CN113759182A - 利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法及系统 - Google Patents

利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113759182A
CN113759182A CN202110988742.XA CN202110988742A CN113759182A CN 113759182 A CN113759182 A CN 113759182A CN 202110988742 A CN202110988742 A CN 202110988742A CN 113759182 A CN113759182 A CN 113759182A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fault
phase
impedance
voltage
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110988742.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113759182B (zh
Inventor
杜兆强
张月品
赵志宏
伍叶凯
熊军
于洪雷
蔡新伟
黄继伟
李彪
王立鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Sifang Automation Co Ltd
Beijing Sifang Engineering Co Ltd
Original Assignee
Beijing Sifang Automation Co Ltd
Beijing Sifang Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Sifang Automation Co Ltd, Beijing Sifang Engineering Co Ltd filed Critical Beijing Sifang Automation Co Ltd
Priority to CN202110988742.XA priority Critical patent/CN113759182B/zh
Publication of CN113759182A publication Critical patent/CN113759182A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113759182B publication Critical patent/CN113759182B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/16—Measuring asymmetry of polyphase networks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00—Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • Y04S10/52—Outage or fault management, e.g. fault detection or location

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Locating Faults (AREA)

Abstract

利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法及系统，方法包括步骤1，采集线路保护装置安装处的交流电压和交流电流；步骤2，系统发生故障时，启动线路保护装置；步骤3，检测系统的故障类型；步骤4，根据故障类型，计算故障相的阻抗角；步骤5，若阻抗角在正向范围内，则判定阻抗正方向；若阻抗角在反向范围内，则判定阻抗反方向；采用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法，消除线路保护装置安装处附近发生不对称故障时故障相电压很小、记忆电压不能长期有效的影响，在电力系统发生不对称故障时，能够实时可靠的计算出阻抗角，有效判别阻抗方向。

Description

利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统故障诊断技术领域，更具体地，涉及利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法及系统。
背景技术
电力系统发生短路故障的地点在线路保护安装处附近时，故障相电压很小，接近0V。由于PT(Potential Transformer，电压互感器)传变误差、保护计算误差等因素的影响，对于接近0V的电压，目前线路保护还不能正确计算出故障相的阻抗角，因此不能直接通过故障相的阻抗角来区分是正向性故障还是反向性故障。
