CN110932225B - 一种超/特高压交流线路过电压保护的整定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超/特高压交流线路过电压保护的整定方法，包括：根据线路中设备工频过电压耐受能力曲线，获得所述设备随时间变化的耐受能力曲线；将线路中产生的最大工频过电压与所述设备随时间变化的耐受能力曲线进行比较，获得所述设备耐受最大工频过电压的最长时间；将所述保护配置为多段过电压保护，确定每段线路工频过电压保护过电压定值；根据所述设备耐受工频过电压的最长时间和线路过电压运行要求，确定每段线路工频过电压延时，完成超/特高压交流线路过电压保护的整定，解决现有技术中过电保护配置不合理，设备安全存在潜在风险的问题。

Description

一种超/特高压交流线路过电压保护的整定方法及装置

技术领域

本申请涉及电力系统继电保护领域，具体涉及一种超/特高压交流线路过电压保护的整定方法。同时涉及一种超/特高压交流线路过电压保护的整定装置。

背景技术

线路过电压保护在超、特高压线路两端均需配置，当线路出现任何危及设备绝缘的不正常暂时过电压时，断开有关的断路器。需要保护的主要设备包括主变压器、避雷器(MOA)、并联高压电抗器、电压互感器。

线路过电压保护定值包括过电压定值及动作延时两个参数。

现有超、特高压线路过电压保护配置一般参考以往工程经验及考虑系统在N-1和N-2检修方式、线路单侧断路器偷跳情况下线路产生的最大工频过电压。过电压保护配置单段保护，较简单。常用定值为1.3p.u.(0.5s)、1.15p.u.(0.5s)，1p.u.对应所属电压等级的标称电压。

现有线路过电压保护整定方法不够全面，且仅设置一段保护区，仅在交流电网出现高幅值(如超过1.3pu)、持续时间短(超过0.5s但小于1s)的过电压时启动断路器跳闸，避免设备损坏；但对于交流电网中出现的幅值略低(如低于1.3pu)但持续时间长(超过10s)的过电压工况，该工况可能超过设备的耐受能力，并且由于在该时间内，调度运行人员来不及手动切除线路，仍需要通过过电压保护启动断路器动作隔离设备，但由于过电压幅值低于现有过电压保护，使得保护无法动作，对设备安全造成一定风险。

发明内容

本申请提供一种超/特高压交流线路过电压保护的整定方法，解决现有技术中过电压保护配置不合理，设备安全存在潜在风险的问题。

本申请提供一种超/特高压交流线路过电压保护的整定方法，包括：

根据线路中设备工频过电压耐受能力曲线，获得所述设备随时间变化的耐受能力曲线；

将线路中产生的最大工频过电压与所述设备随时间变化的耐受能力曲线进行比较，获得所述设备耐受最大工频过电压的最长时间；

将所述保护配置为多段过电压保护，确定每段线路工频过电压保护过电压定值；

根据所述设备耐受工频过电压的最长时间和线路过电压运行要求，确定每段线路工频过电压延时，完成超/特高压交流线路过电压保护的整定。

优选的，根据线路中设备工频过电压耐受能力曲线，获得所述设备随时间变化的耐受能力曲线，包括：

收集线路中主要设备工频过电压耐受能力曲线，所述主要设备包括变压器、并联高压电抗器、MOA；

采用标幺值方式获得所述设备随时间变化的耐受能力曲线。

优选的，所述线路中产生的最大工频过电压，通过在不同的检修方式下计算获得。

优选的，确定每段线路工频过电压保护过电压定值，包括：

根据系统运行要求，确定Uref_1；

每段线路工频过电压保护过电压定值的计算方法为，

Uref_k＝Uref_1+(k-1)(Umax_freq-Uref_1)/n(n>1，k＝1:n)，

Uref_k为第k段线路过电压保护定值中的过电压定值，Uref_1为第1段线路过电压保护定值中的过电压定值，Umax_freq线路中产生的最大工频过电压，n为保护配置的段数。

