CN1529178A - 一种电力系统输电线路故障诊断及选相方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力系统输电线路故障诊断及选相方法，包括以下步骤：数据采集以获得被检测线路多端的电压、电流信号；记录并交换故障前后的电气量以获得故障定位所需数据；判别故障相别。本发明提出一种新颖的电力系统输电线路故障诊断及选相方法，在电力系统实际运行中，如何正确地区分故障和振荡并判断出故障相别是一个长期得不到解决的问题，而正确地区分故障和振荡并判断出故障相别可以提高电力系统安全稳定运行的水平，本发明所提出的电力系统输电线路故障诊断及选相方法能够很好地解决这个问题。该方法能够区分电力系统输电线路上发生的振荡与故障，能够区分区内外故障并进行准确的故障判相。

Description

一种电力系统输电线路故障诊断及选相方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统输电线路故障诊断及选相方法，属输电设备技术领域。

背景技术

如何区分电力系统输电线路上的故障与振荡并判断出故障相是电力系统运行与控制所必须解决的一个问题，正确地区分故障与振荡并判断出故障相别对提高电力系统的安全稳定运行水平具有重要的意义，现有的输电线路故障选相方法不能区分电力系统输电线路上发生的振荡与故障，并且进行故障判相时存在误判的情况。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提出一种电力系统输电线路故障诊断及选相方法，该方法能够区分电力系统输电线路上发生的振荡与故障，能够区分区内外故障并进行准确的故障判相。

本发明提供的技术方案是：一种电力系统输电线路故障诊断及选相方法，包括以下步骤：

(一)数据采集以获得被检测线路多端的电压、电流信号

1)线路二次侧的电压、电流信号经过电压、电流变送器变换成可进行采集和测量的低电平，经采样变换成计算机能够处理的数字信号；

2)利用GPS实现输电线路多端的同步采样，对所采集的电气量打上时标；

3)根据采样所得到的电流信号，判断线路是否发生故障，若线路无故障，则重复以上过程；若发生故障，则记录并保存故障前后的电气量以获得故障定位所需数据；

(二)记录并交换故障前后的电气量以获得故障定位所需数据

1)线路上发生故障，则开始进行故障录波，记录故障前后一定时间内线路的电压、电流数据，对所记录的数据打上时标并保存在数据文件中；

2)数据保存后，各侧变电站交换所保存的数据；

(三)判别故障相别

得到保存的数据文件以后，可以由所保存的电气量利用如下判据来区分故障和中心位于区内的振荡并判断区内外故障、故障相别，步骤如下：

1)判断是否发生振荡，当系统发生振荡时的判据式为：

分别为输电线路M、N两侧电流的二次值；

下标a、b、c表示a、b、c相；为相邻线路出口三相短路时，线路两侧电流互感器所出现的最大不平衡电流；

2)经过步骤1的判断，如果系统发生振荡就直接给出系统发生振荡的结论，否则，就

进一步判断区内外故障

设f₁为区内故障，f₂为区外故障；M、N分别为输电线路两侧。

当 ${{\stackrel{\·}{I}}^{\′\′}}_M+{{\stackrel{\·}{I}}^{\′\′}}_N={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{bpf}}\≠0$ 发生区外故障：

当 ${{\stackrel{\·}{I}}^{\′\′}}_M+{{\stackrel{\·}{I}}^{\′\′}}_N>>{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{bpf}\max }$ 发生区内故障：

式中，

分别为输电线路M、N两侧电流的一次值；

      

分别为输电线路M、N两侧电流的二次值；

      

的均为由母线流向线路。

       是不平衡电流；

       为相邻线路出口三相短路时，线路两侧电流互感器所出现的最大不平衡电流。

3)判断故障相别

当A相接地故障时，有

当B相接地故障时，有

当C相接地故障时，有

当AB相间故障时，有

当BC相间故障时，有

当CA相间故障时，有

当三相短路时，有

${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{bpf}\max }=0.1K_{\mathrm{tX}}{I}_{d\max }/n_L,$ 其中I_dmax为最大运行方式下相邻线路出口三相短路时，可能流过本装置的最大短路电流；K_tx是电流互感器的同型系数；n_L为电流互感器的变比。

4)当初步判断出有两个故障相后，还需分辨是否发生接地故障，两相接地故障的特征是有较大的零序电流，依据这一特点判断是否发生了接地故障。

依据以上所述判据式可区分区内故障、区外故障和中心位于区内的振荡并判断出故障相别。

本发明提出一种新颖的电力系统输电线路故障诊断及选相方法，在电力系统实际运行中，如何正确地区分故障和振荡并判断出故障相别是一个长期得不到解决的问题，而正确地区分故障和振荡并判断出故障相别可以提高电力系统安全稳定运行的水平，本发明所提出的电力系统输电线路故障诊断及选相方法能够很好地解决这个问题。该方法能够区分电力系统输电线路上发生的振荡与故障，能够区分区内外故障并进行准确的故障判相。

具体实施方式

本发明包括以下各部分：

1.数据采集部分

1)输电线路二次侧的电压、电流信号经过电压、电流变送器变换成可进行采集和测量的低电平，经数模变换(A/D或V/F变换)和采样卡采集得到计算机能够处理的数字信号；

2)位装置中利用GPS信号接收接收模块获得误差小于50nS的秒脉冲，对所采集的电气量打上时标并保存在内存中。

3)根据采样卡采集得到的电流、电压数字信号，判断线路是否发生故障，若线路无故障，则重复以上过程；若发生故障，则记录并保存故障前后的电气量到硬盘以获得故障定位所需数据；判断故障发生可用已提出的判据，也可用以下判据：(1)过流启动：利用相电流测量值与相电流整定值比较(2)负序电流启动：把负序电流计算值与负序电流整定值比较，若相电流计算值大于相电流整定值或负序电流计算值大于负序电流整定值，则认为发生故障；过流启动与负序电流启动以或逻辑组成综合判据，任一条件满足则启动。