现有技术中，对于不对称故障时阻抗方向，通常采用记忆电压、零序方向、负序方向等方法判别，但这些判别方法均存在局限性。故障后，系统将会发生变化，因此记忆电压判别方向只能在故障初期使用；两相不接地故障时没有零序分量，因此零序方向无法用来判别不接地故障；系统弱馈侧的负序分量很小，另外，新能源场站要求在低电压穿越期间具有机组安全运行和无功支撑能力，限制了故障电流，同时为了尽量减少输出对系统的影响，三相尽量保持平衡的电流，通常对负序元件做了一定限制，因此负序方向的判别存在着有些场合不能有效使用的情况。
中国发明专利申请(CN111751660A)公开了“基于电网录波图判断保护内正反方向相间故障方法及系统”，基于电网录波图判断保护内正反方向相间故障，通过录波图对比同一参考时刻点上非故障相电压波形分别与两故障相电流波形间相位，以及对比两故障相电流波形间相位，判定保护装置范围内正反方向相间短路故障；但该方法基于零序分量进行判断，无法用来判别不接地故障，并且电网录波图受系统波动影响显著，因此在判别准确性方面存在待改进之处；中国发明专利申请(CN102818973A)公开了“一种基于相序电压幅值比较的故障选相方法及其装置”，基于相序电压幅值比较的故障选相方法及其装置，根据A、B、C三相电压分量的幅值与正序电压分量幅值的相对大小，识别故障相；该方法基于负序分量和零序分量判别故障类型，在新能源场站系统中的适用程度受限。中国发明专利(CN110854896B)公开了“一种辅助故障方向判别的MMC-HVDC控制策略”，在基本不影响MMC安全运行的基础上,辅助负序方向继电器正确且灵敏地识别故障方向；该方法针对负序方向继电器的工作模式对控制策略进行改进，对于不同电网架构下的控制策略需要有针对性的修改。
由于不对称故障时的非故障相电压，受故障影响小，同时因为是实时测量电压，不受故障后系统变化的影响，因此提出利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向，实现不对称故障时阻抗方向的有效判别。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法及系统，在电力系统发生不对称故障时，将非故障相电压角度旋转到故障相电压角度的方向，再与故障相电流进行阻抗角的计算，通过该阻抗角来判别故障相阻抗为正方向还是反方向。
本发明采用如下的技术方案。
利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法，包括：
步骤1，采集线路保护装置安装处的交流电压和交流电流；
步骤2，系统发生故障时，启动线路保护装置；
步骤3，检测系统的故障类型；
步骤4，根据故障类型，计算故障相的阻抗角；
步骤5，若阻抗角在正向范围内，则判定阻抗正方向；若阻抗角在反向范围内，则判定阻抗反方向。
优选地，步骤2中，系统发生故障时，当电流变化量大于设定阈值，启动线路保护装置；所述电流变化量为当前各相间电流分别与一周波前同名相电流的差值，所述设定阀值取0.2In，In为二次电流额定值。
优选地，步骤3中，故障类型包括单相接地故障和两相短路故障；其中，两相短路故障包括：两相短路接地故障、两相短路不接地故障。
优选地，步骤4包括：
步骤4.1，采集各相故障前后的交流电流；
步骤4.2，以故障前后的电流变化量判别故障相；
步骤4.3，发生单相接地故障时，利用逆时针旋转90°后的非故障相电压和故障相电流计算故障相的阻抗角θ1；
步骤4.4，发生两相短路故障时，利用顺时针旋转90°后的非故障相电压和故障相电流计算故障相的阻抗角θ2。
进一步，步骤4.3中，单相接地故障的故障相阻抗角θ1，满足如下关系式：
Figure BDA0003231577700000031
式中，
Figure BDA0003231577700000032
为线路保护装置安装处的故障相电流，
Figure BDA0003231577700000033
为故障相的相别，为A相、B相或C相，
Figure BDA0003231577700000034
为线路保护装置安装处的非故障相电压，
Figure BDA0003231577700000035
为零序补偿系数，
Figure BDA0003231577700000036
为线路保护装置安装处的零序电流。
进一步，步骤4.4中，两相短路故障的故障相阻抗角θ2，满足如下关系式：
Figure BDA0003231577700000037
式中，
Figure BDA0003231577700000038
为线路保护装置安装处的故障相电流，
Figure BDA0003231577700000039
为故障相的相别，为AB相、BC相或CA相，
Figure BDA00032315777000000310
为线路保护装置安装处的非故障相电压。
优选地，步骤5中，在阻抗的X-R复平面上所述阻抗的正向范围包括第一象限内0°～90°、第二象限90°～90°+β、第四象限-α～0°范围内的区域；在阻抗的X-R复平面上所述阻抗的反向范围包括第二象限180°-α～180°、第三象限180°～270°、第四象限270°～270°+β范围内的区域。
进一步，在阻抗的X-R复平面上的第二象限和第四象限内，阻抗反方向和阻抗正方向分别有45°的间隔。
利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的系统，包括：采集模块、阻抗方向判别模块；
