CN1153414A - 高压输电线路变值保护方法及保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发电厂和变电所的高压输电线路的单侧保护方法以及应用该种方法的保护装置，采用发电机或变电所的电源主开关的辅助结点的开关状态作为机组是否投运的信号源，每一个开关闭合信号在控制器内提取一个与之对应的一台发电机的保护基值，所有投运的机组通过开关闭合信号提取的基值组合成相对应的变值，线路输送的信号经变换后输入控制器与为值及有关定值比较后，控制器决定执行器件是否动作。本发明灵敏度和选择性好，并且线路简单，可靠性高。

Description

高压输电线路变值保护方法及保护装置

本发明涉及一种发电厂和变电所的高压输电线路的单侧保护方法以及应用该种方法的保护装置。

目前此项保护所采用的方法有两种：电流保护和距离保护。

电流保护装置的原理是：在发电厂或变电所的高压输电线路发生外部短路故障的情况下，该装置根据在保护点测得的短路电流的大小来判断短路故障范围，即将短路电流信号分别与第I、II、III段保护的电流定值相比较，到达哪个定值就有规则地启动那段保护的继电器跳开故障线路的出线开关，从而达到正确保护输电线路和相关设备的目的。电流保护简单、经济、可靠，但其保护定值不能随着运行方式的改变而改变，因而灵敏度和选择性差。

距离保护原理是：在发电厂或变电所的高压输电线路发生外部短路故障的情况下，该装置根据在保护点测得的电压与电流的比值，即短路阻抗Z的大小(Z＝V/I)来判断短路故障范围，即将短路阻抗分别与第I、II、III段保护的阻抗设定值相比较，低到哪段定值，就启动哪段保护。距离保护灵敏度高，选择性好，但结线复杂，且时常出现的电压信号回路断线将迫使该种装置闭锁，因而其可靠性比电流保护差。

本发明的目的是提供一种灵敏度和选择性好，并且线路简单，避免电压信号回路断线而影响可靠性的输电线保护方法及应用该方法的装置。

本发明的方案是：一种高压输电线保护方法，不同之处是：

1、采用发电机或变电所的电源主开关的辅助结点的开关状态作为机组是否投运的信号源，每一个开关闭合信号在控制器内提取一个与之对应的一台发电机的保护基值，所有投运的机组通过开关闭合信号提取的基值组合成相对应的变值，其中

(i)单机运行时的变值：

I_I·i＝α_i·I_z·I·max

I_II·i＝α_i·I_z·II·max

I_III·i＝α_III·i·I_z·III·max $a_i=\frac{I_{d\·I\·i}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{d\·I\·i}}$ $a_{\mathrm{III}\·i}=\frac{S_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i}$

式中：I_I·i、I_II·i、I_III·i分别为单机运行时的第I、II、III段保护的电流整定值；α_i、α_III·i分别为第I、II和第III段保护的短路电流分配比；I_z·I·max、I_z·II·max、I_z·III·max分别为最大运行方式下的第I、II、III段保护电流整定值；I_d·I·i为单机第I段短路电流；S_i为单机视在功率。

对于电气主结线为扩大单元式的，存在着单机单主变或短时间单机双主变两种运行方式的可能性，其单机I段变值为：

I’_I·i＝β·I_I·i

式中：β为修正系数；I_{d·I·i (双主变)}为单机双主变运行下的I段短路电流。

(ii)多机组运行的变值：

I_I·∑i＝∑I_I·i I_II∑i＝∑I_II·i I_III·∑i＝∑I_III·i

式中：I_I·∑i、I_II∑i、I_III·∑i分别为多机组运行时第I、II、III段变值。

2、对于非定额定电流运行方式，在短路状态下，适时跟踪计算对应组合的额定电流设定值与运行电流平均值之差，用此差值作为非额定电流的补偿值；在线路短路状态下，适时测量短路电流值，此值与补偿值之和，等效于对应组合的额定电流运行方式下的短路电流值；

(i)对于相间保护：

a、正常运行时，控制器测得dI/dt≈0，则自动计算和储存线路电流信号补偿值为：

I_B＝I_n·Σi- I

式中：I_B为电流信号补偿值；I_n·Σi为投运机组的额定电流的线路换算值之和； I为线路运行电流当前平均值；

b、线路短路时，控制器测得di/dt≥Kd，则加算得出等效额定方式下的短路电流值I_(d+B)为：

I_(d+B)＝I_d+I_B

I_(d+B)值与相应变值比较后，保护装置动作；

(ii)对于零序保护：

a、正常运行时，控制器测得Io≈0，则进行以下计算，得出并储存Kr值： $\mathrm{Kr}=\frac{I_{n\·B\·G}}{I_{B\·G}}r$

式中：I_B·G为中性点接地的变压器运行电流；I_n·B·G为该变压器额定电流；r为变压器运行电流与单相接地短路电流的关系系数；

b、单相接地时，控制器测得di_o/dt≥Kd_o，则进行以下计算：

I’_o＝I_o·Kr

将I’_o值与零序保护设定值相比较，控制器启动零序保护动作。

应用上述方法的保护装置为：与电网保护点相联的电流模拟单元、电压模拟单元、零序模拟单元通过A/D转换器接中央控制器输入端，电流方向单元接中央控制器输入端，并且发电机或变电所电流开关信号源接中央控制器输入端，中央控制器输出端接电流三段保护、零序三段保护执行器件，该中央控制器设有存值及显示单元。