1.数据记录保存及交换部分

1)当线路发生故障，定位装置启动并开始进行故障录波，记录故障前后一定时间内线路的电压、电流数据，对所记录的数据打上时标保存在硬盘的数据文件中。

2)数据保存后各侧变电站交换所保存的数据，取得发生故障后各变电站所记录保存的信息后，在任一故障定位后台机上均可用本发明所提出的方法来区分故障和中心位于区内的振荡并判断区内外故障、故障相别。

3.判断振荡与故障并判别故障相别

得到保存的数据文件以后，可以由所保存的电气量利用如下判据来区分故障和中心位于区内的振荡并判断区内外故障、故障相别；

具体的步骤如下：

1)判断是否发生振荡，当系统发生振荡时的判据式为：

2)经过步骤1的判断，如果系统发生振荡就直接给出系统发生振荡的结论，否则，就进一步判断区内外故障

设f₁为区内故障，f₂为区外故障；M、N分别为输电线路两侧。

当 ${{\stackrel{\·}{I}}^{\′\′}}_M+{{\stackrel{\·}{I}}^{\′\′}}_N={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{bpf}}\≠0$ 发生区外故障：

当 ${{\stackrel{\·}{I}}^{\′\′}}_M+{{\stackrel{\·}{I}}^{\′\′}}_N>>{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{bpf}\max }$ 发生区内故障：

式中， 分别为输电线路M、N两侧电流的一次值；

      

分别为输电线路M、N两侧电流的二次值；

      

的均为由母线流向线路。

       是不平衡电流；

      

为相邻线路出口三相短路时，线路两侧电流互感器所出现的最大不平衡电流。

3)判断故障相别

当A相接地故障时，有

当B相接地故障时，有

当C相接地故障时，有

当AB相间故障时，有

当BC相间故障时，有

当CA相间故障时，有

当三相短路时，有

${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{bpf}\max }=0.1K_{\mathrm{tX}}{I}_{d\max }/n_L,$ 其中I_dmax为最大运行方式下相邻线路出口三相短路时，可能流过本装置的最大短路电流；K_tx是电流互感器的同型系数，当两侧电流互感器的型号，容量相同时，可取为0.5；n_L为电流互感器的变比。

4)当初步判断出有两个故障相后，还需分辨是否发生接地故障，两相接地故障的特征是有较大的零序电流，依据这一特点判断是否发生了接地故障。

依据以上所述判据式可区分区内故障、区外故障和中心位于区内的振荡并判断出故障相别。

Claims (1)

1.一种电力系统输电线路故障诊断及选相方法，包括以下步骤：

(一)数据采集以获得被检测线路多端的电压、电流信号

1)对输电线路二次侧的电压、电流信号经过电压、电流变送器变换成可进行采集和测量的低电平，经采样变换成计算机能够处理的数字信号；

2)利用GPS实现输电线路多端的同步采样，对所采集的电气量打上时标；

3)根据采样所得到的电流信号，判断线路是否发生故障，若线路无故障，则重复以上过程；若发生故障，则记录并保存故障前后的电气量以获得故障定位所需数据；

(二)记录并交换故障前后的电气量以获得故障定位所需数据

1)线路发生故障，则开始进行故障录波，记录故障前后一定时间内线路的电压、电流数据，对所记录的数据打上时标并保存在数据文件中；

2)数据保存后，各侧变电站交换所保存的数据；

(三)判断振荡与故障并判别故障相别得到保存的数据文件以后，可以由所保存的电气量利用如下判据来区分故障和中心位于区内的振荡并判断区内外故障、故障相别；

具体的步骤如下：

1)判断发生振荡还是故障；系统发生振荡时的判据式为：

分别为输电线路M、N两侧电流的二次值；

下标a、b、c表示a、b、c相；

为相邻线路出口三相短路时，线路两侧电流互感器所出现的最大不平衡电流；

2)经过步骤1的判断，如果系统发生振荡就直接给出系统发生振荡的结论，否则，就进一步判断区内外故障

设f₁为区内故障，f₂为区外故障；M、N分别为输电线路两侧；

当 ${{\stackrel{\·}{I}}^{\′\′}}_M+{{\stackrel{\·}{I}}^{\′\′}}_N={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{bpf}}\≠0$ 发生区外故障：

当 ${{\stackrel{\·}{I}}^{\′\′}}_M+{{\stackrel{\·}{I}}^{\′\′}}_N>>{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{bpf}\max }$ 发生区内故障：

式中，

分别为输电线路M、N两侧电流的一次值；

分别为输电线路M、N两侧电流的二次值；

的规定正方向均为由母线流向线路；

是不平衡电流；

为相邻线路出口三相短路时，线路两侧电流互感器所出现的最大不平衡电流；

3)判断故障相别

当A相接地故障时，有

当B相接地故障时，有

当C相接地故障时，有

当AB相间故障时，有

当BC相间故障时，有

当CA相间故障时，有

当三相短路时，有

${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{bpf}\max }=0.1K_{\mathrm{tx}}{I}_{d\max }/n_L,$ 其中I_dmax为最大运行方式下相邻线路出口三相短路时，可能流过本装置的最大短路电流；K_tx是电流互感器的同型系数；n_L为电流互感器的变比；

4)当判断出有两个故障相后，还需分辨是否发生接地故障，两相接地故障的特征是有较大的零序电流，依据这一特点判断是否发生了接地故障；

依据以上所述步骤和判据式可区分区内故障、区外故障和中心位于区内的振荡并判断出故障相别。