采集模块，用于采集线路保护装置安装处的交流电压和交流电流，并输出给阻抗方向判别模块；其中，系统发生故障时，采集模块输出的电流变化量大于设定阈值时，启动线路保护装置；
阻抗方向判别模块，内置故障相检测单元、故障相阻抗角计算单元以及阻抗方向判别单元；
故障相检测单元，以采集模块输出的交流电流为输入数据，以故障前后的电流变化量判别故障相；
故障相阻抗角计算单元，以采集模块输出的交流电压和交流电流、故障相检测单元输出的故障相为输入数据；当发生单相接地故障时，故障相阻抗角计算单元利用逆时针旋转90°后的非故障相电压和故障相电流计算故障相的阻抗角θ1；当发生两相短路故障时，利用顺时针旋转90°后的非故障相电压和故障相电流计算故障相的阻抗角θ2；
阻抗方向判别单元，以故障相阻抗角计算单元输出的故障相阻抗角为输入数据，在阻抗的X-R复平面上判断阻抗方向。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明采用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向，可以消除线路保护装置安装处附近发生不对称故障时故障相电压很小、记忆电压不能长期有效的影响，在电力系统发生不对称故障时，可以正确判别阻抗方向。
附图说明
图1是本发明利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法的步骤框图；
图2为本发明一实施例中A相接地故障时交流电压的典型示意图；
图3为本发明一实施例中BC相短路不接地故障时交流电压的典型示意图；
图4为本发明一实施例中BC相短路接地故障时交流电压的典型示意图；
图5为本发明一实施例中不对称故障阻抗方向示意图；
图6为本发明一实施例中非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
如图1，利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法，包括：
步骤1，采集线路保护装置安装处的交流电压Ua、Ub、Uc和交流电流Ia、Ib、Ic。
本发明一个实施例中，图2为A相发生接地故障时交流电压的典型示意图。从图中可以看出，在线路保护装置安装处附近发生A相故障时，各相电压如图中实线所示，其中A相电压Ua一般很小，接近0V，但非故障的B相电压Ub和C相电压Uc的变化不大。图中虚线表示非故障相电压Ubc逆时针旋转90°后的电压为Ubc′，其中Ubc′和Ua的相位基本相同。
本发明另一个实施例中，图3为BC相发生短路不接地故障时交流电压的典型示意图。从图中可以看出，线路保护装置安装处附近发生BC相短路不接地故障时，各相电压如图中实线所示，其中故障相电压Ubc一般很小，接近0V，但非故障相电压Ua变化不大。图中虚线表示非故障相电压Ua顺时针旋转90°后的电压为Ua′，其中Ua′和Ubc的相位基本相同。
本发明另一个实施例中，图4为BC相发生短路接地故障时交流电压的典型示意图。从图中可以看出，线路保护装置安装处附近发生BC相短路接地故障时，各相电压如图中实线所示，其中故障相电压Ubc一般很小，接近0V，但非故障相电压Ua变化不大。图中虚线表示非故障相电压Ua顺时针旋转90°后的电压为Ua′，其中Ua′和Ubc的相位基本相同。
步骤2，系统发生故障时，启动线路保护装置。
优选地，步骤2中，系统发生故障时，当电流变化量大于设定阈值，启动线路保护装置。
系统发生故障时，计算当前各相间电流Iab、Ibc、Ica分别与一周波前同名相电流的差值，差值结果分别为ΔIab、ΔIbc、ΔIca；当任一差值大于设定的启动电流阈值时，启动线路保护装置；其中，设定的启动电流阀值一般取0.2In，In为二次电流额定值。
本优选实施例中，选择设定的启动电流阈值取为0.2In，是一种非限制性的较优选择。
当线路保护装置启动后，进入步骤3，否则返回步骤1。
步骤3，检测系统的故障类型。
优选地，步骤3中，故障类型包括单相接地故障和两相短路故障；其中，两相短路故障包括：两相短路接地故障、两相短路不接地故障。
步骤4，根据故障类型，计算故障相的阻抗角。
优选地，步骤4包括：
步骤4.1，采集各相故障前后的交流电流；
步骤4.2，以故障前后的电流变化量判别故障相；
系统发生故障后，计算当前各相间电流Iab、Ibc、Ica分别与一周波前同名相电流的差值，差值结果分别为ΔIab、ΔIbc、ΔIca，并且比较ΔIab、ΔIbc、ΔIca的大小，对单相接地故障进行选相，具体为：若ΔIab、ΔIca的数值较大而ΔIbc较小时，则判定A相故障；若ΔIab、ΔIbc较大而ΔIca较小时，则判定B相故障；若ΔIbc、ΔIca较大而ΔIab较小时，则判定C相故障；比较ΔIab、ΔIbc、ΔIca的大小，对两相短路进行选相，具体为：若ΔIab很大而ΔIbc、ΔIca较大时，则判定AB相故障；若ΔIbc很大而ΔIab、ΔIca较大时，则判定BC相故障；若ΔIca很大而ΔIab、ΔIbc较大时，则判定CA相故障。
本优选实施例中，利用相间电流的差值大小判定故障相，是一种非限制性的较优选择。
步骤4.3，发生单相接地故障时，利用逆时针旋转90°后的非故障相电压和故障相电流计算故障相的阻抗角θ1；
首先判别当前故障类型是否为单相接地故障，若是单相接地故障，进入步骤4.3，否则进入步骤4.4。
