CN110912094A - 采集负荷端母线线电压的3～66kV线路断线保护方法 - Google Patents

采集负荷端母线线电压的3～66kV线路断线保护方法 Download PDF

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CN110912094A CN201911247538.1A CN201911247538A CN110912094A CN 110912094 A CN110912094 A CN 110912094A CN 201911247538 A CN201911247538 A CN 201911247538A CN 110912094 A CN110912094 A CN 110912094A
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Abstract

本发明公开了一种采集负荷端母线线电压的3～66kV线路断线保护方法，应用于变压器中性点不接地或经消弧线圈接地的方式和小电阻接地系统。在负荷端3～66kV变电站，通过采集测量断线线路负荷端母线电压，识别线路单相断线，采用合解环操作转移负荷供电的继电保护方法。本发明充分利用线路单相断线时负荷端变电所母线PT二次线电压的故障特征，识别线路单相断线，采用合解环操作转移负荷供电，简单易行。本发明采用识别线路单相断线启动备用电源断路器合闸后，跳开断线的线路进线断路器，使失去电源的变压器恢复到备用电源上供电的继电保护的方案，有效防止了变压器缺相供电对电网和对负荷供电的影响，有利于电网安全稳定运行。

Description

采集负荷端母线线电压的3～66kV线路断线保护方法
技术领域
本发明涉及一种采集负荷端母线线电压的3～66kV线路断线保护方法，属于电力输配电网络的保护与控制技术领域。
背景技术
目前各地电网出现了3～66kV(包含3、6、10、20、35、66kV)线路断线现象，断线造成该线路供电的变压器缺相运行，使变压器三相电压不对称，对负荷供电产生影响，可能会损坏电器设备，比如造成电动机缺相运行而损坏等。现有技术还没有专门针对3～66kV线路断线的继电保护装置及方法。本发明将提出一种在负荷端变电所采集线路负荷端母线线电压判断识别3～66kV线路单相断线，采用合解环操作转移负荷供电的继电保护技术方案，以解决现有技术存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采集负荷端母线线电压的3～66kV线路断线保护方法，用于负荷端3～66kV变电站，通过采集测量断线线路负荷端母线电压，识别线路单相断线，采用合解环操作转移负荷供电的继电保护方法。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种采集负荷端母线线电压的3～66kV线路断线保护方法，包括：
一、线路各相断线识别的控制方法
1.11号电源进线线路各相断线识别的方法
采集负荷端变电站Ⅰ段母线PT二次AB线电压
Figure BDA0002308085530000011
BC线电压
Figure BDA0002308085530000012
CA线电压
Figure BDA0002308085530000013
1)A相断线识别的方法
(1)Ⅰ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅰ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅰ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000014
与
Figure BDA0002308085530000015
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000016
与
Figure BDA0002308085530000017
的夹角在-5度至35度间；
(6)1号线路的负荷端断路器1DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t2后发出1号电源进线线路A相断线信号；
2)B相断线识别的方法
(1)Ⅰ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅰ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅰ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000021
与
Figure BDA0002308085530000022
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000023
与
Figure BDA0002308085530000024
的夹角在-5度至35度间；
(6)1号线路的负荷端断路器1DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t2后发出1号电源进线线路B相断线信号；
3)C相断线识别的控制方法
(1)Ⅰ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅰ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅰ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000025
与
Figure BDA0002308085530000026
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000027