优选的，根据所述设备耐受最大工频过电压的最长时间和线路过电压运行要求，确定每段线路工频过电压延时，包括：

为避免合空变过电压引起保护动作，线路过工频过电压最小延时不小于0.5s；

为保证设备安全线路过工频过电压最小延时不大于tmax_freq；

设线路电压为Uref_k时，设备耐受最长时间为tmax_k，过电压保护延时为tref_k(k≥1)；

k＝n时，tmax_freq>tref_k≥0.5s；k＝1:n-1(n>1)时，tmax_k+1≥tref_k>tref_k+1。

优选的，还包括：

多段线路过电压保护定值和对应的延时为(Uref_1，tref_1)，(Uref_2，tref_2)，...，(Uref_n，tref_n)。

本申请同时提供一种超/特高压交流线路过电压保护的整定装置，包括：

曲线获取单元，用于根据线路中设备工频过电压耐受能力曲线，获得所述设备随时间变化的耐受能力曲线；

设备耐受最大工频过电压的最长时间获取单元，用于将线路中产生的最大工频过电压与所述设备随时间变化的耐受能力曲线进行比较，获得所述设备耐受最大工频过电压的最长时间；

过电压定值确定单元，用于将所述保护配置为多段过电压保护，确定每段线路工频过电压保护过电压定值；

延时确定单元，用于根据所述设备耐受工频过电压的最长时间和线路过电压运行要求，确定每段线路工频过电压延时，完成超/特高压交流线路过电压保护的整定。

进一步的，所述曲线获取单元，包括：

收集子单元，用于收集线路中主要设备工频过电压耐受能力曲线，所述主要设备包括变压器、并联高压电抗器、MOA；

获取子单元，用于采用标幺值方式获得所述设备随时间变化的耐受能力曲线。

进一步的，所述线路中产生的最大工频过电压，通过在不同的检修方式下计算获得。

进一步的，所述过电压定值确定单元，包括：

配置子单元，用于将所述保护配置为多段过电压保护；

确定子单元，用于根据系统运行要求，确定Uref_1；

计算子单元，用于每段线路工频过电压保护过电压定值的计算方法为，

Uref_k＝Uref_1+(k-1)(Umax_freq-Uref_1)/n(n>1，k＝1:n)，

Uref_k为第k段线路过电压保护定值中的过电压定值，Uref_1为第1段线路过电压保护定值中的过电压定值，Umax_freq线路中产生的最大工频过电压，n为保护配置的段数。

本申请提供的一种超/特高压交流线路过电压保护的整定方法及装置，通过采取分段式保护配置方式，同时考虑系统工频过电压水平、设备耐受能力、保护协调配合和调度运行等方面，解决现有技术中过电保护配置不合理，设备安全存在潜在风险的问题。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种超/特高压交流线路过电压保护的整定方法的流程示意图；

图2是本申请实施例涉及的特高压主设备耐压曲线图；

图3是本申请实施例提供的一种超/特高压交流线路过电压保护的整定装置示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

实施例1

图1为本申请实施例提供的一种超/特高压交流线路过电压保护的整定方法的流程示意图，下面结合图1对本申请实施例提供的方法进行详细说明。

步骤S101，根据线路中设备工频过电压耐受能力曲线，获得所述设备随时间变化的耐受能力曲线。

收集线路中主要设备工频过电压耐受能力曲线，所述主要设备主要包括变压器、并联高压电抗器、MOA，结合相关标准得到主要设备随时间变化的耐受能力曲线(采用标幺值形式，基值与线路工频过电压保护所采用基值一致)。

步骤S102，将线路中产生的最大工频过电压与所述设备随时间变化的耐受能力曲线进行比较，获得所述设备耐受最大工频过电压的最长时间。

线路中产生的最大工频过电压，通过在不同的检修方式下计算获得，检修方式可以为N-1及N-2方式，N-1即一条线路或一台主变退出运行，N-2即两条线路或两台主变或一条线路一台主变退出运行，通过仿真研究得出系统中可能产生的最大工频过电压Umax_freq；与主设备耐受能力曲线相比较，得到设备所能够耐受最大工频过电压的最长时间tmax_freq。

首先确定Uref_1。Uref_1选择考虑两个方面：一是，系统运行要求，如考虑系统出现较高稳态工频电压情况下保护动作切除线路；二是，设备能够在较长时间内安全运行，调度部门有足够的时间处理电压异常情况。

每段线路工频过电压保护过电压定值的计算方法为，

Uref_k＝Uref_1+(k-1)(Umax_freq-Uref_1)/n(n>1，k＝1:n)，

Uref_k为第k段线路过电压保护定值中的过电压定值，Uref_1为第1段线路过电压保护定值中的过电压定值，Umax_freq线路中产生的最大工频过电压，n为保护配置的段数。

步骤S103，将所述保护配置为多段过电压保护，确定每段线路工频过电压保护过电压定值。

为避免合空变过电压引起保护动作，线路过工频过电压最小延时不小于0.5s；为保证设备安全线路过工频过电压最小延时不大于tmax_freq；

设线路电压为Uref_k时，设备耐受最长时间为tmax_k，过电压保护延时为tref_k(k≥1)；k＝n时，tmax_freq>tref_k≥0.5s；k＝1:n-1(n>1)时，tmax_k+1≥tref_k>tref_k+1。

步骤S104，根据所述设备耐受工频过电压的最长时间和线路过电压运行要求，确定每段线路工频过电压延时，完成超/特高压交流线路过电压保护的整定。

按照步骤S101-S104，多段线路过电压保护定值和对应的延时为(Uref_1，tref_1)，(Uref_2，tref_2)，...，(Uref_n，tref_n)。

