CN114552542B - 不受相邻线路故障影响的配电线路及配电线路保护方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种不受相邻线路故障影响的配电线路及配电线路保护方法。配电线路包括：母线；多条与母线连接的线路；多个配置三段过流保护的站内保护模块；多个配置低电压保护的站外保护模块；站外保护模块用于检测所在位置的故障相相电压突变量，并根据第一延时和第一电压执行低电压保护动作；第一延时大于相邻线路内站内保护模块的Ⅰ段过流保护动作的延时整定值；第一电压大于第一相电压突变量，第一相电压突变量为相邻线路的Ⅰ段过流保护区域的区域末端发生两相故障时母线上的故障相相电压突变量。根据本申请实施例，待保护线路的站外保护模块在相邻线路发生两相故障时，不执行保护动作，从而使得站外保护模块受到相邻线路故障的影响时不误动。

Description

不受相邻线路故障影响的配电线路及配电线路保护方法

技术领域

本申请属于继电保护技术领域，尤其涉及一种不受相邻线路故障影响的配电线路及配电线路保护方法。

背景技术

目前，中性点非有效接地配电网系统中的配电线路通常呈网状，有着多条线路与母线连接，且同一线路上还可能连接有多条分支线路。

在某一条线路发生两相故障时，将会导致母线以及全网其他线路的故障相相电压发生降低，从而导致未发生两相故障的线路因检测到故障相相电压发生降低而误启动保护动作。

发明内容

本申请实施例提供了一种不受相邻线路故障影响的配电线路及配电线路保护方法，能够解决在相邻线路发生两相故障时误启动保护动作的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种不受相邻线路故障影响的配电线路，不受相邻线路故障影响的配电线路包括：

母线；

多条线路，每个线路与母线连接；

多个站内保护模块，每个站内保护模块设置于对应的线路的线路出口，每个站内保护模块配置三段过流保护；

多个站外保护模块，每个站外保护模块设置于对应的线路上，每个站外保护模块配置低电压保护；

站外保护模块用于检测所在位置的故障相相电压突变量，并根据第一延时和第一电压执行低电压保护动作；第一延时大于相邻线路内站内保护模块的第二延时，第一延时为低电压保护动作的延时整定值，第二延时为Ⅰ段过流保护动作的延时整定值；第一电压设置为大于第一相电压突变量，第一电压为低电压保护动作的电压整定值，第一相电压突变量为相邻线路的Ⅰ段过流保护区域的区域末端发生两相故障时母线上的故障相相电压突变量。

在一些实施例中，第一电压设置为小于第二相电压突变量，第二相电压突变量为站外保护模块的低电压保护范围内发生两相故障时站外保护模块所在位置的故障相相电压突变量。

在一些实施例中，站外保护模块包括沿远离站内保护模块的方向间隔设置的多个保护装置，多个保护装置包括至少两个第一保护装置，第一保护装置配置低电压保护；

第一延时和第一电压分别为近端保护装置的低电压保护动作的延时整定值和电压整定值；近端保护装置为多个第一保护装置中与站内保护模块的距离最小的第一保护装置。

在一些实施例中，多个保护装置还包括第二保护装置，第二保护装置不配置低电压保护；

第一保护装置设置于站内保护模块的Ⅰ段过流保护区域外，第二保护装置设置于站内保护模块的Ⅰ段过流保护区域内。

在一些实施例中，第一保护装置和第二保护装置均配置过流保护。

在一些实施例中，在站内保护模块的Ⅰ段过流保护区域内发生两相故障时，站内保护模块执行过流保护动作；

在站内保护模块的Ⅰ段过流保护区域外发生两相故障时，发生两相故障的位置两侧的保护装置分别执行过流保护动作和低电压保护动作。

在一些实施例中，第一保护装置还配置有加速低电压保护和/或加速过流保护；

在第一保护装置的前一个保护装置执行过流保护动作时，第一保护装置延时第一加速时间后执行加速低电压保护动作；

在第一保护装置的后一个保护装置执行低电压保护动作时，第一保护装置延时第二加速时间后执行加速过流保护动作。

在一些实施例中，第二保护装置还配置有加速过流保护。

在一些实施例中，加速低电压保护动作和加速过流保护动作的延时整定值小于第三延时，第三延时为Ⅱ段过流保护动作的延时整定值。

在一些实施例中，所述不受相邻线路故障影响的配电线路还包括：

多条分支线路，所述分支线路与对应的所述线路连接；

多个速断保护装置，所述速断保护装置设置于对应的所述分支线路的线路出口，所述速断保护装置配置0秒速断保护；

所述第一保护装置的过流保护动作的延时整定值和低电压保护动作的延时整定值均大于0，所述第二保护装置的过流保护动作的延时整定值大于0。

第二方面，本申请实施例提供一种不受相邻线路故障影响的配电线路保护方法，其特征在于，应用于如上的不受相邻线路故障影响的配电线路的站外保护模块，方法包括：

在相邻线路发生两相故障时，检测当前位置的故障相相电压突变量；

在故障相相电压突变量小于第一电压时，不执行低电压保护动作；

在经过第一延时后故障相相电压突变量小于第一电压时，不执行低电压保护动作。

与现有技术相比，本申请实施例提供的不受相邻线路故障影响的配电线路及配电线路保护方法，在检测到站外保护模块所在位置的故障相相电压发生突变时，站外保护模块可以按照第一延时和第一电压进行低电压保护动作。在监测到站外保护模块所在位置的故障相相电压突变量小于预先计算得到的第一相电压突变量时，表示该两相故障的位置位于相邻线路上的Ⅰ段过流保护区域的区域末端之后，即该两相故障为相邻线路故障。在监测到站外保护模块所在位置的故障相相电压突变量大于第一电压时，若经过第一延时后站外保护模块所在位置的故障相相电压突变量小于第一电压，则表示该故障的位置位于相邻线路上的Ⅰ段过流保护区域内，并且相邻线路上的站内保护模块已经执行过流保护动作，即该两相故障为相邻线路故障。在经过第一延时后站外保护模块所在位置的故障相相电压突变量仍大于第一电压时，表示该两相故障为本线路内的两相故障。通过对站外保护模块所在位置的故障相相电压突变量进行延时整定，能够在相邻线路发生两相故障时，相邻线路以外的其他线路上的站外保护模块不执行低电压保护动作，从而使得其他线路上的站外保护模块受到相邻线路故障的影响时不误动。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的不受相邻线路故障影响的配电线路的结构示意图；