与
Figure BDA0002308085530000028
的夹角在-5度至35度间；
(6)1号线路的负荷端断路器1DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t2后发出1号电源进线线路C相断线信号；
1.22号电源进线线路各相断线识别的方法
采集负荷端变电站Ⅱ段母线PT二次AB线电压
Figure BDA0002308085530000029
BC线电压
Figure BDA00023080855300000210
CA线电压
Figure BDA00023080855300000211
1)A相断线识别的方法
(1)Ⅱ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅱ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅱ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000031
与
Figure BDA0002308085530000032
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000033
与
Figure BDA0002308085530000034
的夹角在-5度至35度间；
(6)2号线路的负荷端断路器2DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t1后发出2号电源进线线路A相断线信号；
2)B相断线识别的控制方法
(1)Ⅱ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅱ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅱ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000035
与
Figure BDA0002308085530000036
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000037
与
Figure BDA0002308085530000038
的夹角在-5度至35度间；
(6)2号线路的负荷端断路器2DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t1后发出35kV线路2号电源进线B相断线信号；
3)C相断线识别的方法
(1)Ⅱ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅱ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅱ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000039
与
Figure BDA00023080855300000310
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA00023080855300000311
与
Figure BDA00023080855300000312
的夹角在-5度至35度间；
(6)2号线路的负荷端断路器2DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t1后发出2号电源进线线路C相断线信号；
二、判断线路断线合上负荷端变电站备用断路器后跳开进线断路器的条件
2.1判断1号线路断线合上负荷端变电站备用断路器2DL或3DL和跳开1号进线断路器1DL的条件
满足1号电源进线线路各相断线识别方法中A相断线识别的方法、B相断线识别的方法、C相断线识别的方法中任意一项，则识别和判断1号电源线路为断线，负荷侧变电站线路保护中的断线保护工作，启动备用2号电源断路器2DL或3DL合闸后，跳开1号电源线路进线断路器1DL，使失去电源的变压器恢复到2号备用电源上供电；
2.2判断2号线路断线合上负荷端变电站备用断路器1DL或3DL和跳开2号进线断路器2DL的条件
满足2号电源进线线路各相断线识别方法中A相断线识别的方法、B相断线识别的方法、C相断线识别的方法中任意一项，则识别和判断2号电源线路为断线，负荷端变电站启动备用1号电源断路器1DL或3DL合闸后，跳开2号电源线路进线断路器2DL，使失去电源的变压器恢复到备用1号电源上供电。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
前述采集负荷端母线线电压的3～66kV线路断线保护方法，应用于变压器中性点不接地或经消弧线圈接地的方式和小电阻接地系统。
前述采集负荷端母线线电压的3～66kV线路断线保护方法，PT二次侧额定线电压值Eab为100V。
前述采集负荷端母线线电压的3～66kV线路断线保护方法，t1应躲过断路器合闸时三相不同期时间，取0.1～0.2秒；t2取5～7秒。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明充分利用线路单相断线时负荷端变电所母线PT二次线电压的故障特征，识别线路单相断线，采用合解环操作转移负荷供电，简单易行。
2、本发明采用识别线路单相断线启动备用电源断路器合闸后，跳开断线的线路进线断路器，使失去电源的变压器恢复到备用电源上供电的继电保护的方案，有效防止了变压器缺相供电对电网和对负荷供电的影响，有利于电网安全稳定运行。
3、加入负荷端变电站1号(或2号)进线断路器在合闸位置判别，可以防止该断线保护误动作。
附图说明
图1是上级变电站35kV侧不接地或经消弧线圈接地一次系统示意图；