下面以某特高压交流线路为例，对本发明提出的半超/特高压交流线路过电压保护定值的整定方法的应用进行说明：

图2给出了特高压主设备(变压器、并联高压电抗器、MOA)耐压曲线。O点为工频过电压最大值与主变压器耐受曲线的交点，Umax_freq表示工频过电压最大值，tmax_freq表示在最大工频过电压作用下主设备所能承受的最长时间。

Uref_k、tref_k分别表示第k组线路过电压保护定值中的过电压定值和延时。

线路过电压保护需综合考虑系统工频过电压水平、设备耐受能力、保护协调配合和调度运行对定值整定的影响。从保护的快速性、选择性两个角度出发，提出超/特高压交流线路过电压保护定值方法，具体包括以下步骤：

步骤1：收集主要设备工频过电压耐受能力曲线，结合相关标准得到主要设备随时间变化的耐受能力曲线(采用标幺值形式，基值与线路工频过电压保护所采用基值一致)，如图2所示。

步骤2：考虑系统主设备N-1及N-2方式，仿真研究得出系统中可能产生的最大工频过电压Umax_freq为1.36p.u.；与主设备耐受能力曲线相比较，得到设备所能够耐受最大工频过电压的最长时间tmax_freq为13s。

步骤3：设置n＝3段过电压保护，确定线路工频过电压保护过电压定值Uref_k(k＝1：3)。

首先确定Uref_1。Uref_1选择考虑两个方面：一是，系统运行要求，如考虑系统出现较高稳态工频电压情况下保护动作切除线路；二是，设备能够在较长时间内安全运行，调度部门有足够的时间处理电压异常情况。

考虑Uref_1＝1.15p.u.时，一是，可保证系统出现1.15p.u及以上稳态工频电压情况下保护动作；二是，系统电压为1.15p.u.情况下，主设备可安全运行约27.8h，调度部门有足够的时间处理电压异常情况。

Uref_k＝Uref1+(k-1)(Umax_freq-Uref1)/n(n>1，k＝1:n)。

根据上述公式：

Uref_2＝1.15+(1.36-1.15)/3＝1.22p.u.；

Uref_3＝1.15+2*(1.36-1.15)/3＝1.29p.u.。

步骤4：线路工频过电压延时tref_k的确定。

为避免合空变过电压引起保护动作，建议定值中最小延时tref_3不小于0.5s(0.5s时间内合空变过电压衰减较快)；为保证设备安全，定值中最小延时tref_3需不大于tmax_freq＝13s，即13s≥tref_3≥0.5s，取tref_3＝0.5s；

当系统电压为Uref_2时，设备耐受最长时间为tmax_2约为1000s；当系统电压为Uref_3时，设备耐受最长时间为tmax_3约为31s；

则过电压保护延时：

tmax_3≥tref_2>tref_3，即31s≥tref_2>0.5s，取tref_2＝10s；

tmax_2≥tref_1>tref_2，即1000s≥tref_1>10s，取tref_1＝100s。

步骤5：线路工频过电压保护定值的确定。

按照步骤1～4，得到n＝3段过电压保护定值：

(Uref_1＝1.15p.u.，tref_1＝0.5s)，(Uref_2＝1.22p.u.，tref_2＝10s)，(Uref_3＝1.29p.u.，tref_n＝100s)。

实施例2

与本申请提供的方法，相对应的，本申请同时提供一种超/特高压交流线路过电压保护的整定装置300，如图3所示，包括：

曲线获取单元310，用于根据线路中设备工频过电压耐受能力曲线，获得所述设备随时间变化的耐受能力曲线；

设备耐受最大工频过电压的最长时间获取单元320，用于将线路中产生的最大工频过电压与所述设备随时间变化的耐受能力曲线进行比较，获得所述设备耐受最大工频过电压的最长时间；

过电压定值确定单元330，用于将所述保护配置为多段过电压保护，确定每段线路工频过电压保护过电压定值；

延时确定单元340，用于根据所述设备耐受工频过电压的最长时间和线路过电压运行要求，确定每段线路工频过电压延时，完成超/特高压交流线路过电压保护的整定。

进一步的，所述曲线获取单元，包括：

收集子单元，用于收集线路中主要设备工频过电压耐受能力曲线，所述主要设备包括变压器、并联高压电抗器、MOA；

获取子单元，用于采用标幺值方式获得所述设备随时间变化的耐受能力曲线。

进一步的，所述线路中产生的最大工频过电压，通过在不同的检修方式下计算获得。

进一步的，所述过电压定值确定单元，包括：

配置子单元，用于将所述保护配置为多段过电压保护；

确定子单元，用于根据系统运行要求，确定Uref_1；

计算子单元，用于每段线路工频过电压保护过电压定值的计算方法为，

Uref_k＝Uref_1+(k-1)(Umax_freq-Uref_1)/n(n>1，k＝1:n)，

Uref_k为第k段线路过电压保护定值中的过电压定值，Uref_1为第1段线路过电压保护定值中的过电压定值，Umax_freq线路中产生的最大工频过电压，n为保护配置的段数。