进一步，步骤4.3中，单相接地故障的故障相阻抗角θ1，满足如下关系式：
Figure BDA0003231577700000061
式中，
Figure BDA0003231577700000071
为线路保护装置安装处的故障相电流，
Figure BDA0003231577700000072
为故障相的相别，为A相、B相或C相，
Figure BDA0003231577700000073
为线路保护装置安装处的非故障相电压，
Figure BDA0003231577700000074
为零序补偿系数，其虚部为零序电抗补偿系数KX，实部为零序电阻补偿系数KR，分别满足如下关系式：
Figure BDA0003231577700000075
式中，X0为线路的零序电抗、X1为线路的正序电抗、R0为线路的零序电阻、R1为线路的正序电阻。
本优选实施例中，按照规程规范的要求，KX和KR的取值范围均为-0.33～10，是一种非限制性的较优选择。
Figure BDA00032315777000000724
为线路保护装置安装处的零序电流。
使用单相故障时故障相阻抗角计算故障相的阻抗角，具体来说分为：
(1)若为A相故障，则计算逆时针旋转90°后的BC相间电压
Figure BDA0003231577700000076
和A相电流及零序电流
Figure BDA0003231577700000077
之间的阻抗角，即计算
Figure BDA0003231577700000078
与
Figure BDA0003231577700000079
之间的阻抗角；
(2)若为B相故障，计算逆时针旋转90°后的CA相间电压
Figure BDA00032315777000000710
和B相电流及零序电流
Figure BDA00032315777000000711
之间的阻抗角，即计算
Figure BDA00032315777000000712
与
Figure BDA00032315777000000713
之间的阻抗角；
(3)若为C相故障，计算逆时针旋转90°后的AB相间电压
Figure BDA00032315777000000714
和C相电流及零序电流
Figure BDA00032315777000000715
之间的阻抗角，即计算
Figure BDA00032315777000000716
与
Figure BDA00032315777000000717
之间的阻抗角。
其中，线路保护装置安装处的零序电流
Figure BDA00032315777000000718
可以取由
Figure BDA00032315777000000719
和
Figure BDA00032315777000000720
合成的自产零序电流，满足如下关系式：
Figure BDA00032315777000000721
式中，
Figure BDA00032315777000000722
为线路保护装置安装处的A相电流，
Figure BDA00032315777000000723
为线路保护装置安装处的B相电流，
Figure BDA0003231577700000081
为线路保护装置安装处的C相电流。
步骤4.4，发生两相短路故障时，利用顺时针旋转90°后的非故障相电压和故障相电流计算故障相的阻抗角θ2。
首先判别当前故障类型是否为两相短路故障，若是两相短路故障，进入步骤4.4，否则返回步骤1。在两相短路故障中，两相短路接地故障、两相短路不接地故障的计算阻抗角的方法相同。
进一步，步骤4.4中，两相短路故障的故障相阻抗角θ2，满足如下关系式：
Figure BDA0003231577700000082
式中，
Figure BDA0003231577700000083
为线路保护装置安装处的故障相电流，
Figure BDA0003231577700000084
为故障相的相别，为AB相、BC相或CA相，
Figure BDA0003231577700000085
为线路保护装置安装处的非故障相电压。
使用两相短路故障时故障相阻抗角计算故障相的阻抗角，具体来说分为：
(1)若为AB相故障，则计算顺时针旋转90°后的C相电压
Figure BDA0003231577700000086
和AB相间电流
Figure BDA0003231577700000087
之间的阻抗角，即计算
Figure BDA0003231577700000088
与
Figure BDA0003231577700000089
之间的阻抗角；
(2)若为BC相故障，则计算顺时针旋转90°后的A相电压
Figure BDA00032315777000000810
和BC相间电流
Figure BDA00032315777000000811
之间的阻抗角，即计算
Figure BDA00032315777000000812
与
Figure BDA00032315777000000813
之间的阻抗角；
(3)若为CA相故障，则计算顺时针旋转90°后的B相电压
Figure BDA00032315777000000814
和CA相间电流
Figure BDA00032315777000000815
之间的阻抗角，即计算
Figure BDA00032315777000000816
与
Figure BDA00032315777000000817