图2是不接地或经消弧线圈接地电源侧35kV母线电压向量图；
图3是不接地或经消弧线圈接地负荷侧35kV母线电压向量图；
图4是35kV断线且负荷侧断线处接地一次系统示意图；
图5是负荷侧断线处接地负荷侧35kV母线电压向量图；
图6是35kV断线且电源侧断线处接地一次系统示意图；
图7是电源侧断线处接地电源侧35kV母线电压向量图；
图8是电源侧断线处接地负荷侧35kV母线电压向量图；
图9是上级变电站35kV侧经电阻接地一次系统示意图；
图10是上级变电站35kV侧经电阻接地电源侧35kV母线电压向量图；
图11是上级变电站35kV侧经电阻接地负荷侧35kV母线电压向量图；
图12是为35kV断线且负荷侧断线处接地一次系统示意图；
图13是为负荷侧断线处接地负荷侧35kV母线电压向量图；
图14是35kV断线且电源侧断线处接地一次系统示意图；
图15为采集线路负荷端母线电压采用合解环操作的35kV线路单相断线保护原理图；
图16为35kV变电所单母线分段一次主接线图；
图17为35kV变电所内桥一次主接线图；
图18为35kV变电所扩大内桥一次主接线图；
图19为35kV变电所35kV线变组一次主接线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
首先以35kV线路断线为例分析故障特征：
1.1不接地或经消弧线圈接地系统
1.1.135kV线路断线
如图1为35kV断线一次系统示意图，以A相短线为例。上级变电站35kV侧不接地或经消弧线圈接地，负荷侧35kV变电站变压器35kV中性点不接地。设上级变电站35kV侧电源电势分别为EA、EB、EC，UN为电源侧变电站变压器35kV中性点电压，设α处断线，则断线处到上级变电站母线侧对地电容为αC，断线处到负荷侧变电站35kV母线对地电容为(1-α)C。
1、电源侧母线电压分析
分析得上级变电站35kV侧母线电压为：
Figure BDA0002308085530000051
(1)式中，
Figure BDA0002308085530000052
分别为电源侧35kV母线A1B1线电压、B1C1线电压、C1A1线电压。，
Figure BDA0002308085530000061
为上级变电站35kV侧电源线电压(其大小相等)。电源侧35kV母线电压向量图见图2，如图2可知，当发生35kV线路A相断线时，上级变电站35kV母线三相线电压不变，保持对称。图中α在0～1间变化，0点在如图2中0α＝0至0α＝1间变化，当α＝1时，0点在0α＝1点处，当α＝0时，0在0α＝0(下同)。
2、负荷侧母线电压分析
分析35kV负荷侧母线电压为：
Figure BDA0002308085530000062
(2)式中，
Figure BDA0002308085530000063
分别为负荷侧35kV母线A2B2线电压、B2C2线电压、C2A2线电压，负荷侧35kV母线电压向量图见图3。
由图3可知，35kV线路断线时，负荷侧
Figure BDA0002308085530000064
为
Figure BDA0002308085530000065
与
Figure BDA0002308085530000066
方向相反，大小为
Figure BDA0002308085530000067
1.1.235kV线路断线且负荷侧断线处接地
如图4为35kV断线且负荷侧断线处接地一次系统示意图，以A相短线为例。上级变电站35kV侧不接地，负荷侧35kV变电站变压器35kV中性点不接地。设上级变电站35kV侧电源电势分别为EA、EB、EC，UN为电源侧变电站变压器35kV中性点电压，断线处到上级变电站母线侧对地电容为αC，断线处到负荷侧变电站35kV母线对地电容为(1-α)C。
1、电源侧母线电压分析
分析同1.1.1。
2、负荷侧母线电压分析
分析35kV负荷侧母线电压为：
Figure BDA0002308085530000068
负荷侧35kV母线电压向量图如图5。
由图5可知，35kV线路断线且负荷侧断线处接地时，
Figure BDA0002308085530000071
等于
Figure BDA0002308085530000072
随着断线靠近电源侧母线距离的不同，α在0～1间变化，同时
Figure BDA0002308085530000073
在
Figure BDA0002308085530000074
至0间变化，0点在如图5中0α＝0至0α＝1间变化，
Figure BDA0002308085530000075
的大小在
Figure BDA0002308085530000076
变化至EB间变化，同时
Figure BDA0002308085530000077
的大小
Figure BDA0002308085530000078
变化至EC间变化。
1.1.3 35kV线路断线且电源侧断线处接地
图6为35kV断线且电源侧断线处接地一次系统示意图，以A相短线为例。上级变电站35kV侧不接地，负荷侧35kV变电站变压器35kV中性点不接地。设上级变电站35kV侧电源电势分别为EA、EB、EC，UN为电源侧变电站变压器35kV中性点电压，断线处到上级变电站母线侧对地电容为αC，断线处到负荷侧变电站35kV母线对地电容为(1-α)C。
1、电源侧母线电压分析
分析上级变电站35kV侧母线电压：
Figure BDA0002308085530000079
电源侧35kV母线电压向量图如图7。
由图7可知，35kV线路断线且电源侧接地时，三个线电压不变且对称。
2、负荷侧母线电压分析
分析35kV负荷侧母线电压为：
Figure BDA00023080855300000710
负荷侧35kV母线电压向量图见图8。
35kV线路断线时，负荷侧
Figure BDA00023080855300000711
