060521900001513
为未发生故障的第a回线的零序电压、零序电流；
第一执行单元232，其用于当所述第二判据单元的判据公式成立时，确定所述未发生故障的第n回线中存在零序电压过零点，对所述回线进行电压补偿，所述电压补偿的公式为：
Figure GDA0003606052190000161
优选地，所述第二保护单元204包括：
第三判据单元241，其用于对于同塔混压多回线路中未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的回线，根据所述回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的电压等级的同名回线间的零序互感，判定第三判据是否成立，其中，所述第三判据的公式为：
Figure GDA0003606052190000162
式中
Figure GDA0003606052190000163
为未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线和发生故障的电压等级中的第b回线之间的互感，
Figure GDA0003606052190000164
为未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的零序阻抗,
Figure GDA0003606052190000165
为所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线零序电压过零点到纵联零序方向保护装置安装处的距离，所述l(b)为所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的线路长度，
Figure GDA0003606052190000166
未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的零序电压、零序电流；
第二执行单元242，其用于当所述第三判据单元的判据公式成立时，确定所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线中存在零序电压过零点，则闭锁所述未发生故障的电压等级的多回线路中所有回线的纵联零序方向保护，防止所述纵联零序方向保护误动。
实施例二
在本优选实施方式中，采用实时数字仿真仪RTDS(Real Time DigitalSimulator)建立同塔同压双回线仿真模型。其中每回线路长度100km，系统电压等级为500kV。阻抗参数如表1所示：
表1同塔多回线仿真模型系统参数
Figure GDA0003606052190000171
图3为根据本发明另一个优选实施方式的同塔同压双回线路发生断线故障时零序电压分布示意图。如图3所示，在本优选实施方式的同塔同压双回线路中，包括C1回线和C2回线，所述回线两侧分别为M侧系统和N侧系统。现令C1回线距M侧系统保护安装处lFkm处发生A相断线，系统故障处A相电气量测值如表2所示。其中，
Figure GDA0003606052190000172
分别为C1和C2回线A相相电压。
表2系统故障处A相电气量测值
Figure GDA0003606052190000173
当C1回线发生断线故障时，输电线路零序电气量测值如表3所示。其中，
Figure GDA0003606052190000174
为流经C1回线的零序电流，
Figure GDA0003606052190000175
分别为故障点两侧的零序电压。
表3输电线路零序电气量测值
Figure GDA0003606052190000176
可见，C1回线A相故障点
Figure GDA0003606052190000177
几乎不随断线位置的变化而变化，因此在系统结构与参数不变的情况下，流经各回线的零序电流是不变的。表2中的数据验证了这一结果。同时，由两侧母线处零序电压和C1回线零序电流可知，C1回线零序电流由故障点流向M侧母线，而C2回线零序电流则由M侧母线流向N侧母线，从而C2回线的零序电压分布满足图3所示分布。
现令距M侧保护安装点50km处发生C1回线A相异常断线故障，作故障前后C1回线相关电气量量测值表如表4所示。取负荷增益系数k1＝0.01，电流增益系数为k2＝0.01，零序电流门槛值
Figure GDA0003606052190000181
其中，
Figure GDA0003606052190000182
为故障前M、N侧相电压。
表4故障前后C1回线相关电气量量测值表
Figure GDA0003606052190000183
可见，C1回线满足本发明第一判据中所述4个判断条件，当断路器开关断开时，判定其A相发生了非全相运行，从而不对C1回线的纵联零序方向保护作任何调整或闭锁措施，使其正常动作。
对C2回线采用本发明第二判据中所述判断条件，易知
Figure GDA0003606052190000184
从而C2回线存在零序电压过零点。此时补偿电压为46.4006∠76.1962°，可见其相位较补偿前的M侧零序电压并无太大变化，幅值却显著提高，从而本回线M侧零序方向保护判为正方向故障，N侧零序方向保护判为反方向故障，可以在确保零序方向保护灵敏性的前提下可靠不动作。
图4为根据本发明另一个优选实施方式的同塔混压四回线路的结构示意图。如图4所示，S1为500kV等级同塔双回线路，S2为220kV等级同塔双回线路，S1的C1和C2回线分别仅与S2的C1和C2回线存在互感。所有回线的单位长度正序、零序阻抗和回线间互感与表1所述相同。同取负荷增益系数k1＝0.01，电流增益系数为k2＝0.01，零序电流门槛值
Figure GDA0003606052190000185
当S1C1回线出现A相单相异常断线故障时，同理，对S1C2回线采用本发明第二判据中所述判断条件，易知S1C2回线存在零序电压过零点，通过电压补偿后，在确保零序方向保护灵敏性的前提下保证了纵联零序方向保护可靠不动作。
当S1C1回线出现A相单相异常断线故障时，测得S2C1和S2C2回线相关电气量如表5所示。
表5 S2C1和S2C2回线相关电气量量测值
Figure GDA0003606052190000191