图2是本申请一实施例提供的两相接地故障时的电压分布规律；

图3是本申请一实施例提供的两相短路故障时的电压分布规律；

图4是本申请一实施例提供的不受相邻线路故障影响的配电线路保护方法的流程示意图；

图5是本申请另一实施例提供的不受相邻线路故障影响的配电线路的结构示意图。

附图中：

1、母线；2、线路；21、站内保护模块；22、站外保护模块。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

目前，相关技术中的配电保护方式主要包括传统的三段式过电流保护、方向过电流保护以及差动保护等。在中低压配电系统的保护中，传统的三段式过电流保护由于配电线路短，难以取得配合性能；方向过电流保护越靠近电源端，保护动作时间越长，对变压器的冲击越大；差动保护受配电线路多分支线路的影响，无法适用于配电网。

而配电线路的无通道保护，则是以方向电流保护为基础，结合加速保护构成。不需要通信通道，利用故障线路一侧的断路器跳闸后，另一侧的断路器所感知的工频电参量变化，就可以实现配电线路不对称故障的快速、有选择性的隔离。

针对双电源线路、单电源辐射状线路和开环运行的双电源环形线路等，对应有多种配电线路的无通道保护方案。

对于双电源供电的配电线路来说，无通道保护按照阶梯型时限配合原则整定方向过电流保护。动作时限短的一端将率先动作，动作时限长的一端将在对端开关动作的基础上加速本端开关跳闸，从而快速、有选择性地隔离故障区段。

对于单电源辐射状配电线路来说，在负荷侧装置设置带方向性的低电压保护，当某一区段故障后，电源侧装置按照过电流保护动作整定值和整定时间动作，负荷侧装置按照低电压动作整定值和整定时间动作，后动作的一端检测到对端断路器跳闸后加速本端动作。对于开环运行的双电源环形配电线路来说，在保护中增加潮流方向判别模块，根据潮流方向的不同投入对应的保护模块。

然而，在以上配电线路的无通道保护方案中，均未能考虑到分支线路故障和相邻线路故障的影响。中性点非有效接地配电网系统中的配电线路通常呈网状，有着同一母线多回线路、同一线路多条分支线路的特点。

在线路故障时，线路保护的延时会影响继电保护的快速性，若与干线保护的时间整定冲突，会影响继电保护的选择性。在相邻线路发生两相故障时，全网故障相电压降低，被保护线路上的故障相电压也降低，导致被保护线路上的无通道低电压保护可能误启动。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种种不受相邻线路故障影响的配电线路。下面首先对本申请实施例所提供的不受相邻线路故障影响的配电线路进行介绍。

图1示出了本申请一个实施例提供的不受相邻线路故障影响的配电线路的结构示意图。不受相邻线路故障影响的配电线路包括：

母线1；

多条线路2，每个线路2与母线1连接；

多个站内保护模块21，每个站内保护模块21设置于对应的线路2的线路出口，每个站内保护模块21配置三段过流保护；

多个站外保护模块22，每个站外保护模块22设置于对应的线路2上，每个站外保护模块22配置低电压保护。

中性点非有效接地配电网系统中，配电线路通常呈网状结构，即可以包括母线1以及多个分别与母线1连接的线路2。

每个线路2可以包括站内保护模块21和站外保护模块22，站内保护模块21可以设置于该线路2的线路出口，并配置三段过流保护。例如，每条线路2上，根据与站内保护模块21的距离，可以将线路2划分为Ⅰ段、Ⅱ和Ⅲ段，Ⅰ段过流保护区域与站内保护模块21的距离最近，Ⅲ段过流保护区域与站内保护模块21的距离最远。站外保护模块22可以设置在该线路2上，并配置低电压保护。

以下以线路①为待保护线路，线路②为相邻线路进行说明，故障位置F位于相邻线路上。对于待保护线路而言，待保护线路的站外保护模块22可以在检测到三相相电压中存在两相的相电压异常降低时，确定发生两相故障，并确定两故障相。站外保护模块22在确定发生两相故障时，可以根据第一延时和第一电压来执行低电压保护动作。

第一延时可以设置为大于相邻线路内站内保护模块21的第二延时，第一延时为待保护线路的站外保护模块22执行低电压保护动作的延时整定值，第二延时则为相邻线路的站内保护模块21在执行Ⅰ段过流保护动作时的延时整定值。例如，Ⅰ段过流保护动作的延时整定值可以为0.2秒，则第一延时可以设置为大于0.2秒。