本申请提供的一种超/特高压交流线路过电压保护的整定方法及装置，通过采取分段式保护配置方式，同时考虑系统工频过电压水平、设备耐受能力、保护协调配合和调度运行等方面，解决现有技术中过电保护配置不合理，设备安全存在潜在风险的问题，可以有效保护设备安全及系统稳定运行。

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、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。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/或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/或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/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应该说明的是：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，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种超/特高压交流线路过电压保护的整定方法，其特征在于，包括：

根据线路中设备工频过电压耐受能力曲线，获得所述设备随时间变化的耐受能力曲线；

将线路中产生的最大工频过电压与所述设备随时间变化的耐受能力曲线进行比较，获得所述设备耐受最大工频过电压的最长时间；

将所述保护配置为多段过电压保护，确定每段线路工频过电压保护过电压定值；

根据所述设备耐受工频过电压的最长时间和线路过电压运行要求，确定每段线路工频过电压延时，完成超/特高压交流线路过电压保护的整定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据线路中设备工频过电压耐受能力曲线，获得所述设备随时间变化的耐受能力曲线，包括：

收集线路中主要设备工频过电压耐受能力曲线，所述主要设备包括变压器、并联高压电抗器、MOA；

采用标幺值方式获得所述设备随时间变化的耐受能力曲线。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线路中产生的最大工频过电压，通过在不同的检修方式下计算获得。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定每段线路工频过电压保护过电压定值，包括：

根据系统运行要求，确定Uref_1；

每段线路工频过电压保护过电压定值的计算方法为，

Uref_k＝Uref_1+(k-1)(Umax_freq-Uref_1)/n(n>1，k＝1:n)，

Uref_k为第k段线路过电压保护定值中的过电压定值，Uref_1为第1段线路过电压保护定值中的过电压定值，Umax_freq线路中产生的最大工频过电压，n为保护配置的段数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述设备耐受最大工频过电压的最长时间和线路过电压运行要求，确定每段线路工频过电压延时，包括：

为避免合空变过电压引起保护误动作，线路过工频过电压最小延时不小于0.5s；

为保证设备安全线路过工频过电压最小延时不大于tmax_freq；

设线路电压为Uref_k时，设备耐受最长时间为tmax_k，过电压保护延时为tref_k(k≥1)；

k＝n时，tmax_freq>tref_k≥0.5s；k＝1:n-1(n>1)时，tmax_k+1≥tref_k>tref_k+1。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，还包括：

多段线路过电压保护定值和对应的延时为(Uref_1，tref_1)，(Uref_2，tref_2)，...，(Uref_n，tref_n)。

7.一种超/特高压交流线路过电压保护的整定装置，其特征在于，包括：

曲线获取单元，用于根据线路中设备工频过电压耐受能力曲线，获得所述设备随时间变化的耐受能力曲线；

设备耐受最大工频过电压的最长时间获取单元，用于将线路中产生的最大工频过电压与所述设备随时间变化的耐受能力曲线进行比较，获得所述设备耐受最大工频过电压的最长时间；

过电压定值确定单元，用于将所述线路划分为多段过电压保护，确定每段线路工频过电压保护过电压定值；

延时确定单元，用于根据所述设备耐受工频过电压的最长时间和线路过电压运行要求，确定每段线路工频过电压延时，完成超/特高压交流线路过电压保护的整定。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述曲线获取单元，包括：

收集子单元，用于收集线路中主要设备工频过电压耐受能力曲线，所述主要设备包括变压器、并联高压电抗器、MOA；

获取子单元，用于采用标幺值方式获得所述设备随时间变化的耐受能力曲线。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述线路中产生的最大工频过电压，通过在不同的检修方式下计算获得。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述过电压定值确定单元，包括：

配置子单元，用于将所述保护配置为多段过电压保护；

确定子单元，用于根据系统运行要求，确定Uref_1；

计算子单元，用于每段线路工频过电压保护过电压定值的计算方法为，

Uref_k＝Uref_1+(k-1)(Umax_freq-Uref_1)/n(n>1，k＝1:n)，

Uref_k为第k段线路过电压保护定值中的过电压定值，Uref_1为第1段线路过电压保护定值中的过电压定值，Umax_freq线路中产生的最大工频过电压，n为保护配置的段数。

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