之间的阻抗角。
步骤5，若阻抗角在正向范围内，则判定阻抗正方向；若阻抗角在反向范围内，则判定阻抗反方向。
若阻抗角既不在正向范围内，也不在反向范围内，则返回步骤1。
图5是本发明一实施例中不对称故障阻抗方向示意图，其中，阻抗方向是在X-R复平面图上加以区分；X-R复平面图法是利用阻抗的实数部分R和虚数部分X，在复数平面X-R上作图，所得图形称为阻抗的复数平面图。
如图5，步骤5中，在阻抗的X-R复平面上所述阻抗的正向范围包括第一象限内0°～90°、第二象限90°～90°+β、第四象限-α～0°范围内的区域；在阻抗的X-R复平面上所述阻抗的反向范围包括第二象限180°-α～180°、第三象限180°～270°、第四象限270°～270°+β范围内的区域。
进一步，阻抗正方向主要在第一象限，也包括第二象限和第四象限的一部分，阻抗反方向主要在第三象限，也包括第二象限和第四象限的一部分，因此，在阻抗的X-R复平面上的第二象限和第四象限内，阻抗反方向和阻抗正方向分别有45°的间隔，从而保证了阻抗正方向和反方向有明确界限。
以计算所得线路阻抗角在80°附近为例，通常情况下，阻抗正方向在第一象限，阻抗反方向在第三象限，考虑到各种误差的影响，以及现场运行经验，为确保阻抗反方向和阻抗正方向在第二象限和第四象限内分别有45°的间隔，因此角度β优选为30°，α优选为15°。
利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的系统，包括：采集模块、阻抗方向判别模块；
采集模块，用于采集线路保护装置安装处的交流电压和交流电流，并输出给阻抗方向判别模块；其中，系统发生故障时，采集模块输出的电流变化量大于设定阈值时，启动线路保护装置；
阻抗方向判别模块，内置故障相检测单元、故障相阻抗角计算单元以及阻抗方向判别单元；
故障相检测单元，以采集模块输出的交流电流为输入数据，以故障前后的电流变化量判别故障相；
故障相阻抗角计算单元，以采集模块输出的交流电压和交流电流、故障相检测单元输出的故障相为输入数据；当发生单相接地故障时，故障相阻抗角计算单元利用逆时针旋转90°后的非故障相电压和故障相电流计算故障相的阻抗角θ1；当发生两相短路故障时，利用顺时针旋转90°后的非故障相电压和故障相电流计算故障相的阻抗角θ2；
阻抗方向判别单元，以故障相阻抗角计算单元输出的故障相阻抗角为输入数据，在阻抗的X-R复平面上判断阻抗方向。
利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的系统的工作流程如图6所示。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明采用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向，可以消除线路保护装置安装处附近发生不对称故障时故障相电压很小、记忆电压不能长期有效的影响，在电力系统发生不对称故障时，可以正确判别阻抗方向。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法，其特征在于，
所述方法包括：
步骤1，采集线路保护装置安装处的交流电压和交流电流；
步骤2，系统发生故障时，启动线路保护装置；
步骤3，检测系统的故障类型；
步骤4，根据故障类型，计算故障相的阻抗角；
步骤5，若所述阻抗角在正向范围内，则判定阻抗正方向；若所述阻抗角在反向范围内，则判定阻抗反方向。
2.根据权利要求1所述的利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法，其特征在于，
步骤2中，系统发生故障时，当电流变化量大于设定阈值，启动线路保护装置；所述电流变化量为当前各相间电流分别与一周波前同名相电流的差值，所述设定阀值取0.2In，In为二次电流额定值。
3.根据权利要求1所述的利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法，其特征在于，
步骤3中，所述故障类型包括单相接地故障和两相短路故障；其中，两相短路故障包括：两相短路接地故障、两相短路不接地故障。
4.根据权利要求1所述的利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法，其特征在于，
步骤4包括：
步骤4.1，采集各相故障前后的交流电流；
步骤4.2，以故障前后的电流变化量判别故障相；
步骤4.3，发生单相接地故障时，利用逆时针旋转90°后的非故障相电压和故障相电流计算故障相的阻抗角θ1；
步骤4.4，发生两相短路故障时，利用顺时针旋转90°后的非故障相电压和故障相电流计算故障相的阻抗角θ2。
5.根据权利要求4所述的利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法，其特征在于，
步骤4.3中，单相接地故障的故障相阻抗角θ1，满足如下关系式：
Figure FDA0003231577690000021
式中，
Figure FDA0003231577690000022
为线路保护装置安装处的故障相电流，
Figure FDA0003231577690000023
为故障相的相别，为A相、B相或C相，