可见，S2C1回线虽然存在与S1C1回线相同的零序电气量分布，但由于存在相电流，S2C1回线不符合本发明第一判据中所述逻辑判据，判定其未发生非全相运行或断线故障。而此时S2C2回线满足本发明第三判据中所述逻辑判据，从而闭锁S2C1和S2C2回线的纵联零序方向保护，保护不误动。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (2)

1.一种防止同塔多回线纵联零序方向保护误动的方法，其特征在于，所述方法包括：
为同塔多回线路中每一回线的零序方向保护装置设定所需接收的站域信息，并录入预先测量的每回线路的正序阻抗、零序阻抗和零序互感，其中，所述站域信息包括所述同塔多回线路中其他回线的三相相电流测量值、三相相电压测量值、断路器开关状态和多回线结构信息；
对于同塔同压多回线路或者同塔混压多回线路中同一电压等级的多回线路，根据每回线路的负荷电流瞬时值和额定值，零序电流和零序电流门槛值，线路一端相电压变化值、相电流瞬时值和额定值，通过第一判据以及断路器开关状态，确定每回线路是否发生故障，其中，所述故障包括非全相运行或断线,所述第一判据包括：
Figure FDA0003606052180000011
式中，
Figure FDA0003606052180000012
为第n回线负荷电流瞬时值，
Figure FDA0003606052180000013
为第n回线额定负荷电流，k1为负荷增益系数；
Figure FDA0003606052180000014
式中，
Figure FDA0003606052180000015
为第n回线零序电流，
Figure FDA0003606052180000016
为第n回线零序电流门槛值；
Figure FDA0003606052180000017
式中，
Figure FDA0003606052180000018
为第n回线任意一端相电压变化值，
Figure FDA0003606052180000019
为第n回线任意一端三相相电压测量值；
Figure FDA00036060521800000110
式中，
Figure FDA00036060521800000111
为第n回线相电流额定值，k2为电流增益系数；
当任意回线满足以上全部4个判据且断路开关状态为跳开时，判定该回线发生非全相运行；
当任意回线满足
Figure FDA0003606052180000021
且断路开关状态为闭合时，判定所述回线发生断线；
对于同塔同压多回线路中未发生故障的回线，或者同塔混压多回线路中发生故障的电压等级的多回线路中除故障回线以外的其余回路，根据未发生故障的回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的回线间的零序互感，通过第二判据确定所述未发生故障的回线中是否存在零序电压过零点，当存在零序电压过零点时，对所述回线进行电压补偿以阻止纵联零序方向保护装置误动作，其中：
所述第二判据的公式为：
Figure FDA0003606052180000022
式中
Figure FDA0003606052180000023
为未发生故障的第a回线与其他回线间的互感，
Figure FDA0003606052180000024
为未发生故障的第a回线零序阻抗,
Figure FDA0003606052180000025
为所述未发生故障的第a回线零序电压过零点到纵联零序方向保护装置安装处的距离，所述l(a)为所述未发生故障的第a回线的线路长度，
Figure FDA0003606052180000026
为未发生故障的第a回线的零序电压、零序电流；
当所述第二判据的公式成立时，确定所述未发生故障的第a回线中存在零序电压过零点，对所述回线进行电压补偿，所述电压补偿的公式为：
Figure FDA0003606052180000027
对于同塔混压多回线路中未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的回线，根据所述回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的电压等级的同名回线间的零序互感，通过第三判据确定所述回线中是否存在零序电压过零点，其中，所述第三判据的公式为：
Figure FDA0003606052180000028
式中
Figure FDA0003606052180000031
为未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线和发生故障的电压等级中的第b回线之间的互感，
Figure FDA0003606052180000032
为未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的零序阻抗,
Figure FDA0003606052180000033
为所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线零序电压过零点到纵联零序方向保护装置安装处的距离，所述l(b)为所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的线路长度，
Figure FDA0003606052180000034
未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的零序电压、零序电流；
当所述第三判据的公式成立时，确定所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线中存在零序电压过零点，则闭锁所述未发生故障的电压等级的多回线路中所有回线的纵联零序方向保护，防止所述纵联零序方向保护误动。
2.一种防止同塔多回线纵联零序方向保护误动的系统，其特征在于，所述系统包括：
信息设置单元，其用于为同塔多回线路中每一回线的零序方向保护装置设定所需接收的站域信息，并录入预先测量的每回线路的正序阻抗、零序阻抗和零序互感，其中，所述站域信息包括所述同塔多回线路中其他回线的三相相电流测量值、三相相电压测量值、断路器开关状态和多回线结构信息；
故障确定单元，其用于对于同塔同压多回线路或者同塔混压多回线路中同一电压等级的多回线路，根据每回线路的负荷电流瞬时值和额定值，零序电流和零序电流门槛值，线路一端相电压变化值、相电流瞬时值和额定值，通过第一判据以及断路器开关状态，确定每回线路是否发生故障，其中，所述故障包括非全相运行或断线，其包括：
第一判据单元，其用于对于同塔同压多回线路或者同塔混压多回线路中同一电压等级的多回线路，根据每回线路的负荷电流瞬时值和额定值，零序电流和零序电流门槛值，线路一端相电压变化值、相电流瞬时值和额定值，确定第一判据是否成立，其中，所述第一判据包括：
Figure FDA0003606052180000041
式中，
Figure FDA0003606052180000042
为第n回线负荷电流瞬时值，
Figure FDA0003606052180000043
为第n回线额定负荷电流，k1为负荷增益系数；
Figure FDA0003606052180000044
式中，
Figure FDA0003606052180000045
为第n回线零序电流，
Figure FDA0003606052180000046
为第n回线零序电流门槛值；
Figure FDA0003606052180000047
式中，
Figure FDA0003606052180000048
为第n回线任意一端相电压变化值，
Figure FDA0003606052180000049
为第n回线任意一端三相相电压测量值；
Figure FDA00036060521800000410
式中，
Figure FDA00036060521800000411
为第n回线相电流额定值，k2为电流增益系数；
第一故障确定单元，其用于当任意回线满足第一判据单元中的全部4个判据，且断路开关状态为跳开时，判定该回线发生非全相运行；
第二故障确定单元，其用于当任意回线满足
Figure FDA00036060521800000412
且断路开关状态为闭合时，判定所述回线发生断线；
第一保护单元，其用于对于同塔同压多回线路中未发生故障的回线，或者同塔混压多回线路中发生故障的电压等级的多回线路中除故障回线以外的其余回路，根据未发生故障的回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的回线间的零序互感，通过第二判据确定所述未发生故障的回线中是否存在零序电压过零点，当存在零序电压过零点时，对所述回线进行电压补偿以阻止纵联零序方向保护装置误动作，其包括：
第二判据单元，其用于对于同塔同压多回线路中未发生故障的回线，或者同塔混压多回线路中发生故障的电压等级的多回线路中除故障回线以外的其余回路，根据未发生故障的回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的回线间的零序互感，确定第二判据是否成立，其中：
所述第二判据的公式为：
Figure FDA0003606052180000051
式中
Figure FDA0003606052180000052
为未发生故障的第a回线与其他回线间的互感，
Figure FDA0003606052180000053
为未发生故障的第a回线零序阻抗,
Figure FDA0003606052180000054
为所述未发生故障的第a回线零序电压过零点到纵联零序方向保护装置安装处的距离，所述l(a)为所述未发生故障的第a回线的线路长度，
Figure FDA0003606052180000055
为未发生故障的第a回线的零序电压、零序电流；
第一执行单元，其用于当所述第二判据单元的判据公式成立时，确定所述未发生故障的第n回线中存在零序电压过零点，对所述回线进行电压补偿，所述电压补偿的公式为：
Figure FDA0003606052180000056
第二保护单元，其用于对于同塔混压多回线路中未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的回线，根据所述回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的电压等级的同名回线间的零序互感，通过第三判据确定所述回线中是否存在零序电压过零点，当至少一条回线存在零序电压过零点时闭锁所述未发生故障的电压等级的多回线路中所有回线的纵联零序方向保护，防止所述纵联零序方向保护误动，其包括：
第三判据单元，其用于对于同塔混压多回线路中未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的回线，根据所述回线的零序阻抗、线路长度、线路上的零序电压和零序电流，以及其与发生故障的电压等级的同名回线间的零序互感，判定第三判据是否成立，其中，所述第三判据的公式为：
Figure FDA0003606052180000061
式中
Figure FDA0003606052180000062
为未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线和发生故障的电压等级中的第b回线之间的互感，
Figure FDA0003606052180000063
为未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的零序阻抗,
Figure FDA0003606052180000064
为所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线零序电压过零点到纵联零序方向保护装置安装处的距离，所述l(b)为所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的线路长度，
Figure FDA0003606052180000065
未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线的零序电压、零序电流；
第二执行单元，其用于当所述第三判据的公式成立时，确定所述未发生故障的电压等级的多回线路里，与发生故障的电压等级中的故障回线非同名的第b回线中存在零序电压过零点，则闭锁所述未发生故障的电压等级的多回线路中所有回线的纵联零序方向保护，防止所述纵联零序方向保护误动。
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