CN109613422A - 一种用于抑制潜供电流的断路器跳闸时刻控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于抑制潜供电流的断路器跳闸时刻控制方法，当特/超输电线路发生故障，保护启动后执行选相程序，故障类型为单相接地故障时，进行故障区段判断及延时，判别是否应该出口跳闸。若保护出口，从断路器的智能控制组件或在线监测系统获取断路器跳闸时间，监测非故障相线电压相位在最佳时刻发生跳闸命令，使非故障相线电压为0时断路器主触头断开，达到抑制潜供电流的目的。本发明所提方法可提高单相重合闸成功率，保证系统安全运行，且不需要增加额外的投资。

Description

一种用于抑制潜供电流的断路器跳闸时刻控制方法
技术领域
本发明属于电力保护系统技术领域，涉及一种用于抑制潜供电流的断路器跳闸时刻控制方法。
背景技术
输电线路上广泛应用自动重合闸。由于可提高供电可靠性和系统运行的稳定性、限制重合闸过电压，因此特/超高压输电线路上通常采用单相重合闸。发生单相接地故障，保护动作跳开故障相断路器，由于健全相对故障相的电磁耦合，故障点会形成二次电弧(即潜供电流)。若重合故障相断路器时，二次电弧未熄灭，会导致重合失败。重合失败将对电力系统和电气设备再次造成冲击。抑制潜供电流是提高线路重合闸成功率的关键。
目前在高压线路上抑制潜供电流的方法主要有两种：其一是在高压线路上加装并联电抗器及中性点小电抗，用于补偿输电线路的相间电容，以抑制潜供电流中占很大比重的容性分量。其二，在线路首末两端安装快速接地开关(HSGS)，线路出现故障时，两侧断路器跳开，接地开关闭合，将故障点的潜供电流转移到具备较高灭弧能力的接地开关上，使得故障点的潜供电流快速熄灭。
随着断路器在线监测及智能断路器的发展，断路器的分合闸时间可以精确预测。理论研究和实际测试表明可根据电流或电压的相位实现断路器的分相合闸或分闸操作(即相控断路器)。西门子、ABB公司已开发出智能相控断路器产品投入到市场。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于抑制潜供电流的断路器跳闸时刻控制方法，可减小故障相断路器跳开后的潜供电流。
本发明所采用的技术方案是，一种用于抑制潜供电流的断路器跳闸时刻控制方法，当特/超输电线路发生故障，保护启动后执行选相程序，判断的故障类型为单相接地故障时，进行故障区段判断及延时，判别是否应该出口跳闸，若保护出口，从断路器的智能控制组件或在线监测系统获取断路器跳闸时间，计算跳闸延时时长t，使非故障相线电压为0时断路器主触头断开，达到抑制潜供电流的目的。
本发明的特点还在于：
一种用于抑制潜供电流的断路器跳闸时刻控制方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、特/超输电线路发生单相接地故障，保护启动并选相，进行故障区段判断及延时，判别是否应该出口跳闸；
步骤2、若保护出口，从断路器的智能控制组件或在线监测系统获取断路器跳闸所需时间TT，令T1＝TT；
步骤3、对非故障相线电压进行带通滤波，截止频率选择为50～60Hz；获取非故障相线电压的周期TN；
步骤4、比较T1与若令且执行步骤5，若流程转至步骤6；
步骤5、比较步骤4处理得到的T1与若令且执行步骤4，若流程转至步骤6；
步骤6、利用非故障相线电压当前采样值前半个周期的采样数据确定非故障相线电压的过零点t0，计算当前采样值距离过零点t0之间的时间TP，令
步骤7、比较T2与步骤4或步骤5处理后获得的T1，若T2＞T1，则经t＝T2-T1延时发出跳闸脉冲；若T2＜T1，则经延时发出跳闸脉冲。
步骤1针对的是输电线路发生的区内单相接地故障，若为其它类型故障，则按其他保护流程处理。
过零点t0是将采样值由正值变为负值或由负值变为正值后的任意一个采样时刻。
断路器跳闸时间TT是指从发出跳闸命令到断路器主触头跳开所需要的时间。
步骤7发出的跳闸脉冲可使非故障相线电压为0时断路器主触头断开。