Figure FDA0003231577690000024
为线路保护装置安装处的非故障相电压，
Figure FDA0003231577690000025
为零序补偿系数，
Figure FDA0003231577690000026
为线路保护装置安装处的零序电流。
6.根据权利要求4所述的利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法，其特征在于，
步骤4.4中，两相短路故障的故障相阻抗角θ2，满足如下关系式：
Figure FDA0003231577690000027
式中，
Figure FDA0003231577690000028
为线路保护装置安装处的故障相电流，
Figure FDA0003231577690000029
为故障相的相别，为AB相、BC相或CA相，
Figure FDA00032315776900000210
为线路保护装置安装处的非故障相电压。
7.根据权利要求1所述的利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法，其特征在于，
步骤5中，在阻抗的X-R复平面上所述阻抗的正向范围包括第一象限内0°～90°、第二象限90°～90°+β、第四象限-α～0°范围内的区域；在阻抗的X-R复平面上所述阻抗的反向范围包括第二象限180°-α～180°、第三象限180°～270°、第四象限270°～270°+β范围内的区域。
8.根据权利要求7所述的利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法，其特征在于，
在阻抗的X-R复平面上的第二象限和第四象限内，阻抗反方向和阻抗正方向分别有45°的间隔。
9.利用权利要求1至8任一项所述的利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法而实现的判别不对称故障阻抗方向的系统，包括：采集模块、阻抗方向判别模块，其特征在于，
所述采集模块，用于采集线路保护装置安装处的交流电压和交流电流，并输出给阻抗方向判别模块；其中，系统发生故障时，采集模块输出的电流变化量大于设定阈值时，启动线路保护装置；
所述阻抗方向判别模块，内置故障相检测单元、故障相阻抗角计算单元以及阻抗方向判别单元；
故障相检测单元，以采集模块输出的交流电流为输入数据，以故障前后的电流变化量判别故障相；
故障相阻抗角计算单元，以采集模块输出的交流电压和交流电流、故障相检测单元输出的故障相为输入数据，计算故障相的阻抗角；
阻抗方向判别单元，以故障相阻抗角计算单元输出的故障相阻抗角为输入数据，在阻抗的X-R复平面上判断阻抗方向。
10.根据权利要求9所述的利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的系统，其特征在于，
当发生单相接地故障时，故障相阻抗角计算单元利用逆时针旋转90°后的非故障相电压和故障相电流计算故障相的阻抗角θ1；当发生两相短路故障时，利用顺时针旋转90°后的非故障相电压和故障相电流计算故障相的阻抗角θ2。
CN202110988742.XA 2021-08-26 2021-08-26 利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法及系统 Active CN113759182B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110988742.XA CN113759182B (zh) 2021-08-26 2021-08-26 利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110988742.XA CN113759182B (zh) 2021-08-26 2021-08-26 利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113759182A true CN113759182A (zh) 2021-12-07
CN113759182B CN113759182B (zh) 2024-10-01

Family

ID=78791386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110988742.XA Active CN113759182B (zh) 2021-08-26 2021-08-26 利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113759182B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117277232A (zh) * 2023-08-18 2023-12-22 国家电网有限公司华东分部 线路的距离保护方法、装置、电子设备及可读存储介质

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011038757A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 Areva T&D Uk Limited Method of high impedance groundfault detection for differential protection of overhead transmission lines
