CN116826677B - 一种输电线路自适应电流差动保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电线路自适应电流差动保护方法，具体步骤如下：根据线路两侧的三相电流分别计算两个保护装置的零序电流相量计算线路两侧的A相动作电流并设定有流定值Iset；判断且是否成立；判断是否成立：若成立，则继续进行下一步骤；比较线路两侧相电流的幅值并找出线路两侧电流中最大幅值的相电流相量及最小幅值的相电流相量计算然后判断是否成立。本发明通过将线路两侧零序电流相位作为制动量，自适应改变电流差动保护的制动量，提高线路故障电流差动保护的灵敏性和可靠性，避免线路经过渡电阻故障时电流差动保护存在拒动的风险及线路发生区外故障时电流差动保护存在误动的风险。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路差动保护，具体来说，涉及一种输电线路自适应电流差动保护方法。
背景技术
目前，输电线路的电流差动保护采用线路两侧的电流向量和作为动作量，线路点两侧的电流相量差作为制动量，根据制动量和动作量构造差动保护判据。但是以上判据存下如下不足：(1)线路区内故障时，当负荷电流较大时，制动量响应增大，导致电流差动保护的灵敏性下降，尤其是在线路经过渡电阻故障时，电流差动保护存在拒动的风险。(2)通过降低制动系数的方法提高差动保护的灵敏性，但是降低了线路发生区外故障时电流差动保护的可靠性，当线路发生区外故障时，电流差动保护存在误动的风险。
发明内容
本发明提供一种输电线路自适应电流差动保护方法，通过将线路两侧零序电流相位作为制动量，自适应改变电流差动保护的制动量，提高线路故障电流差动保护的灵敏性和可靠性，避免线路经过渡电阻故障时电流差动保护存在拒动的风险及线路发生区外故障时电流差动保护存在误动的风险。
本发明所采取的技术方案是：
一种输电线路自适应电流差动保护方法，其具体步骤如下：
(1)第一保护装置采集线路本侧的三相电流
(2)所述第一保护装置将采集到的线路本侧三相电流传输至其对侧的第二保护装置，即采集到线路另一侧的三相电流
(3)根据线路两侧的三相电流分别计算两个保护装置的零序电流相量
(4)计算线路两侧的A相动作电流并设定有流定值Iset；
(5)判断且/>是否成立：若成立，则判定为线路内部故障，继续进行下一步骤；若不成立，则返回步骤(3)；
(6)判断是否成立：若成立，则继续进行下一步骤；若不成立，则继续判断是否/>若是，则重新判断/>是否成立；若否，则判定为线路外部故障，进行保护不动作的指令；
(7)比较线路两侧相电流的幅值并找出线路两侧电流中最大幅值的相电流相量及最小幅值的相电流相量/>即/>
(8)计算然后判断/>是否成立：若成立，则进行保护动作的指令，跳开线路两侧断路器；若不成立，则进行保护不动作的指令；
(9)线路两侧的B相和C相重复步骤(3)～(8)；
其中，k1、k2分别指的是电流差动保护制动系数。
进一步地，所述步骤(3)中所述零序电流相量其计算公式为：
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明利用线路两侧零序电流相位关系，判断线路是否发生区内或区外故障：若线路发生区内故障时，自适应减小电流差动保护的制动量，提高线路区内故障时电流差动保护的灵敏性；若线路发生区外故障时，自适应增大电流差动保护的制动量，提高线路区外故障时电流差动保护的可靠性。通过上述方法，可以兼顾线路电流差动保护的灵敏性和可靠性，提升保护识别过渡电阻的能力，适用于各电压等级输电线路，包括新能源送出线路。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明动作性能分析示意图；
图3是本发明仿真系统的原理图；
图4是本发明中区内发生A相经300Ω过渡电阻故障时零序电流仿真结果示意图；
图5是本发明中的自适应电流差动保护方法中A相、B相、C相的仿真结果；
图6是本发明中仿真系统的故障相A相电流差动保护的灵敏度结果示意图；
图7是本发明中区外发生A相金属性接地故障时零序电流仿真结果；
图8是本发明中的区外单相接地故障仿真结果。
具体实施方式
实施例
如图1所示，一种输电线路自适应电流差动保护方法，其具体步骤如下：
(1)第一保护装置采集线路本侧的三相电流
(2)所述第一保护装置将采集到的线路本侧三相电流传输至其对侧的第二保护装置，即采集到线路另一侧的三相电流
(3)根据线路两侧的三相电流分别计算两个保护装置的零序电流相量
(4)计算线路两侧的A相动作电流并设定有流定值Iset；
(5)判断且/>是否成立：若成立，则判定为线路内部故障，继续进行下一步骤；若不成立，则返回步骤(3)；
(6)判断是否成立：若成立，则继续进行下一步骤；若不成立，则继续判断是否/>若是，则重新判断/>是否成立；若否，则判定为线路外部故障，进行保护不动作的指令；
(7)比较线路两侧相电流的幅值并找出线路两侧电流中最大幅值的相电流相量及最小幅值的相电流相量/>即/>