本发明的有益效果是：本发明的一种用于抑制潜供电流的断路器跳闸时刻控制方法，在高压线路发生单相接地故障时，能够抑制潜供电流，有利于潜供电流的熄灭，可提高了单相重合闸的成功率；本发明不需要增加额外的投资。
本发明将通过控制断路器的跳闸时刻来抑制潜供电流。智能断路器的智能控制组件或在线监测系统通过控制电压、操作压力、环境温度、气体压力等工况下的机械特性数据，可以精确预测断路器跳闸时间，为控制断路器的跳闸时刻提供了技术保障。
附图说明
图1是本发明一种用于抑制潜供电流的断路器跳闸时刻控制方法的流程图；
图2是实施例中双侧电源仿真系统图；
图3(a)是实施例中t1为ubc为0时刻的非故障相线电压ubc的波形图；
图3(b)是实施例中t1时刻M侧断路器主触头断开时的潜供电流波形；
图4(a)是实施例中t2为ubc最大时刻的非故障相线电压ubc的波形图；
图4(b)是实施例中t2时刻M侧断路器主触头断开时的潜供电流波形。
具体实施方式
本发明一种通过控制跳闸时刻抑制潜供电流的方法，当特/超输电线路发生故障，保护启动后执行选相程序，判断的故障类型为单相接地故障时，进行故障区段判断及延时，判别是否应该出口跳闸，若保护出口，从断路器的智能控制组件或在线监测系统获取断路器跳闸时间，计算跳闸延时时长t，使非故障相线电压为0时断路器主触头断开，达到抑制潜供电流的目的。
一种通过控制故障相断路器跳闸时刻抑制潜供电流的方法，如图1所示，具体按照以下步骤实施：
步骤1、特/超输电线路发生单相接地故障，保护启动并选相，进行故障区段判断及延时，判别是否应该出口跳闸；
步骤2、若保护出口，从断路器的智能控制组件或在线监测系统获取断路器跳闸时间TT，令T1＝TT；
步骤3、对非故障相线电压进行带通滤波，截止频率选择为50～60Hz；获取非故障相线电压的周期TN；
步骤4、比较T1与若令且执行步骤5，若流程转至步骤6；
步骤5、比较步骤4处理得到的T1与若令且执行步骤4，若流程转至步骤6；
步骤6、利用非故障相线电压当前采样值前半个周期的采样数据确定非故障相线电压的过零点t0，计算当前采样值距离过零点t0之间的时间TP，令
步骤7、比较T2与步骤4或步骤5处理后获得的T1，若T2＞T1，则经t＝T2-T1延时发出跳闸脉冲；若T2＜T1，则经延时发出跳闸脉冲。
步骤7发出的跳闸脉冲可使非故障相线电压为0时断路器主触头断开。
步骤1针对的是输电线路发生的区内单相接地故障，若为其它类型故障，则按其他保护流程处理。
过零点t0是将采样值由正值变为负值或由负值变为正值后的任意一个采样时刻。
断路器跳闸时间TT是指从发出跳闸命令到断路器主触头跳开所需要的时间。
步骤7发出的跳闸脉冲可使非故障相线电压为0时断路器主触头断开。
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。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
对于某一长318km，电压等级为500kV的双侧电源输电线路进行了本发明保护方案的验证，如图2所示。图2中，M侧系统阻抗：Z1m＝6.2+j17.4Ω，Z0m＝24+j15.3Ω；N侧系统阻抗：Z1n＝26+j37.4Ω，Z0n＝47+j23.4Ω。线路参数为：R1＝0.0133326Ω/km，L1＝0.847mH/km，C1＝0.013877μF/km，R0＝0.032164Ω/km，L0＝2.65mH/km，C0＝0.00977875μF/km。线路两端电源相角差为30°。
利用PSCAD/EMTDC建立图2所示系统。线路在1s发生A相接地故障，1.04sN侧保护动作跳开故障相断路器。M侧在不同跳闸时刻跳开故障相断路器后，故障点的潜供电流变化情况如图3(a)、3(b)、4(a)、4(b)所示。图3(a)和图3(b)，图4(a)和图4(b)分别为1.064s(即ubc为0时)和1.069s(即ubc最大时)跳闸时，非故障相之间的线电压及潜供电流的波形图。
比较图3(a)-图4(b)可见，ubc为0时刻跳开故障相断路器，潜供电流峰值小于2kA；而在ubc最大时刻跳开故障相断路器，潜供电流峰值达到50余kA。由此可见，故障相断路器跳闸时刻与潜供电流的大小密切相关。显然，在ubc为0时刻故障相断路器的主触头断开有利于潜供电流的熄灭。
表1为线路出口处A相接地故障，N侧故障相断路器已跳开，M侧故障相断路器在不同时刻跳闸时潜供电流的峰值。
表1潜供电流峰值与M侧故障相断路器跳闸时刻的关系
由表1可见，潜供电流峰值与M侧断路器跳闸时刻相关。1.064s时刻跳闸，ubc值处于0附近，潜供电流峰值仅为1.04kA；1.069s时刻跳闸，ubc值接近最大值，潜供电流峰值达到50.87kA。
为了进一步验证本文方法的有效性和正确性，进行了不同故障位置、过渡电阻的仿真。表2给出了不同故障位置情况下潜供电流峰值的变化情况，表中故障位置为故障点距M侧的距离占线路全长的百分比。表3为不同过渡电阻情况下潜供电流峰值的变化情况。
由表2可见，虽然在同一跳闸时刻潜供电流峰值随着故障点距M母线距离的增加而减小，但在不同故障位置潜供电流峰值随跳闸时刻的变化规律仍与表1相同，即在ubc处于最小值(1.064s)跳闸时潜供电流的峰值最小，在ubc处于最大值(1.069s)跳闸时潜供电流的峰值最大。由此可见，在不同故障位置本文方法均有效，且在出口处故障时效果最明显。
表2不同故障位置情况下的潜供电流峰值(kA)
表3不同过渡电阻情况下的潜供电流峰值(kA)
由表3可见，过渡电阻对潜供电流峰值大小几乎没有影响，在不同过渡电阻情况下本文方法依然有效。
通过上述方式，本发明一种用于抑制潜供电流的断路器跳闸时刻控制方法，在输电线路发生单相接地故障时可以减小潜供电流，有利于潜供电流的熄灭，可提高重合闸成功率。PSCAD/EMTDC仿真表明：线路发生故障时，选择本发明方法选定的断路器最佳跳闸相位可以有效减小潜供电流，且最佳跳闸相位的确定与故障位置、过渡电阻无关。本发明所提方法可提高单相重合闸成功率，提高系统的安全稳定性，且不需要增加额外的投资。

Claims (4)

1.一种用于抑制潜供电流的断路器跳闸时刻控制方法，其特征在于，当特/超输电线路发生故障时，保护启动后执行选相程序，判断的故障类型为单相接地故障时，进行故障区段判断及延时，判别是否应该出口跳闸，若保护出口，从断路器的智能控制组件或在线监测系统获取断路器跳闸时间，计算跳闸延时时长t，使非故障相线电压为0时断路器主触头断开，达到抑制潜供电流的目的。
2.根据权利要求1所述的一种用于抑制潜供电流的断路器跳闸时刻控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、特/超输电线路发生单相接地故障，保护启动并选相，进行故障区段判断及延时，判别是否应该出口跳闸；
步骤2、若保护出口，从断路器的智能控制组件或在线监测系统获取断路器跳闸时间TT，令T1＝TT；
步骤3、对非故障相线电压进行带通滤波，截止频率选择为50～60Hz；获取非故障相线电压的周期TN；
步骤4、比较T1与若令且执行步骤5，若流程转至步骤6；
步骤5、比较步骤4处理得到的T1与若令且执行步骤4，若流程转至步骤6；
步骤6、利用非故障相线电压当前采样值前半个周期的采样数据确定非故障相线电压的过零点t0，计算当前采样值距离过零点t0之间的时间TP，令
步骤7、比较T2与步骤4或步骤5处理后获得的T1，若T2＞T1，则经t＝T2-T1延时发出跳闸脉冲；若T2＜T1，则经延时发出跳闸脉冲。
3.根据权利要求2所述的一种用于抑制潜供电流的断路器跳闸时刻控制方法，其特征在于，所述过零点t0是将采样值由正值变为负值或由负值变为正值后的任意一个采样时刻。
4.根据权利要求2所述的一种用于抑制潜供电流的断路器跳闸时刻控制方法，其特征在于，所述断路器跳闸时间TT是指从发出跳闸命令到断路器主触头跳开所需要的时间。
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