WO2011060578A1 (en) * 2009-11-18 2011-05-26 Abb Research Ltd. Method and apparatus for ground distance protection
EP2829887A1 (en) * 2013-07-24 2015-01-28 Schneider Electric Industries SAS Method and device for estimating angle of zero-sequence voltage in single-phase earth fault
JP2015116009A (ja) * 2013-12-10 2015-06-22 三菱電機株式会社 送電線保護リレー
CN105207176A (zh) * 2015-08-17 2015-12-30 中国电力科学研究院 一种线路保护方法
JP2017005868A (ja) * 2015-06-10 2017-01-05 三菱電機株式会社 距離継電装置および送電線保護方法
CN106655121A (zh) * 2016-12-09 2017-05-10 南京理工大学 一种微电网母线低阻抗自适应保护方法
DE102017104274A1 (de) * 2017-03-01 2018-09-06 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Verfahren zur Bestimmung eines Fehlerorts in einem elektrischen Netz mit Ringstruktur
CN112217183A (zh) * 2020-09-29 2021-01-12 中国矿业大学(北京) 相间短路故障下mmc-hvdc换流站交流联络线距离保护方法
CN113161986A (zh) * 2021-04-27 2021-07-23 北京四方继保工程技术有限公司 一种用于振荡中发生不对称故障的继电器及继电保护方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011038757A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 Areva T&D Uk Limited Method of high impedance groundfault detection for differential protection of overhead transmission lines
WO2011060578A1 (en) * 2009-11-18 2011-05-26 Abb Research Ltd. Method and apparatus for ground distance protection
EP2829887A1 (en) * 2013-07-24 2015-01-28 Schneider Electric Industries SAS Method and device for estimating angle of zero-sequence voltage in single-phase earth fault
JP2015116009A (ja) * 2013-12-10 2015-06-22 三菱電機株式会社 送電線保護リレー
JP2017005868A (ja) * 2015-06-10 2017-01-05 三菱電機株式会社 距離継電装置および送電線保護方法
CN105207176A (zh) * 2015-08-17 2015-12-30 中国电力科学研究院 一种线路保护方法
CN106655121A (zh) * 2016-12-09 2017-05-10 南京理工大学 一种微电网母线低阻抗自适应保护方法
DE102017104274A1 (de) * 2017-03-01 2018-09-06 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Verfahren zur Bestimmung eines Fehlerorts in einem elektrischen Netz mit Ringstruktur
CN112217183A (zh) * 2020-09-29 2021-01-12 中国矿业大学(北京) 相间短路故障下mmc-hvdc换流站交流联络线距离保护方法
CN113161986A (zh) * 2021-04-27 2021-07-23 北京四方继保工程技术有限公司 一种用于振荡中发生不对称故障的继电器及继电保护方法

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘宝稳;马宏忠;: "零序电压产生机理及过渡电阻测量和选相方法", 电网技术, no. 05, 5 May 2015 (2015-05-05) *