若故障位置F位于相邻线路的Ⅰ段过流保护区域内，则相邻线路上的站内保护模块21在检测到Ⅰ段过流保护区域内的两相故障时，将会在经过Ⅰ段过流保护动作的延时整定值之后执行Ⅰ段过流保护。由于第一延时大于该执行Ⅰ段过流保护动作时的延时整定值，则在经过第一延时后，相邻线路内的站内保护模块21已经通过Ⅰ段过流保护动作将故障区段进行隔离。此时由于相邻线路内的故障区域已经被隔离，待保护线路的站外保护模块22所检测到的两故障相的相电压恢复正常，此时待保护线路的站外保护模块22不执行低电压保护动作。即，在两相故障的故障位置F位于相邻线路的Ⅰ段过流保护区域内时，由于相邻线路内的站内保护模块21在经过第二延时后对故障区段进行隔离，使得待保护线路的站外保护模块22在经过第一延时后所检测到的两故障相的相电压恢复正常，从而不再执行低电压保护动作，避免了相邻线路的Ⅰ段过流保护区域内发生两相故障时，待保护线路的站外保护模块22误启动低电压保护动作。

第一电压可以设置为大于第一相电压突变量，第一电压为待保护线路的站外保护模块22执行低电压保护动作的电压整定值，即，在站外保护模块检测到其所在位置的故障相相电压突变量大于第一电压时，可以确定满足电压整定条件。第一相电压突变量则为相邻线路的Ⅰ段过流保护区域的区域末端发生两相故障时母线1上的故障相相电压突变量。

在相邻线路上发生两相故障时，将会导致母线1上的两故障相的相电压降低，此时全系统内的两故障相相电压均发生降低，待保护线路上对应的两相的相电压同样发生降低，并且待保护线路上所检测到的故障相相电压突变量可近似认为与母线1上的故障相相电压突变量相同。则站外保护模块22在其所在位置检测到的故障相相电压突变量，可认为与母线1上的故障相相电压突变量一致。

可以理解的是，在任一线路上发生故障时，该故障位置F与母线1的距离越小，则母线1处故障相相电压下降幅度越大。根据相邻线路的Ⅰ段过流保护区域，可以计算出在Ⅰ段过流保护区域的区域末端发生两相故障时，母线1上的故障相相电压突变量，该故障相相电压突变量即为第一相电压突变量。

在Ⅰ段过流保护区域的区域内发生两相故障时，由于与母线1的距离相比于Ⅰ段过流保护区域的区域末端更近，则母线1处故障相相电压下降幅度相比于区域末端发生故障时的母线1处故障相相电压下降幅度增大。同样地，在Ⅰ段过流保护区域的区域以外发生两相故障时，由于与母线1的距离相较Ⅰ段过流保护区域的区域末端更远，则母线1处故障相相电压下降幅度相比于区域末端发生故障时的母线1处故障相相电压下降幅度减小。

若故障位置F位于相邻线路的Ⅰ段过流保护区域外，则该两相故障所引发的母线1处故障相相电压下降幅度小于第一相电压突变量。因此为了使得站外保护模块22不会因为相邻线路的Ⅰ段过流保护区域外发生两相故障时发生误动，需要设置站外保护模块22的电压整定值，即第一电压大于第一相电压突变量。当站外保护模块22所在位置的故障相相电压突变量大于第一电压时，必然大于第一相电压突变量。而在待保护线路的站外保护模块22检测到站外保护模块22所在位置的故障相相电压突变量小于第一电压时，表示该两相故障的故障位置F为相邻线路的Ⅰ段过流保护区域外。

待保护线路可以在检测到母线1上的相电压发生异常降低时，经过第一延时后根据第一电压进行延时电压整定。即判断在经过第一延时后，站外保护模块22所在位置的故障相相电压突变量是否仍大于第一电压。

在相邻线路的Ⅰ段过流保护区域内发生两相故障时，相邻线路的站内保护模块21将在第二延时后执行过流保护动作，以消除该两相故障。由于第一延时大于第二延时，则待保护线路在第一延时后检测到母线1上的相电压恢复正常，从而不执行低电压保护动作。

若待保护线路在第一延时后检测到站外保护模块22所在位置的故障相相电压突变量低于第一电压，则此时可以确定该故障位置F为相邻线路的Ⅰ段过流保护区域外，从而不执行低电压保护动作。

在待保护线路内发生两相故障时，待保护线路可以在第一延时后检测到母线1上的故障相相电压突变量仍大于第一电压，从而确定该故障位置F为待保护线路内，并执行低电压保护动作以隔离故障位置F。

在本实施例中，配电线路包括有母线1以及分别与母线1连接的多条线路2，每个线路2内均设置有站内保护模块21和站外保护模块22。对于每个线路2的站外保护模块22，可以在监测到站外保护模块22所在位置的两相相电压发生异常降低时，确定发生两相故障，并根据第一延时和第一电压进行延时电压整定后，执行低电压保护动作。若该两相故障的故障位置F为相邻线路的Ⅰ段过流保护区域内，则在第一延时之后，相邻线路的站内保护模块21已经执行过流保护动作，站外保护模块22可以检测到故障相的相电压恢复正常，从而不会执行低电压保护动作；若该两相故障的故障位置F为相邻线路的Ⅰ段过流保护区域外，则该两相故障导致母线1上的故障相相电压突变量小于Ⅰ段过流保护区域的区域末端发生两相故障时母线1上的故障相相电压突变量，即故障位置F在Ⅰ段过流保护区域的区域末端之后时，母线1上的故障相相电压下降幅度小于第一相电压突变量，则待保护线路在经过第一延时后检测到站外保护模块22所在位置的故障相相电压突变量小于第一电压时，可以近似认为当前母线1上的故障相相电压突变量同样小于第一电压，从而不会执行低电压保护动作。通过第一延时和第一电压进行延时电压整定，可以避免待保护线路的站外保护模块22在相邻线路发生两相故障时误启动低电压保护。

可以理解的是，在相邻线路上发生两相故障时，若故障位置F为相邻线路的Ⅰ段过流保护区域内，则无法满足第一延时的整定要求；若故障位置F为相邻线路的Ⅰ段过流保护区域外，则无法满足第一电压的整定要求。每个站内保护模块21根据第一延时和第一电压进行延时电压整定，能够确保在本线路内发生两相故障时执行低电压保护动作，而不会在相邻线路发生相故障时误启动。

在一些实施例中，上述站外保护模块22的第一电压还可以设置为小于第二相电压突变量，第二相电压突变量为待保护线路的站外保护模块22的低电压保护范围内发生两相故障时，站外保护模块22的故障相相电压突变量。

在待保护线路的站外保护模块22的低电压保护范围内发生两相故障时，站外保护模块22所在位置的两故障相相电压突变量，即第二相电压突变量可以根据计算得出，通过设置第一电压小于该第二相电压突变量，可以使得站外保护模块22在经过第一延时后检测到故障相相电压突变量大于第一电压时，确定待保护线路内发生两相故障。

需要说明的是，两相故障可以包括两相接地故障和两相短路故障。在发生两相接地故障或两相短路故障时，母线1和各个线路2上两故障相的相电压以及非故障相的相电压可以通过计算得出：

1)如图1所示，在相邻线路上的点F发生BC两相接地故障时，由复合序网图分析可将故障位置F电压、电流的正负零序分量分别表示为：

其中，

为相电压。Z_1∑，Z_2∑，Z_0∑分别为整个系统对故障点的正负零序等值阻抗。在中性点非有效接地系统中，认为有Z_1∑＝Z_2∑，且Z₀∑＞＞Z_1∑。则由各序分量可以合成故障位置F的相电压：

对于故障线路上母线1和故障位置F间任意一点M，设其与F点距离为l_m，线路MF各序阻抗Z_Mi＝l_m·Z_i(i＝1,2,3)，Z₁，Z₂，Z₀分别为单位长度线路正负零序阻抗，在中性点非有效接地系统中，认为有Z₁＝Z₂，且Z₀＞＞Z₁。则M点各相电压可表示为：

当l_m＝0时，M点即为故障点；当l_m＝l时，M点测量电压即为母线1电压，母线1各相电压可表示为：

上式中，Z_s1为电压源正序内阻抗。由上述分析可知，当相邻线路上发生两相接地故障时，全系统非故障相相电压上升为原来的1.5倍左右；母线1处故障相相电压会下降，且随着故障点距离母线1越近，母线1处故障相相电压下降幅度越大。

根据以上母线1各相电压的表达式，可以作出如图2所示的两相接地短路时故障线路上电压分布规律，从母线1到故障点这段线路上，非故障相相电压保持原相电压的1.5倍左右，两故障相相电压逐渐减小至0，且角度差越来越小。故障点后的线路上，非故障相相电压保持原相电压的1.5倍左右，故障相相电压保持为0。对于相邻线路以外的其他线路，其非故障相及两故障相的相电压分布可以认为与母线1相同。

2)如图1所示，在相邻线路上的点F发生BC两相短路故障时，由复合序网图分析可将故障位置F电压、电流的正负零序分量分别表示为：

由序分量可合成故障位置F的相电压：

同理可得故障线路上母线1和故障位置F间任意一点M的各相电压：

当l_m＝0时，M点即为故障点；当l_m＝l时，M点测量电压即为母线1电压，母线1各相电压可表示为：

由上述分析可知，当相邻线路上发生两相短路故障时，全系统非故障相相电压几乎不变；母线1处故障相相电压会下降，且随着故障点距离母线1越近，母线1处故障相相电压下降幅度越大。可以作出如图3所示的两相短路时故障线路上电压分布规律，从母线1到故障点这段线路上，非故障相相电压几乎保持不变，两故障相相电压逐渐减小至

且角度差越来越小，直至故障点处两故障相角度差为0°；故障点后的线路上，非故障相相电压几乎保持不变，故障相相电压保持为

同样地，对于相邻线路以外的其他线路，其非故障相及两故障相的相电压分布可以认为与母线1相同。

由上述分析结果可知，在发生两相接地故障时，母线1以及所有线路2上的非故障相相电压提升为原来的1.5倍；而在发生两相短路故障时，母线1以及所有线路2上的非故障相相电压相比正常相电压几乎不变。因此，在相邻线路发生两相故障时，待保护线路上的站外保护模块22可以根据非故障相的相电压来判断两相故障为接地故障还是短路故障。例如，在站外保护模块22检测到三相中某两相相电压发生降低，另一相的相电压增大为原来的1.5倍时，可以确定发生两相接地故障；而在站外保护模块22检测到三相中某两相相电压发生降低，另一相的相电压基本保持不变时，可以确定发生两相短路故障。

在中性点非有效接地配电网中，当相邻线路发生两相故障时，全系统故障相相电压均会发生下降。母线1处故障相相电压的下降幅度与系统参数和故障位置F与母线1的距离有关，故障位置F与母线1距离越近，母线1处故障相相电压的下降幅度越大。非故障线路上各测量点的电压则可近似等于母线1电压，因此其故障相相电压下降情况可由母线1电压降表示。

可以理解的是，在设置站外保护模块22的低电压保护动作的延时整定值，即第一电压时，若该电压整定值选取过小，则相邻线路发生故障时容易使得待保护线路上的站外保护模块22检测到故障相相电压下降而发生低电压保护误启动。因此，为了避免误启动，需要设置第一电压大于相邻线路上的站内保护模块21的Ⅰ段过流保护区域的区域末端发生两相故障时母线1上的故障相相电压突变量，即设置第一电压大于第一相电压突变量。

在发生两相接地故障或两相短路故障时，母线1上的故障相相电压突变量并不相同。即，发生两相接地故障时的第一相电压突变量与发生两相短路故障时的第一相电压突变量并不相同。在站外保护模块22检测到两相相电压发生异常时，还可以根据非故障相的相电压变化量确定两相故障的故障类型，进而确定第一相电压突变量为两相接地故障时对应的第一相电压突变量还是两相短路故障时对应的第一相电压突变量。

可以理解的是，由于发生两相接地故障或两相短路故障时，对应的第一相电压突变量并不相同，则两相接地故障和两相短路故障分别对应的电压整定值，即分别对应的第一电压也并不相同。站外保护模块22在确定故障类型后，还需要确定该故障类型对应的第一电压，以根据第一延时和第一电压执行低电压保护动作。

发生两相接地故障或两相短路故障时，对应的第一相电压突变量可以通过计算得出：

在线路2的站内保护模块21确定对应的线路出口位置上Ⅰ段过流保护的电流整定值I_Ι后，在系统最小运行方式下发生两相短路故障时，Ⅰ段过流保护区域的保护范围最小，此时电压源到Ⅰ段过流保护区域的区域末端的阻抗值最小，可表示为：

上式中，Z_Ι-min为电压源到Ⅰ段过流保护区域的区域末端的最小阻抗值，

为正常运行状态下的相电压。当电压源到Ⅰ段过流保护区域的区域末端的阻抗值Z_Ι固定时，系统内阻抗越大，线路上故障后母线1故障相相电压突变量越大。

系统最小运行方式下，系统内阻抗最大，可表示为Z_s-max。因此在系统最小运行方式下，相邻线路Ⅰ段最小保护范围的末端发生故障时，母线1故障相相电压突变量最大。

1)相邻线路上发生两相金属性接地故障时，母线1故障相相电压突变量最大值可表示为：

当待保护线路内发生两相金属性接地故障时，待保护线路的站外保护模块22处的故障相电压理论上降为0，即电压突变量为

因此两相接地故障下，低电压保护电压突变量定值可以取K_rel·ΔU_0-max-BCG，可靠系数K_rel＞1，则相邻线路发生两相金属性接地故障时，待保护线路的站外保护模块22不会误启动低电压保护；而待保护线路内发生两相金属性接地故障时，待保护线路的站外保护模块22会正常执行低电压保护动作。

可以理解的是，该低电压保护电压突变量定值即可作为发生两相接地故障时的第一电压。

2)相邻线路上发生两相短路故障时，母线1故障相相电压突变量最大值可表示为：

当待保护线路内发生故障时，待保护线路的站外保护模块22处的故障相相电压突变量理论上为

因此，两相短路故障下，低电压保护电压突变量定值可以取K_r′_el·ΔU_0-max-BC，可靠系数K_r′_el满足

则相邻线路发生两相短路故障时，待保护线路的站外保护模块22不会误启动低电压保护；而待保护线路内发生两相短路故障时，待保护线路的站外保护模块22会正常执行低电压保护动作。

可以理解的是，该低电压保护电压突变量定值即可作为发生两相短路故障时的第一电压。

在一些实施例中，上述站外保护模块22包括沿远离站内保护模块21的方向间隔设置的多个保护装置，多个保护装置中包括至少两个第一保护装置，第一保护装置配置有低电压保护。

多个第一保护装置中，与站内保护模块21距离最小的第一保护装置可以确定为近端保护装置，该近端保护装置的低电压保护动作的延时整定值可以设置为第一延时，电压整定值可以设置为第一电压。

在多个配置有低电压保护的第一保护装置中，与站内保护模块21距离最小的近端保护装置可以通过检测相电压确定是否发生两相故障，并根据非故障相的相电压确定两相故障为短路故障还是接地故障。

在近端保护装置确定为两相接地故障时，可以确定第一相电压突变量为：

根据两相接地故障时的第一相电压突变量，可以设置两相接地故障时的第一电压为K_rel·ΔU_0-max-BCG，可靠系数K_rel＞1。

在近端保护装置确定为两相短路故障时，可以确定第一相电压突变量为：

根据两相短路故障时的第一相电压突变量，可以设置两相短路故障时的第一电压为K_r′_el·ΔU_0-max-BC，可靠系数K_r′_el满足

在上述实施例中，在分别确定两相接地故障和两相短路故障时的第一相电压突变量后，可以结合预先设置的可靠系数来分别计算得到两相接地故障和两相短路故障时的第一电压。通过设置可靠系数大于1，即可使得计算得到的第一电压大于对应的第一相电压突变量。

在一些实施例中，根据系统参数可以计算得出两相接地故障时的第一相电压突变量为

两相短路故障时的第一相电压突变量为

则可靠系数K_rel取1.6、K_rel′取1.9时，第一电压可以分别为

和

即，在站外保护模块22根据非故障相相电压确定发生两相接地故障时，可以在第一延时后判断站外保护模块22所在位置的故障相相电压突变量是否大于

在站外保护模块22根据非故障相相电压确定发生两相短路故障时，可以在第一延时后判断站外保护模块22所在位置的故障相相电压突变量是否大于

在一些实施例中，上述多个保护装置还包括第二保护装置，第二保护装置不配置低电压保护。第一保护装置可以设置于站内保护模块21的Ⅰ段过流保护区域外，第二保护装置可以设置于站内保护模块21的Ⅰ段过流保护区域内。

由于故障点距离母线1越近，短路电流越大，对变压器的冲击越大。因此，在站内保护模块21的Ⅰ段过流保护区域内发生两相故障时，需要通过线路出口的站内保护模块21进行过流保护，以快速对故障位置进行隔离，保护变压器。则设置在Ⅰ段过流保护区域内的第二保护装置可以不配置低电压保护，以节省装置成本。

在一些实施例中，上述第一保护装置和第二保护装置均配置过流保护。在线路2上发生两相故障的位置为第一保护装置之后时，第一保护装置可以执行过流保护动作，以隔离故障位置。在线路2上发生两相故障的位置为第二保护装置之后时，第二保护装置可以执行过流保护动作，以隔离故障位置。

在一些实施例中，若发生两相故障的故障位置为站内保护模块21的Ⅰ段过流保护区域内时，可以通过站内保护模块21执行过流保护动作，以消除两相故障。若发生两相故障的位置为站内保护模块21的Ⅰ段过流保护区域外时，发生两相故障位置的两侧分别对应有两个保护装置，该两相故障位置的前侧保护装置执行过流保护动作，后侧保护装置则执行低电压保护动作。

可以理解的是，在发生两相故障且需要站外保护模块执行无通道保护时，该两相故障位置为站内保护模块21的Ⅰ段过流保护区域外。由于第二保护装置设置于站内保护模块21的Ⅰ段过流保护区域内，则该故障位置必然为第二保护装置的后端线路。即，第二保护装置只可能作为前侧保护装置执行过流保护动作。因此，在第二保护装置不配置低电压保护时，也能够实现Ⅰ段过流保护区域外的过流保护。

在一些实施例中，上述第一保护装置还配置有加速低电压保护或加速过电流保护。

在某个第一保护装置的前一个保护装置执行过流保护动作时，该前一个保护装置即为两相故障位置的前侧保护装置，此时该第一保护装置即为后侧保护装置，可以在延时第一加速时间后，执行加速低电压保护动作。

在某个第一保护装置的后一个保护装置执行低电压保护动作时，该后一个保护装置即为两相故障位置的后侧保护装置，此时该第一保护装置即为前侧保护装置，可以在延时第二加速时间后，执行加速过流保护动作。

需要说明的是，第一保护装置执行加速低电压保护动作的延时时间应当小于执行低电压保护动作的延时时间。即，第一保护装置可以在检测到前一个保护装置执行过流保护动作时，提前执行低电压保护动作。

同样地，第一保护装置执行加速过流保护动作的延时时间也应当小于执行过流保护动作的延时时间。即，第一保护装置可以在检测到后一个保护装置执行低电压保护动作时，提前执行过流保护动作。

可以理解的是，在第一保护装置配置加速低电压保护时，表示该第一保护装置的低电压保护的整定时间大于前一个保护装置的过流保护时间，通过加速低电压保护可以使得第一保护装置提前执行低电压保护动作；在第一保护装置配置加速过流保护时，表示该第一保护装置的过流保护的整定时间大于后一个保护装置的低电压保护时间，通过加速过流保护可以使得第一保护装置提前执行过流保护动作。

第一保护装置可以根据其低电压保护的整定时间与前一个保护装置过流保护的整定时间来确定是否配置加速低电压保护，根据其过流保护的整定时间与后一个保护装置中低电压保护的整定时间来确定是否配置加速过流保护。因此，在多个第一保护装置中，可以单独配置加速低电压保护或单独配置加速过流保护，还可以同时配置加速低电压保护和加速过流保护。

在一些实施例中，上述第二保护装置还可以配置加速过流保护。

在站内保护模块21的Ⅰ段过流保护区域内发生两相故障时，可以由站内保护模块21在经过Ⅰ段过流保护动作的延时整定值后，执行过流保护动作。

在站内保护模块21的Ⅰ段过流保护区域外发生两相故障时，由于该故障位置必然位于第二保护装置的后端线路上，若该故障位置位于第二保护装置与第二保护装置后的第一保护装置之间，则该第二保护装置可以先执行过流保护动作，或者检测到后端的第一保护装置执行低电压保护动作时，提前执行过流保护动作。

在一些实施例中，上述加速低电压保护动作和加速过流保护动作的延时整定值可以设置为小于第三延时，该第三延时为站内保护模块21Ⅱ段过流保护动作的延时整定值。

在站内保护模块21的Ⅰ段过流保护区域外发生两相故障时，若该故障位置位于站内保护模块21的Ⅱ段过流保护区域，则站内保护模块21在经过Ⅱ段过流保护动作的延时整定值后，可以执行过流保护动作以隔离故障位置。无通道保护为了能够在故障位置距离站内保护模块21较远时，快速隔离故障区段，可以将加速低电压保护动作的整体延时整定值和加速过流保护动作的整体延时整定值设置为小于第三延时，以在站内保护模块21执行Ⅱ段过流保护动作之前，通过间隔设置的保护装置提前对故障区段进行隔离，提高配电线路保护的时效性。

本申请实施例还提供一种不受相邻线路故障影响的配电线路保护方法，应用于上述不受相邻线路故障影响的配电线路的站外保护模块，如图4所示，不受相邻线路故障影响的配电线路保护方法包括：

S410，在相邻线路发生两相故障时，检测当前位置的故障相相电压突变量；

S410，在所述故障相相电压突变量小于第一电压时，不执行低电压保护动作；

S410，在经过第一延时后所述故障相相电压突变量小于第一电压时，不执行低电压保护动作。

在本实施例中，

在S410中，待保护线路上的站外保护模块可以在检测到线路发生两相故障时，检测站外保护模块的当前位置上的两故障相的相电压突变量。其中，对于发生两相故障以外的其他线路，其两故障相的相电压分布可以认为与母线相同。则站外保护模块在检测其所在位置上的两故障相的相电压突变量后，可以将其作为母线上的两故障相的相电压突变量。

在S420中，在相邻线路上发生两相故障时，站外保护模块检测到的故障相相电压突变量小于第一电压，表示故障位置处于相邻线路上Ⅰ段过流保护区域的区域末端之后。此时站外保护模块可以确定发生两相故障的线路为相邻线路，而不是该待保护线路，从而不需要执行低电压保护动作。

在S430中，在站外保护模块检测到故障相相电压突变量大于第一电压时，还可以对故障相相电压突变量进行延时整定，即在经过第一延时后再次检测故障相相电压突变量。

若经过第一延时后站外保护模块检测到故障相相电压突变量小于第一电压，表示该故障位置位于相邻线路上，且位于相邻线路上Ⅰ段过流保护区域内，已经由相邻线路的站内保护模块执行过流保护动作完成故障消除。

可以理解的是，在故障位置位于相邻线路上，且位于相邻线路上Ⅰ段过流保护区域内时，相邻线路上的站内保护模块可以在经过第二延时后执行Ⅰ段过流保护动作，以隔离故障区段，消除双相故障。则待保护线路的站外保护模块在经过第一延时后检测到的故障相相电压突变量为零，表示两相故障已经消除。

若经过第一延时后，站外保护模块检测到故障相相电压突变量仍大于第一电压，则表示该故障位置位于待保护线路内，需要站外保护模块执行低电压保护动作以隔离故障区段，消除双相故障。

可以理解的是，待保护线路和相邻线路内均设置有站内保护模块。若该故障位置位于待保护线路内站内保护模块的Ⅰ段过流保护区域内，则经过第二延时后，待保护线路内的站内保护模块可以执行Ⅰ段过流保护动作，以隔离故障区段，消除双相故障。此时站外保护模块可以检测到故障消除。因此，在经过第一延时后，站外保护模块检测到故障相相电压突变量仍大于第一电压时，表示此时故障位置位于待保护线路内站内保护模块的Ⅰ段过流保护区域外。此时需要站外保护模块内位于故障位置两侧的两个保护装置通过相继速动实现过流保护和低电压保护。

在一些实施例中，如图5所示，母线1分别与多条线路2连接，以下以线路①为待保护线路、线路②和线路③为相邻线路为例进行说明。

系统最小运行方式下系统内阻抗可以为0.4706Ω。各个线路2线路出口处的站内保护模块21可以配置三段式过电流保护，延时整定时间可以分别设置为Ⅰ段0.2秒，Ⅱ段0.6秒，Ⅲ段1.0秒。电流整定值可以为3938A，最大保护范围可以为1.25km，最小保护范围可以为1km。各个线路2线路出口处均可以配置速断保护。

待保护线路上包括站内保护模块21和站外保护模块22，站外保护模块22包括依次间隔设置的装置1、装置2和装置3。装置1为第二保护装置，装置2和装置3为第一保护装置。

站内保护模块21的三段过流保护的延时整定时间分别为Ⅰ段0.2秒，Ⅱ段0.6秒，Ⅲ段1.0秒。装置1配置过流保护和加速过流保护，过流保护为0.5秒，加速保护为0.38秒；装置2配置过流保护和低电压保护，过流保护为0.3秒，低电压保护为0.3秒；装置3配置过流保护、低电压保护和加速低电压保护，过流保护为0.1秒，低电压保护为0.5秒，加速低电压保护为0.38秒。

在待保护线路上发生两相故障时，故障点位置可以为L0、L1、L2或L3，L0位于站内保护模块21与装置1之间，L1位于装置1与装置2之间，L2位于装置2与装置3之间，L3位于装置3之后。

由于装置1为第二保护装置，则装置1位于站内保护模块21的Ⅰ段过流保护区域内。在L0发生双相故障时，站内保护模块21执行Ⅰ段过流保护动作，延时时间为0.2秒。

在L1发生双相故障时，装置1和装置2为相继速动。装置2在经过0.3秒后执行低电压保护动作，装置1在检测到装置2执行低电压保护动作后，间隔第二加速时间0.08秒执行加速过流保护动作。即装置1执行加速过流保护动作的延时时间为0.38秒。

在L2发生双相故障时，装置2和装置3为相继速动。装置2在经过0.3秒后执行过流保护动作，装置3在检测到装置2执行过流保护动作后，间隔第一加速时间0.08秒执行加速低电压保护动作。即装置3执行加速低电压保护动作的延时时间为0.38秒。

在L3发生双相故障时，装置3经过0.1秒执行过流保护动作。

可以理解的是，上述各个保护装置的保护动作的延时时间可以进行调整。在调整各个保护装置的保护动作的延时时间时，为了实现无通道保护的快速响应，需要将每个保护装置的最长延时时间设置为低于站内保护模块21的Ⅱ段过流保护的延时整定时间。例如，站内保护模块21的Ⅱ段过流保护的延时整定时间为0.6秒时，每个保护装置的保护动作和加速保护动作的延时时间均应设置为低于0.6秒。

对于各个保护装置而言，远离站内保护模块21的保护装置的过流保护动作的延时时间可以设置为逐渐减小、低电压保护时间可以设置为逐渐增大。

在一些实施例中，请继续参照图5，上述不受相邻线路故障影响的配电线路还可以包括多条分支线路和多个速断保护装置，多条分支线路分别与对应的线路2连接。速断保护装置的数量与分支线路的数量一致，且速断保护装置与分支线路一一对应，每个速断保护装置可以设置于对应的分支线路的线路出口。

上述多条线路2中，各条线路2上分支线路的数量可以不作限定。例如，线路2上可以连接有1条分支线路，也可以连接有多条分支线路，还可以不与分支线路连接等。

以线路①为例，线路①上可以连接有分支线路l01、l11和l21等。在每个分支线路的线路出口上可以设置速断保护装置。该速断保护装置配置速断保护，可以在对应的分支线路上发生线路故障时，对分支线路执行速断保护动作。

作为一个可选实施例，上述设置于分支线路线路出口的速断保护装置可以设置0秒速断保护，即检测到分支线路发生线路故障时立即执行保护动作，以将线路①与发生故障的分支线路进行快速隔离。

可以理解的是，在分支线路发生线路故障时，由于线路出口的速断保护装置可以快速切断分支线路，使得线路①不受到分支线路故障的影响，能够继续正常运行。则为了避免线路①上的各个保护装置不会对分支线路上的线路故障进行响应动作，可以对线路①上各个保护装置的保护动作设置一定的保护延时。即，在分支线路发生线路故障时，速断保护装置能够快速隔离分支线路，使得位于线路①上的各个保护装置在经过保护延时后，由于检测到故障已消除而不执行相应的过流保护动作或低电压保护动作。其中，上述线路①中的各个保护装置可以设置保护延时为大于0秒。

以分支线路l11发生线路故障为例，在分支线路l11发生线路故障时，设置于分支线路l11的线路出口的速断保护装置、L1左右两侧的装置1和装置2均能够检测到线路故障异常。由于速断保护装置可以在检测到线路故障时执行0秒速断保护，则装置1和装置2在经过一定的保护延时后，由于故障已被消除，此时装置1和装置2不会执行保护动作，从而使得线路①能够继续正常运行。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本申请的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的第一数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将本申请的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种不受相邻线路故障影响的配电线路，其特征在于，所述不受相邻线路故障影响的配电线路包括：

母线；

多条线路，每个所述线路与母线连接；

多个站内保护模块，每个所述站内保护模块设置于对应的所述线路的线路出口，每个所述站内保护模块配置三段过流保护；

多个站外保护模块，每个所述站外保护模块设置于对应的所述线路上，每个所述站外保护模块配置低电压保护；

所述站外保护模块用于检测所在位置的故障相相电压突变量，并根据第一延时和第一电压执行低电压保护动作；所述第一延时大于相邻线路内所述站内保护模块的第二延时，所述第一延时为低电压保护动作的延时整定值，所述第二延时为Ⅰ段过流保护动作的延时整定值；所述第一电压设置为大于第一相电压突变量，所述第一电压为低电压保护动作的电压整定值，所述第一相电压突变量为相邻线路的Ⅰ段过流保护区域的区域末端发生两相故障时所述母线上的故障相相电压突变量；

所述站外保护模块，还用于在所述故障相相电压突变量小于第一电压时，不执行低电压保护动作；在经过第一延时后所述故障相相电压突变量小于第一电压时，不执行低电压保护动作。

2.根据权利要求1所述的不受相邻线路故障影响的配电线路，其特征在于，所述第一电压设置为小于第二相电压突变量，所述第二相电压突变量为所述站外保护模块的低电压保护范围内发生两相故障时所述站外保护模块所在位置的故障相相电压突变量。

3.根据权利要求1所述的不受相邻线路故障影响的配电线路，其特征在于，所述站外保护模块包括沿远离所述站内保护模块的方向间隔设置的多个保护装置，所述多个保护装置包括至少两个第一保护装置，所述第一保护装置配置低电压保护；

所述第一延时和所述第一电压分别为近端保护装置的低电压保护动作的延时整定值和电压整定值；所述近端保护装置为多个第一保护装置中与所述站内保护模块的距离最小的第一保护装置。

4.根据权利要求3所述的不受相邻线路故障影响的配电线路，其特征在于，所述多个保护装置还包括第二保护装置，所述第二保护装置不配置低电压保护；

所述第一保护装置设置于所述站内保护模块的Ⅰ段过流保护区域外，所述第二保护装置设置于所述站内保护模块的Ⅰ段过流保护区域内。

5.根据权利要求4所述的不受相邻线路故障影响的配电线路，其特征在于，所述第一保护装置和所述第二保护装置均配置过流保护。

6.根据权利要求5所述的不受相邻线路故障影响的配电线路，其特征在于，在所述站内保护模块的Ⅰ段过流保护区域内发生两相故障时，所述站内保护模块执行过流保护动作；

在所述站内保护模块的Ⅰ段过流保护区域外发生两相故障时，发生两相故障的位置两侧的保护装置分别执行过流保护动作和低电压保护动作。

7.根据权利要求6所述的不受相邻线路故障影响的配电线路，其特征在于，所述第一保护装置还配置有加速低电压保护和/或加速过流保护；

在所述第一保护装置的前一个保护装置执行过流保护动作时，所述第一保护装置延时第一加速时间后执行加速低电压保护动作；

在所述第一保护装置的后一个保护装置执行低电压保护动作时，所述第一保护装置延时第二加速时间后执行加速过流保护动作。

8.根据权利要求7所述的不受相邻线路故障影响的配电线路，其特征在于，所述第二保护装置还配置有加速过流保护。

9.根据权利要求7所述的不受相邻线路故障影响的配电线路，其特征在于，所述加速低电压保护动作和所述加速过流保护动作的延时整定值小于第三延时，所述第三延时为Ⅱ段过流保护动作的延时整定值。

10.根据权利要求5所述的不受相邻线路故障影响的配电线路，其特征在于，所述不受相邻线路故障影响的配电线路还包括：

多条分支线路，所述分支线路与对应的所述线路连接；

多个速断保护装置，所述速断保护装置设置于对应的所述分支线路的线路出口，所述速断保护装置配置0秒速断保护；

所述第一保护装置的过流保护动作的延时整定值和低电压保护动作的延时整定值均大于0，所述第二保护装置的过流保护动作的延时整定值大于0。

11.一种不受相邻线路故障影响的配电线路保护方法，其特征在于，应用于权利要求1-10中任一项所述的不受相邻线路故障影响的配电线路的站外保护模块，所述方法包括：

在相邻线路发生两相故障时，检测当前位置的故障相相电压突变量；

在所述故障相相电压突变量小于第一电压时，不执行低电压保护动作；

在经过第一延时后所述故障相相电压突变量小于第一电压时，不执行低电压保护动作。

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