(8)计算然后判断/>是否成立：若成立，则进行保护动作的指令，跳开线路两侧断路器；若不成立，则进行保护不动作的指令；
(9)线路两侧的B相和C相重复步骤(3)～(8)；
其中，k1、k2分别指的是电流差动保护制动系数。
本实施例的进一步技术方案，所述步骤(3)中所述零序电流相量其计算公式为：/>
为了保证本发明自适应电流差动保护方法的灵敏性和可靠性，利用仿真系统进行进一步模拟验证，具体操作如下：
(一)动作性能分析：
本发明自适应电流差动保护方法对于区内故障采用的判据如下：
其中，为相电流相量；/>线路两侧电流中最大幅值的相电流相量及最小幅值的相电流相量；k1、k2分别指的是电流差动保护制动系数。
以为基准值，令/>式(1)可以表示为：
|1+ρ1|>k1|k2-ρ1| (2)
当发生区内故障时，如图2(a)所示，降低k1为k1'且令k2<1，在复平面上式(2)动作边界的圆心为半径为/>的圆，动作区域为圆外；如图2(b)所示，令k2＝1，式(2)的动作边界的圆心为/>半径为/>的圆，动作区域为圆外。由于k1<k1'，k2<1，因此图2(a)中左侧圆小于图2(b)中的左侧圆。
本发明自适应电流差动保护方法对于区外故障采用的判据如下：
由式(1)、(2)、(3)可知动作电流相同，但是制动电流不同，且因此相同的动作电流，自适应电流差动保护方法的制动电流减小，灵敏性提高。
(二)仿真系统模拟：
仿真系统如图3所示。仿真系统电压等级500kV，频率50Hz。
电源参数：RM1＝18Ω，XM1＝137.43Ω，RM0＝15Ω，XM0＝92.6Ω，RN1＝26Ω，XN1＝142.98Ω，RN0＝20Ω，XN0＝119.27Ω。
线路参数：MN＝200km，R1＝0.0196Ω/km，X1＝0.28Ω/km，C1＝0.0135μF/km，R0＝0.1828Ω/km，X0＝0.86Ω/km，C0＝0.0092μF/km。
故障类型：单相接地故障，两相接地故障，两相短路，三相短路。
采样频率：1200Hz，一周24个点。
图4为区内发生A相经300Ω过渡电阻故障时零序电流仿真结果，其中图4的a)中两侧零序电流夹角为8°，图4的b)及c)中M侧与N侧零序电流幅值均大于有流定值Iset，故采用自适应电流差动保护方法进行判据。
图5为自适应电流差动保护方法的仿真结果，图中故障时刻为0ms，曲线1为差动电流，曲线2为现有判据制动电流，曲线3为自适应电流差动保护方法制动电流及新原理制动电流。由图5的a)中可知，故障相A相现有判据制动电流明显大于自适应电流差动保护方法制动电流；由图5的b)、c)中非故障相B相和C相，现有判据制动电流与自适应电流差动保护方法制动电流大小相同。
图6为故障相A相电流差动保护的灵敏度，灵敏度用差动电流与制动电流之间的比值表示，图中自适应电流差动保护方法判据即新原理的灵敏度明显高于现有保护判据，其中现有保护判据为
图7为区外发生A相金属性接地故障时零序电流仿真结果，其中图7的a)中两侧零序电流夹角为180°，图4的b)及c)中M侧与N侧零序电流均大于有流定值Iset，故采用现有电流差动保护判据。
图8为电流差动保护方法仿真结果，图中故障时刻为0ms，曲线4为差动电流，曲线5为制动电流。由图8的a)、b)、c)中可知，电流差动保护可靠不动作。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明原理和实质的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (2)
1.一种输电线路自适应电流差动保护方法，其具体步骤如下：
(1)第一保护装置采集线路本侧的三相电流
(2)所述第一保护装置将采集到的线路本侧三相电流传输至其对侧的第二保护装置，即采集到线路另一侧的三相电流
(3)根据线路两侧的三相电流分别计算两个保护装置的零序电流相量
(4)计算线路两侧的A相动作电流并设定有流定值Iset；
(5)判断且/>是否成立：若成立，则判定为线路内部故障，继续进行下一步骤；若不成立，则返回步骤(3)；
(6)判断是否成立：若成立，则继续进行下一步骤；若不成立，则继续判断是否/>若是，则重新判断/>是否成立；若否，则判定为线路外部故障，进行保护不动作的指令；
(7)比较线路两侧相电流的幅值并找出线路两侧电流中最大幅值的相电流相量及最小幅值的相电流相量/>即/>
(8)计算然后判断/>是否成立：若成立，则进行保护动作的指令，跳开线路两侧断路器；若不成立，则进行保护不动作的指令；
(9)线路两侧的B相和C相重复步骤(3)～(8)；
其中，k1、k2分别指的是电流差动保护制动系数。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路自适应电流差动保护方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述零序电流相量其计算公式为：/>
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