吴世楷, 曾廉溪: "不对称接地故障分析与线路零序方向保护方向性判断", 继电器, no. 03, 30 June 1988 (1988-06-30) *
孙惠亭;: "零序方向继电器带负荷试验及动作分析", 中国电力, no. 06, 30 June 1987 (1987-06-30) *
孙荣智;温渤婴;董新洲;秦立军;: "输电线路微机距离保护中解微分方程算法的分析与改进", 现代电力, no. 04, 30 August 2006 (2006-08-30) *
张弘, 杜振东, 赵萌, 梁遗玖: "主变中性点经小电抗接地对继电保护的影响", 电力建设, no. 06, 20 June 2004 (2004-06-20) *
索南加乐, 许庆强, 宋国兵, 张克元, 李瑞生: "正序电压电流补偿的方向元件", 电力系统自动化, no. 24, 15 December 2005 (2005-12-15) *
陈绪杰;: "具有零序电流补偿的方向阻抗继电器的仿真分析", 通信电源技术, no. 03, 25 May 2017 (2017-05-25) *
雷霖;赖真良;朱家龙;赵永鑫;: "工频变化量距离继电器耐受过渡电阻性能分析", 电力系统保护与控制, no. 17, 31 August 2017 (2017-08-31) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117277232A (zh) * 2023-08-18 2023-12-22 国家电网有限公司华东分部 线路的距离保护方法、装置、电子设备及可读存储介质
CN117277232B (zh) * 2023-08-18 2024-05-14 国家电网有限公司华东分部 线路的距离保护方法、装置、电子设备及可读存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN113759182B (zh) 2024-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106443313B (zh) 高压三相三线电能计量装置错误接线快速检测方法
CN102484365B (zh) 故障相选择和故障类型确定的方法
CN102707197B (zh) 一种输电线路单相接地故障距离测定方法及故障类型诊断方法
US7345488B2 (en) Apparatus and method for determining a faulted phase of a three-phase ungrounded power system
CN101038316A (zh) 采用双端信息的线路保护序分量选相方法
WO1998029752A9 (en) System for locating faults and estimating fault resistance in distribution networks with tapped loads
CN110261706B (zh) 一种基于邻域距离的输电线路故障检测方法
EP0876620B1 (en) Method of detecting and locating a high-resistance earth fault in an electric power network
CN107632281B (zh) 三相三线计量装置接线自动检测仪器的测控方法
CN101291056B (zh) 一种长线模型故障选相方法
CN109507516A (zh) 基于稳态故障量的接地故障检测方法、系统及存储介质
CN103166206A (zh) 基于测距式输电线路单相接地故障距离保护方法
CN103107524B (zh) 一种输电线路相间故障继电保护方法
CN111551822B (zh) 一种配电网单相接地故障选相方法及装置
CN111308398A (zh) 一种变电站内零序电流互感器极性判断方法及装置
CN113759182A (zh) 利用非故障相电压判别不对称故障阻抗方向的方法及系统
CN111562516A (zh) 基于序突变量阻抗判别电源故障方法、系统及设备
JP4738274B2 (ja) 電気設備の絶縁監視装置およびその方法
CN112217183B (zh) 相间短路故障下mmc-hvdc换流站交流联络线距离保护方法
CN112003233B (zh) 一种基于数字仿真的时域距离保护阻抗元件整定方法
CN104953560B (zh) 一种输电线路零序电流差动保护判据方法
CN112505490A (zh) 基于互差绝对值和的配电网单相接地故障选线方法
CN112578310A (zh) 一种单相接地选线跳闸功能的检测方法
CN112051486A (zh) 一种利用首端故障时刻计算系统电容电流的方法
EP4262038A1 (en) A method, device, and system for adapting distance protection against reactance effect due to remote infeed and fault resistance

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant