CN1599182A - 电力系统输电线路故障选相元件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力系统输电线路故障选相元件，发生区内故障后，如果三相差流中，最大差流与最小差流，中间差流与最大、最小差流满足一定的倍数关系及差流门槛，就可以准确地选出区内不对称故障相。与目前所用的选相元件相比，其能更准确灵敏地选出故障相，并且不受交流电压回路、电力系统振荡、转换性故障、相邻线互感、串补电容等影响。

Description

电力系统输电线路故障选相元件
技术领域  本发明涉及一种电力系统继电保护方法，具体地说，是一种用于判断电力系统交流输电线路故障相的方法。
背景技术 分相电流差动保护与纵联距离、纵联方向保护相比具有诸多优越性，如不受系统振荡影响、不受系统各种转换性故障影响、完全适应于并行双回线、串补线路、天然的选相能力等。但比例制动式分相电流差动保护在某些工况下会拒动，如超高压长线路经过渡电阻的接地故障、重负荷线路的高阻接地故障，此时通常用零负序差动保护或工频变化量差动保护来弥补相电流差动的缺陷，但工频变化量差动一般投入时间比较短，随着故障的发展工频变化量差动保护将退出运行，虽然零负序差动保护具有良好的抗过渡电阻能力，但其不具备选相能力。目前对零序差动保护的处理有两种方式，一种是将零序差动保护作为一种后备保护延时三跳出口，另外一种对零负序差动保护配置选相元件，达到零负序差动保护选相跳闸的目的。现有的比较适合于零负序差动保护的选相元件一般带电压回路，交流电压回路有如下缺点：1)交流电压回路断线故障及多点接地时有发生；2)易受系统振荡影响；3)受电容式电压互感器的暂态特性的影响；因此给零负序差动保护配置带电压回路的选相元件，会不同程度地削弱差动保护不受电压回路影响的这一特点。另外，目前各选相元件判据内部有各种不同的门槛限值，影响了选相元件判断长线路接地故障相的能力，特别是线路末端严重高阻接地故障(300Ω以上过渡电阻)，各种选相元件一般都不能准确快速选相，此时远端保护只能延时三相跳闸，达不到选相跳闸的目的。
发明内容  本发明的目的在于克服上述方法的缺陷，利用输电线路两端的交流量，为线路保护提供一种不受交流电压影响、反应稳态量的差流选相元件，称为电力系统输电线路故障选相元件。
本发明的技术方案如下：
线路发生不对称区内故障后，在最大相差流满足一定的差流门槛前提下，最大相差流与最小相差流满足一定的倍数关系，就可以确认差流最大相为故障相，如果中间差流与最大、最小差流满足一定的倍数关系，也可以确认差流中间相也为故障相。
找出三相差流的大小关系后，再看最大相差流、中间相差流与最小相差流之间是否满足下面的关系式：
I87LPmax≥k·I87LPmin时则差流最大相为故障相。
I87LPmid≥k·I87LPmin、I87LPmax≤k·I87LPmid两式同时满足则差流中间相也为故障相。
如果最大差流不小于K1·In，第一式的条件满足，则表明最大差流相为故障相，如果两式条件都满足则表明最大差流相及中间差流相都为故障相。如第一式条件不满足或最大差流小于k1·In，则选相结果无效。
由于短线路的分布电容电流很小，短线路的故障相差流与健全相差流的大小关系悬殊，两者比值一般都在两倍以上，因此上述差流选相元件的关系式很容易满足，k的取值可以适当放大，同时也需要给定一个差流有流门槛，当差流大于该门槛时，才能参与差流比较。对于超高压长线路，故障相差流与健全相的差流的大小关系受分布电容电流的影响较大，线路越长影响越明显，但两者的比值关系一般不会低于1.5。
本发明具有很高的灵敏性和准确性，具有不受交流电压回路、电力系统振荡、转换性故障、相邻线互感、串补电容等影响
附图说明  图1：纵差通道连接图；图2：差流选相元件流程图；图3：N侧差动保护动作录波图；图4：L侧差动保护动作录波图；图5：500kV 400km双回输电线路系统图。
具体实施方式  下面以两端系统为例，并结合附图1--5和具体实施例进一
步说明本发明。
差流选相元件通过线路纵差通道(如图1所示)，利用线路三相差流的大小关系来确定故障相，首先将三相差流进行排序，表示为：
      I87LPmax≥I87LPmid≥I87LPmin
I87LPmax为最大相差流，I87LPmax＝max{I87LAI87LBI87LC}；
I87LPmid为中间相差流，I87LPmid＝mid{I87LAI87LBI87LC}；
I87LPmax为最小相差流，I87LPmin＝min{I87LAI87LBI87LC}；
I87LA为A相差流，I87LB为B相差流，I87LC为C相差流；
max表示取最大值，mid表示取中间值，min表示取最小值。
找出三相差流的大小关系后，再看最大相差流、中间相差流与最小相差流之间是否满足下面的关系式：
I87LPmax≥k·I87LPmin时则差流最大相为故障相。
I87LPmid≥k·I87LPmin、I87LPmax≤k·I87LPmid两式同时满足则差流中间相也为故障相。
I87LPmax≥k1·In满足则上面的选相结果有效，否则无效。
下面给出RTDS动模试验的部分结果：
系统模型为400km、500kV的超高压输电线路。系统模型如附图1所示，其模型线路相关参数如下：
          表格1线路相关参数
       参数名称       参数值
       线路长度       400km
       正序阻抗Z1    7.678+j112.36Ω
       零序阻抗Z0    50.59+j328.65Ω
零序补偿系数    Kr       1.86
   Kx       0.64
       并联电抗器Xp       2017Ω
分布电容    C1       5.4μF
   C0       3.6μF
       TA变比       1250A/1A
       TV变比       500kV/0.1kV
两台光纤纵差保护装置安排在NL1线路上。
实验情况：模拟线路K10、K11、K12各种不对称故障，接地过渡电阻分别设200Ω、300Ω，相间过渡电阻分别设25Ω、100Ω。实验结果令人满意，均能正确选相，一次K10点经300Ω过渡电阻A相接地故障的两侧零序差动保护动作录波图如图3、4所示。在图3、4中，A相二次侧差流为0.82A，制动电流为1.77A，显然常规相电流差动保护将被制动，此时零负序差动保护可以动作，与差流选相元件配合可以达到选相速动跳闸的目的。
下面进一步说明本发明。
1)确定三相差流的关系
将A、B、C三相差流按大中小进行排序。排序的结果一共有6种情况，如表格所2示。
                  表2三相差流排序
            排序可能结果     排序结果代号
  wI87LAMode、wI87LBMode、wI87LCMode  wFaultTypetemp＝1
  wI87LAMode、wI87LCMode、wI87LBMode  wFaultTypetemp＝2
  wI87LCMode、wI87LAMode、wI87LBMode  wFaultTypetemp＝3
  wI87LBMode、wI87LAMode、wI87LCMode  wFaultTypetemp＝4
  wI87LBMode、wI87LCMode、wI87LAMode  wFaultTypetemp＝5
  wI87LCMode、wI87LBMode、wI87LAMode  wFaultTypetemp＝6
在表2中，wI87LAMode表示A相差流模值，wI87LBMode表示B相差流模值，wI87LCMode表示C相差流模值，wFaultTypetemp为排序结果变量。
2)检查最大差流、中间差流、最小差流三者之间是否满足一定的倍数关系
根据1)中的排序结果，第一步检查最大差流与最小差流是否满足I87LPmax≥k·I87LPmin(在流程中K＝1.5)，如果满足则表明最大差流相最可能为故障相，反之则选相元件失效，此表明被保护的输电线路内部没有故障或是三相对称故障；如果在第一步最大差流与最小差流之间满足上述关系，下一步就检查中间差流与最大、最小差流是否同时满足I87LPmid≥k·I87LPmin、L87LPmax≤k·I87LPmid两式，如果满足则表明中间差流相也可能为故障相。选相结果变量为wFaultType，wFaultType＝1表示A相故障、wFaultType＝2表示B相故障、wFaultType＝3表示C相故障、wFaultType＝4表示AB相故障、wFaultType＝5表示BC相故障、wFaultType＝6表示CA相故障，wFaultType＝7表示选相结果无效。
3)明确最大差流是否高于门槛值
在1)、2)两个环节执行完后，检查最大差流是否大于0.4In(In为二次侧额定电流)，如果满足则表明1)、2)两个环节的选相结果有效，否则选相结果无效，令wFaultType＝7。

Claims (2)

1、一种电力系统输电线路故障选相元件，其特征为：发生区内故障后，如果三相差流中，最大差流与最小差流，中间差流与最大、最小差流满足一定的倍数关系及差流门槛，就可以准确地选出区内不对称故障相。
2、如权利要求1所述的电力系统输电线路故障选相元件，其特征为：找出三相差流的大小关系后，再看最大相差流、中间相差流与最小相差流之间是否满足下面的关系式：
I87LPmax≥k·I87LPmin时则差流最大相为故障相；
I87LPmid≥k·I87LPmin、I87LPmax≤k·I87LPmid两式同时满足则差流中间相也为故障相；
如果最大差流不小于k1·In，第一式的条件满足，则表明最大差流相为故障相，如果两式条件都满足则表明最大差流相及中间差流相都为故障相；如第一式条件不满足或最大差流小于k1·In，则选相结果无效。
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