本发明采用电流保护的工作原理，而保护的电流定值却能够随着运行方式的改变而自动改变，且具有非额定方式电流信号的自补偿功能，因而该保护又具有距离保护那样的灵敏度和选择性。

本保护装置还吸收了其它微机保护的优点，能更好地满足线路相间过电流三段式保护、零序过电流三段式保护、重合闸等方面的功能要求，还便于存值、模拟和数据记忆显示。该保护的优越性在下表可见。

类别	原理逻辑	适应运行范围	可靠性	灵敏性	选择性	造价
							距离保护	G·V/I	全方式	中	高	好	高
过流保护	G·V·I	最大额定方式	高	低	差	低
							变值保护	IF·V·I	全方式	高	高	好	中低

表中：G为功率方向，IF为电流方向

图1为本保护装置结构示意图。

图2为中央控制器主程序图。

图中电流模拟单元1、电压模拟单元2、零序模拟单元3通过A/D转换器5接中央控制器6输入端，电流方向单元4接中央控制器输入端，并且发电机或变电所电流开关信号源K1-K4接中央控制器输入端，中央控制器输出端接电流三段保护执行器件L1-L3和零序三段保护执行器件L01-L03，该中央控制器设有存值及显示单元7。图中ZCH为重合闸，K5为保护点开关信号，K’1-K’5为开关状态模拟装置。

Claims (2)

1、一种高压输电线保护方法，其特征在于：

(1)采用发电机或变电所的电源主开关的辅助结点的开关状态作为机组是否投运的信号源，每一个开关闭合信号在控制器内提取一个与之对应的一台发电机的保护基值，所有投运的机组通过开关闭合信号提取的基值组合成相对应的变值，其中

(i)单机运行时的变值：

I_I·i＝α_i·I_z·I·max

I_II·i＝α_i·I_z·II·amx

I_III·i＝α_III·i·I_z·III·max $a_i=\frac{I_{d\·I\·i}}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{d\·I\·i}}$ $a_{\mathrm{III}\·i}=\frac{S_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i}$

式中：I_I·i、I_II·i、I_III·i分别为单机运行时的第I、II、III段保护的电流整定值；α_i、α_III·i分别为第I、II和第III段保护的短路电流分配比；I_z·I·max、I_z·II·max、I_z·III·max别为最大运行方式下的第I、II、III段保护电流整定值；I_d·I·i为单机第I段短路电流；S_i为单机视在功率。

对于电气主结线为扩大单元式的，存在着单机单主变或短时间单机双主变两种运行方式的可能性，其单机I段变值为：

I’_I·i＝β·I_I·i

式中：β为修正系数；I_{d·I·i (双主变)}为单机双主变运行下的I段短路电流。(ii)多机组运行的变值：I_I.∑i＝∑I_I·i I_III∑i＝∑I_II·i I_III·∑i＝∑I_III·i式中：I_I·Σi、I_IIΣi、I_III·∑i分别为多机组运行时第I、II、III段变值。

(2)对于非定额定电流运行方式，在短路状态下，适时跟踪计算对应组合的额定电流设定值与运行电流平均值之差，用此差值作为非额定电流的补偿值；在线路短路状态下，适时测量短路电流值，此值与补偿值之和，等效于对应组合的额定电流运行方式下的短路电流值；

(i)对于相间保护：

a、正常运行时，控制器测得dI/dt≈0，则自动计算和储存线路电流信号补偿值为：

I_B＝I_n·Σi- I

式中：I_B为电流信号补偿值；I_n·∑i为投运机组的额定电流的线路换算值之和； I为线路运行电流当前平均值；

b、线路短路时，控制器测得di/dt≥Kd，则加算得出等效额定方式下的短路电流值I_(d+B)为：

I_(d+B)＝I_d+I_B

I_(d+B)值与相应变值比较后，保护装置动作；

(ii)对于零序保护：

a、正常运行时，控制器测得Io≈0，则进行以下计算，得出并储存Kr值： $\mathrm{Kr}=\frac{I_{n\·B\·G}}{I_{B\·G}}r$

式中：I_B·G为中性点接地的变压器运行电流；I_n·B·G为该变压器额定电流；r为变压器运行电流与单相接地短路电流的关系系数；

b、单相接地时，控制器测得di_o/dt≥Kd_o，则进行以下计算：

I’_o＝I_o.Kr

将I’_o值与零序保护设定值相比较，控制器启动零序保护动作。

2、一种应用上述方法的保护装置，其特征在于与电网保护点相联的电流模拟单元、电压模拟单元、零序模拟单元通过A/D转换器接中央控制器输入端，电流方向单元接中央控制器输入端，并且发电机或变电所电流开关信号源接中央控制器输入端，中央控制器输出端接电流三段保护、零序三段保护执行器件，该中央控制器设有存值及显示单元。

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