为
Figure BDA00023080855300000712
与
Figure BDA00023080855300000713
方向相反，大小为
Figure BDA00023080855300000714
1.2经电阻接地系统
1.2.1 35kV线路断线
如图9为35kV断线一次系统示意图，以A相短线为例。上级变电站35kV侧变电站35KV供电系统为经电阻接地(R一般为10、20、100Ω)。设上级变电站35kV侧电源电势分别为EA、EB、EC，UN为电源侧变电站变压器35kV中性点电压，设α处断线，则断线处到上级变电站母线侧对地电容为αC，断线处到负荷侧变电站35kV母线对地电容为(1-α)C。
1、电源侧母线电压分析
分析得上级变电站35kV侧母线电压为：
(6)式中，
Figure BDA0002308085530000082
分别为电源侧35kV母线A1B1线电压、B1C1线电压、C1A1线电压。电源侧35kV母线电压向量图见图10。
如图10可知，当发生35kV线路A相断线时，上级变电站35kV母线三相线电压不变，保持对称。随着断线靠近电源侧母线距离的不同，0点在如图10中0α＝0至0α＝1间变化，当α＝1时，0点在0α＝1点处，当α＝0时，0在0α＝0(下同)，同时UN约在ωCEAR至0间变化(电缆线路电容C一般≤0.55μF，架空线路甚至更小，所以UN是很小的数值，按接地电阻20Ω，C取0.55μF，UN为3.45-3EA，所以可以忽略不计)。
2、负荷侧母线电压分析
分析35kV负荷侧母线电压为：
Figure BDA0002308085530000083
(7)式中，
Figure BDA0002308085530000084
分别为负荷侧35kV母线A2B2线电压、B2C2线电压、C2A2线电压，负荷侧35kV母线电压向量图见图11。
由图11可知，35kV线路断线时，负荷侧
Figure BDA0002308085530000085
为
Figure BDA0002308085530000086
与
Figure BDA0002308085530000087
方向相反，大小为
Figure BDA0002308085530000091
1.2.2 35kV线路断线且负荷侧断线处接地
如图12为35kV断线且负荷侧断线处接地一次系统示意图，以A相短线为例。上级变电站35kV侧变电站35KV供电系统为经电阻接地。设上级变电站35kV侧电源电势分别为EA、EB、EC，UN为电源侧变电站变压器35kV中性点电压，断线处到上级变电站母线侧对地电容为αC，断线处到负荷侧变电站35kV母线对地电容为(1-α)C。
1、电源侧母线电压分析
分析同1.2.1。
2、负荷侧母线电压分析
分析35kV负荷侧母线电压为：
Figure BDA0002308085530000092
负荷侧35kV母线电压向量图如图13。
由图13可知，35kV线路断线且负荷侧断线处接地时，UB2C2等于EBC，随着断线靠近电源侧母线距离的不同。由于UN可以忽略不计，所以UA2B2、UC2A2的大小约等于EB和EC。
1.2.3 35kV线路断线且电源侧断线处接地
图14为35kV断线且电源侧断线处接地一次系统示意图，以A相短线为例。上级变电站35kV侧变电站35KV供电系统为经电阻接地。设上级变电站35kV侧电源电势分别为EA、EB、EC，UN为电源侧变电站变压器35kV中性点电压，断线处到上级变电站母线侧对地电容为αC，断线处到负荷侧变电站35kV母线对地电容为(1-α)C。
当断线并在系统侧接地时，此时为单相接地短路故障，所以系统变电站线路零序电流保护动作跳闸，且重合闸重合不成。
3～66kV线路断线故障特征分析：
对于不接地、经消弧线圈接地、经电阻接地系统，35kV线路断线、35kV线路断线且负荷侧断线处接地、35kV线路断线且电源侧断线处接地三种情况，其电源侧线电压不变且线电压对称(对于经电阻接地系统，当断线并在系统侧接地时，为单相接地短路故障，线路零序电流保护将动作跳闸)。
由于35kV线路断线且电源侧断线处接地情况，UN可以忽略不计，因此对于35kV线路断线和35kV线路断线且电源侧断线处接地两种情况，负荷侧母线线电压，负荷侧
Figure BDA0002308085530000101
等于
Figure BDA0002308085530000102
Figure BDA0002308085530000103
与
Figure BDA0002308085530000104
方向相反，大小为
Figure BDA0002308085530000105
对于35kV线路断线且负荷侧断线处接地情况，
Figure BDA0002308085530000106
等于
Figure BDA0002308085530000107
随着断线靠近电源侧母线距离的不同，α在0～1间变化，
Figure BDA0002308085530000108
的大小在
Figure BDA0002308085530000109
变化至EB间变化，同时
Figure BDA00023080855300001010
的大小在
Figure BDA00023080855300001011
变化至EC间变化。
综上所述，当发生35kV线路断线、35kV线路断线且负荷侧断线处接地、35kV线路断线且电源侧断线处接地三种情况，负荷侧母线线电压满足：
Figure BDA00023080855300001012
同理，3～66kV线路断线时，线路两侧母线线电压有同样故障特征。
下面给出本发明方法的技术方案：
本发明的方法所应用的输配电网络为35kV变电所35kV单母线分段一次主接线(含35kV单母线一次主接线)、35kV内桥接线(如图17所示)、35kV扩大内桥接线(如图18所示)、35kV变电所35kV线变组一次主接线(如图19所示)。以35kV变电所为35kV单母线分段一次主接线为例，其他一次主接线保护方法类似。35kV变电所35kV单母线分段一次主接线一般结构如下：1号电源进线支路设备、2号电源进线支路设备分别连接35kVⅠ段母线、35kVⅡ段母线；35kVⅠ段母线和Ⅱ段母线之间有分段断路器3DL，分段断路器3DL串接有分段电流互感器CT；1号电源进线支路间隔设备有断路器1DL，2号电源进线支路间隔设备有断路器2DL，1号电源进线支路、2号电源进线支路分别串接有电流互感器CT1、CT2；此外，35kVⅠ段母线还接有1号变压器支路和35kV电压互感器PT1；35kVⅡ段母线还接有2号变压器支路和35kV电压互感器PT2。1号电源进线线路电源侧有断路器4DL，2号电源进线线路电源侧有断路器5DL。1号电源进线电源端35kV母线接有35kV PT3，2号电源进线电源端35kV母线接有35kV PT4。35kV线路设置光纤通道和线路光纤差动保护。
针对上述35kV单母线分段一次主接线，在负荷端35kV变电所，采集线路负荷端母线电压判断识别35kV线路单相断线，采用合解环操作转移负荷供电的继电保护方法和逻辑在负荷端35kV变电所单独的35kV线路断线保护装置实施。
如图15所示，本发明采集负荷端母线线电压的3～66kV线路断线保护方法，包括：
一、线路各相断线识别的控制方法
1.11号电源进线线路各相断线识别的方法
采集负荷端变电站Ⅰ段母线PT二次AB线电压
Figure BDA0002308085530000111
BC线电压
Figure BDA0002308085530000112
CA线电压
Figure BDA0002308085530000113
1)A相断线识别的方法
(1)Ⅰ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅰ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅰ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000114
与
Figure BDA0002308085530000115
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000116
与
Figure BDA0002308085530000117
的夹角在-5度至35度间；
(6)1号线路的负荷端断路器1DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t2后发出1号电源进线线路A相断线信号；
2)B相断线识别的方法
(1)Ⅰ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅰ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅰ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000118
与
Figure BDA0002308085530000119
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA00023080855300001110
与
Figure BDA00023080855300001111
的夹角在-5度至35度间；
(6)1号线路的负荷端断路器1DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t2后发出1号电源进线线路B相断线信号；
3)C相断线识别的控制方法
(1)Ⅰ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅰ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅰ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000121
与
Figure BDA0002308085530000122
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000123
与
Figure BDA0002308085530000124
的夹角在-5度至35度间；
(6)1号线路的负荷端断路器1DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t2后发出1号电源进线线路C相断线信号；
1.22号电源进线线路各相断线识别的方法
采集负荷端变电站Ⅱ段母线PT二次AB线电压
Figure BDA0002308085530000125
BC线电压
Figure BDA0002308085530000126
CA线电压
Figure BDA0002308085530000127
1)A相断线识别的方法
(1)Ⅱ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅱ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅱ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000128
与
Figure BDA0002308085530000129
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA00023080855300001210
与
Figure BDA00023080855300001211
的夹角在-5度至35度间；
(6)2号线路的负荷端断路器2DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t1后发出2号电源进线线路A相断线信号；
2)B相断线识别的控制方法
(1)Ⅱ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅱ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅱ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA00023080855300001212
与
Figure BDA00023080855300001213
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA00023080855300001214
与
Figure BDA00023080855300001215
的夹角在-5度至35度间；
(6)2号线路的负荷端断路器2DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t1后发出35kV线路2号电源进线B相断线信号；
3)C相断线识别的方法
(1)Ⅱ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅱ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅱ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000131
与
Figure BDA0002308085530000132
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure BDA0002308085530000133
与
Figure BDA0002308085530000134
的夹角在-5度至35度间；
(6)2号线路的负荷端断路器2DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t1后发出2号电源进线线路C相断线信号；
二、判断线路断线合上负荷端变电站备用断路器后跳开进线断路器的条件
2.1判断1号线路断线合上负荷端变电站备用断路器2DL或3DL和跳开1号进线断路器1DL的条件
满足1.1中1)或2)或3)中任意一项，则识别和判断1号电源线路为断线，负荷侧变电站线路保护中的断线保护工作，启动备用2号电源断路器2DL或3DL合闸后，跳开1号电源线路进线断路器1DL，使失去电源的变压器恢复到2号备用电源上供电；
2.2判断2号线路断线合上负荷端变电站备用断路器1DL或3DL和跳开2号进线断路器2DL的条件
满足1.2中1)或2)或3)中任意一项，则识别和判断2号电源线路为断线，负荷端变电站启动备用1号电源断路器1DL或3DL合闸后，跳开2号电源线路进线断路器2DL，使失去电源的变压器恢复到备用1号电源上供电。
2.3上述2.1与2.2中：
(1)本发明方法，可应用于变压器中性点不接地或经消弧线圈接地的方式和小电阻接地系统。
(2)采用35kV电源进线负荷侧断路器1DL或2DL在合闸位置的原因为：在一条电源进线线路带负荷端35kV变电所时，远离电源进线线路的母线电压也能感受到线路断线的信息，会干扰断线保护装置的判断；另外，采用线路PT时，该电源进线线路可能还有其他负荷端35kV变电所，若这个负荷端35kV变电所电源进线断路器跳闸慢了或拒绝跳闸，也会干扰断线保护装置的判断。
(3)Eab为电源额定线电压值，考虑电网电压波动，按实际电网额定电压值的±10％考虑，其中：大于等于额定线电压值时按电网额定电压值0.9倍考虑；小于等于额定线电压值按电网额定电压值1.1倍考虑。
(4)对于造成断线而缺相运行的负荷侧变电站的母线负荷，在负荷侧变电站采用先合上备用电源断路器，再跳开断线线路的负荷侧断路器的方法，来自动转移负荷，恢复到备用线路上供电。若35kV变电站采用35kV线变组一次主接线时，由负荷侧变电站中低压侧采用先合上备用电源断路器，再跳开断线线路的负荷侧变压器高、低压侧断路器的方法来自动转移负荷，将其恢复到备用低压母线上供电。
3.本发明方法采用合解环操作转移负荷供电的继电保护方法，在负荷端35kV变电所在单独的35kV线路断线保护装置或35kV线路保护装置中实施，后者不需要增加硬件设备。
4.负荷端35kV变电所35kV母线断线相PT二次整定值为：
总体整定原则：按相应理论值的±10％。
(1)断线相与与未断线的另两相之间的两个PT二次线电压整定值，取大于等于额定线电压值45％(0.9*0.5)，且小于等于额定线电压值63.5％
Figure BDA0002308085530000141
PT二次额定线电压值Eab为100V，即≥45V且≤63.5V；
(2)未断线两相之间的PT二次线电压整定值，取大于等于额定线电压值90％，且小于等于额定线电压值110％，PT二次额定线电压值为100V，即≥90V且≤110V；
(3)断线相与未断线相的线电压向量与未断线两相的线电压向量夹角，取理论值放大±5°，即≥-5°且≤35°。
5.上述判断识别35kV线路单相断线，采用合解环操作转移负荷供电的继电保护方法中时间的整定值：
(1)t1：躲过断路器合闸时三相不同期时间，取0.1～0.2秒；
(2)t2：取5～7秒。
6.本发明方案能够使用在负荷端35kV变电所所有变压器35kV中性点运行方式为不接地。
并能满足下列一次主接线：
(1)35kV变电所35kV单母线分段一次主接线；
(2)35kV变电所35kV内桥一次主接线；
(3)35kV变电所35kV扩大一次主接线；
(4)其他一次主接线。
7.本发明方案也可用在单电源供电的110kV线路断线的情况下。
下面给出本发明方法的实施例(以图16为例)：
1.运行方式1
该运行方式下，2号电源断路器2DL、分段断路器3DL运行，1号电源断路器1DL热备用，即1号电源断路器1DL分闸位置。
2号35kV电源线路单相断线故障，以A相断线为例，B相或C相断线类似。当2号35kV电源线路A相单相断线故障时，通过测量负荷侧35kV母线线电压值和线电压向量夹角感受到线路不正常运行，且负荷端35kV变电站2号35kV进线断路器2DL在合闸位置，满足了2号35kV电源线路单相断线的条件成立，经延时t2后，报断线信号，经延时t1后，启动备用1号35kV电源断路器合闸1DL，跳开2号35kV电源线路进线断路器2DL，使失去电源的变压器恢复到备用1号35kV电源线路上供电。
2.运行方式2
该运行方式下，1号电源断路器1DL、分段断路器3DL运行，2号电源断路器2DL热备用，即2号电源断路器2DL分闸位置。
1号35kV电源线路单相断线故障，以A相断线为例，B相或C相断线类似。当1号35kV电源线路A相单相断线故障时，通过测量负荷侧35kV母线线电压值和线电压向量夹角感受到线路不正常运行，且负荷端35kV变电站1号35kV进线断路器1DL在合闸位置，满足了1号35kV电源线路单相断线的条件成立，经延时t2后，报断线信号，经延时t1后，启动备用2号35kV电源断路器2DL合闸，跳开1号35kV电源线路进线断路器1DL，使失去电源的变压器恢复到备用2号35kV电源线路上供电。
3.运行方式3
该运行方式下，1号电源断路器1DL、2号电源断路器2DL运行，分段断路器3DL热备用，即分段断路器3DL分闸位置。
3.1 1号35kV电源线路单相断线故障
以A相断线为例，B相或C相断线类似。当1号35kV电源线路A相单相断线故障时，通过负荷侧35kV母线线电压值和线电压向量夹角感受到线路不正常运行，且负荷端35kV变电站1号35kV进线断路器1DL在合闸位置，满足了1号35kV电源线路单相断线的条件成立，经延时t2后，报断线信号，经延时t1后，启动备用电源断路器3DL合闸，跳开1号35kV线路进线断路器1DL，使失去电源的变压器恢复到备用2号35kV电源线路上供电。
3.2 2号35kV电源线路单相断线故障
以A相断线为例，B相或C相断线类似。当2号35kV电源线路A相单相断线故障时，通过负荷侧35kV母线线电压值和线电压向量夹角感受到线路不正常运行，且负荷端35kV变电站2号35kV进线断路器2DL在合闸位置，满足了2号35kV电源线路单相断线的条件成立，经延时t2后，报断线信号，经延时t1后，启动备用电源断路器3DL合闸，跳开2号35kV线路进线断路器2DL，使失去电源的变压器恢复到备用1号35kV电源线路上供电。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种采集负荷端母线线电压的3～66kV线路断线保护方法，其特征在于，包括：
一、线路各相断线识别的控制方法
1.1 1号电源进线线路各相断线识别的方法
采集负荷端变电站Ⅰ段母线PT二次AB线电压
Figure FDA0002308085520000011
BC线电压
Figure FDA0002308085520000012
CA线电压
Figure FDA0002308085520000013
1)A相断线识别的方法
(1)Ⅰ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅰ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅰ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure FDA0002308085520000014
与
Figure FDA0002308085520000015
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure FDA0002308085520000016
与
Figure FDA0002308085520000017
的夹角在-5度至35度间；
(6)1号线路的负荷端断路器1DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t2后发出1号电源进线线路A相断线信号；
2)B相断线识别的方法
(1)Ⅰ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅰ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅰ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure FDA0002308085520000018
与
Figure FDA0002308085520000019
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure FDA00023080855200000110
与
Figure FDA00023080855200000111
的夹角在-5度至35度间；
(6)1号线路的负荷端断路器1DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t2后发出1号电源进线线路B相断线信号；
3)C相断线识别的控制方法
(1)Ⅰ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅰ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅰ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure FDA0002308085520000021
与
Figure FDA0002308085520000022
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅰ段母线PT二次线电压向量
Figure FDA0002308085520000023
与
Figure FDA0002308085520000024
的夹角在-5度至35度间；
(6)1号线路的负荷端断路器1DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t2后发出1号电源进线线路C相断线信号；
1.2 2号电源进线线路各相断线识别的方法
采集负荷端变电站Ⅱ段母线PT二次AB线电压
Figure FDA0002308085520000025
BC线电压
Figure FDA0002308085520000026
CA线电压
Figure FDA0002308085520000027
1)A相断线识别的方法
(1)Ⅱ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅱ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅱ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure FDA0002308085520000028
与
Figure FDA0002308085520000029
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure FDA00023080855200000210
与
Figure FDA00023080855200000211
的夹角在-5度至35度间；
(6)2号线路的负荷端断路器2DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t1后发出2号电源进线线路A相断线信号；
2)B相断线识别的控制方法
(1)Ⅱ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅱ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅱ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure FDA00023080855200000212
与
Figure FDA00023080855200000213
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure FDA00023080855200000214
与
Figure FDA00023080855200000215
的夹角在-5度至35度间；
(6)2号线路的负荷端断路器2DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t1后发出35kV线路2号电源进线B相断线信号；
3)C相断线识别的方法
(1)Ⅱ段母线PT二次AB线电压值UA2B2大于等于0.9倍额定电源线电压Eab，小于等于1.1倍额定电源线电压Eab；
(2)Ⅱ段母线PT二次BC线电压值UB2C2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(3)Ⅱ段母线PT二次CA线电压值UC2A2大于等于0.45倍额定电源线电压Eab，小于等于0.635倍额定电源线电压Eab；
(4)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure FDA0002308085520000031
与
Figure FDA0002308085520000032
的夹角在-5度至35度间；
(5)Ⅱ段母线PT二次线电压向量
Figure FDA0002308085520000033
与
Figure FDA0002308085520000034
的夹角在-5度至35度间；
(6)2号线路的负荷端断路器2DL在合闸位置；
当上述条件全部满足，经延时t1后发出2号电源进线线路C相断线信号；
二、判断线路断线合上负荷端变电站备用断路器后跳开进线断路器的条件
2.1判断1号线路断线合上负荷端变电站备用断路器2DL或3DL和跳开1号进线断路器1DL的条件
满足1号电源进线线路各相断线识别方法中A相断线识别的方法、B相断线识别的方法、C相断线识别的方法中任意一项，则识别和判断1号电源线路为断线，负荷侧变电站线路保护中的断线保护工作，启动备用2号电源断路器2DL或3DL合闸后，跳开1号电源线路进线断路器1DL，使失去电源的变压器恢复到2号备用电源上供电；
2.2判断2号线路断线合上负荷端变电站备用断路器1DL或3DL和跳开2号进线断路器2DL的条件
满足2号电源进线线路各相断线识别方法中A相断线识别的方法、B相断线识别的方法、C相断线识别的方法中任意一项，则识别和判断2号电源线路为断线，负荷端变电站启动备用1号电源断路器1DL或3DL合闸后，跳开2号电源线路进线断路器2DL，使失去电源的变压器恢复到备用1号电源上供电。
2.如权利要求1所述的采集负荷端母线线电压的3～66kV线路断线保护方法，其特征在于，应用于变压器中性点不接地或经消弧线圈接地的方式和小电阻接地系统。
3.如权利要求1所述的采集负荷端母线线电压的3～66kV线路断线保护方法，其特征在于，PT二次侧额定线电压值Eab为100V。
4.如权利要求1所述的采集负荷端母线线电压的3～66kV线路断线保护方法，其特征在于，t1应躲过断路器合闸时三相不同期时间，取0.1～0.2秒；t2取5～7秒。
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