CN1658463A - 电力系统高压输电线路发展性故障判别元件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发展性故障判别元件，与目前所用的判别元件相比，其能更加准确有效地判断出系统是否发生了发展性故障，并且不受电力系统振荡的影响。其特征为发生单相接地后，如果零序电量与负序电量之比的角度变化超过门槛值，或者故障后期线路上得到的零序电量与负序电量之比的大小与故障初期得到的比值大小之比不在门槛范围之内，就判断为系统已经发生了发展性故障。该判别元件在系统非全相运行期间发生故障，也能准确判断出来。

Description

电力系统高压输电线路发展性故障判别元件

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，是一种用于电力系统高压输电线路，判断系统是否发生了发展性故障的方法。

背景技术  发展性故障是指从单相接地故障发展到包括该相在内的相间短路接地故障，在非全相运行期间，线路又发生其它故障时也认为是发生了发展性故障。目前保护针对发展性故障的对策是，在保护确认为单相接地故障后，如果发现两健全相的相电流差突变量元件动作，立即进行阻抗把关，即计算两健全相在内的三种阻抗，设故障相为A相，则计算Z_B、Z_C和Z_BC，任一种阻抗值在距离保护II段范围内，即确认为故障已发展为相间，保护进行三相跳闸。对识别不了的发展性故障，保护延时动作。

输电线路发生故障后，如果发生了发展性故障，选相元件会误选相，线路故障环也发生了改变，保护将发生误动作，因此要求保护能实时判断系统是否发生发展性故障。以前所用发展性故障判别元件，在电力系统发生振荡时，测量到健全相的阻抗受振荡的影响非常大，影响了线路发生发展性故障时的保护性能。

发明内容  本发明的目的在于提供一种电力系统高压输电线路发展性故障判别元件，找到一种不受输电线路振荡影响的反应稳态量的发展性故障判别方法。

本发明的技术方案如下：

发生单相接地后，如果零序电量与负序电量之比的角度变化超过门槛值，或者故障后期线路上得到的零序电量与负序电量之比的大小与故障初期得到的比值大小之比不在门槛范围之内，就判断为系统已经发生了发展性故障。

具体技术方案如下：

a相位关系

发展性故障的判据一：发生单相接地以后，如果零序电量与负序电量之比值的角度变化超过30度，就认为发生了发展性故障。

b幅值关系

发展性故障的判据二：线路发生单相接地，如果故障后期线路上得到的零序电量与负序电量的比值与故障发生初期、确认为单相接地时得到的比值之比不在(0.8，1.25)范围之内，表明线路发生了发展性故障。

当线路非全相运行时，如果再发生故障，同样可以用上面的判据来判别，上面两个判据只要满足其中任意一个，就表明线路发生了发展性故障。

以下是本发明的效果：

以电流量为例，下面给出了该发展性故障判别元件的部分仿真结果：

300km、500kV的超高压输电线路作为模型进行数字仿真。系统模型如附图3所示，其模型参数如下：

母线M端背后的系统参数：Z_m1＝j45.149Ω；Z_m0＝j23.321Ω

母线N端背后的系统参数：Z_n1＝j96.262Ω；Z_n0＝j47.48Ω

线路采用集中耦合参数，其参数为：z₁＝0.0270+j0.3032Ω；z₀＝0.1957+j0.6945Ω

仿真结果1：两端电源等效电势相角差为60度，从A相经过50欧姆过渡电阻接地发展到AB两相经过50欧姆过渡电阻接地时，判别元件对应的幅值和相位判别量分别如附图4；从A相经过50欧姆过渡电阻接地发展到CA两相经过50欧姆过渡电阻接地时，判别元件对应的幅值和相位判别量分别如附图5。横坐标是300公里线路上不同的故障点位置。

由图4和图5可见，对该系统而言，幅值关系和相位关系都能判断为发生了发展性故障。

仿真结果2：电势相位差仍旧是60度，BC两相运行期间发生各种故障，保护安装处零序和负序电流对应的幅值和相位判别量见表格1，对接地故障接地电阻为200欧姆，相间短路过渡电阻为50欧姆。

         表格1 BC两相运行期间发生故障时的判别量

从表格中可以看出，幅值变化量对BC和BCG能准确判断出发展性故障，而相位变化量判别对各种都能准确判出发生了发展性故障，因此该发展性故障判别元件在非全相运行期间也能准确工作。

总之，申请的发展性故障判别元件，在全相运行，由某相接地故障发展到包括该相的相间短路接地时，能够准确判断出已经发生了发展性故障，不受系统振荡的影响；在非全相运行期间，健全相(或者相间)发生故障时，也能准确判断出来。

附图说明  以下图示和流程图中，均以电流量为例。

图1：单相接地复合序网图；

图2：发展性故障判别流程图；

图3：仿真系统模型图；

图4：从AG发展到ABG时判别元件仿真结果；

图5：从AG发展到CAG时判别元件仿真结果。

具体实施方式下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明

a相位关系

根据接地故障时的复合序网图可知，在不计过渡电阻的情况下，零序和负序电量相对相位关系(以电流为例)如下表(1)

            表(1)相对相位和故障类型之间的关系

根据上面给的表格可以看出，从某相接地发展到包括该相在内的相间短路接地故障，

的变化为±120度，例如从AG发展到ABG或者CAG， 的角度变化大小为120度。

考虑到过渡电阻和零、负序分支系数对相位差的影响，给予一定的裕度后，给出发展性故障的判据一：发生单相接地以后，如果零序电量与负序电量之比值的角度变化超过30度，就认为发生了发展性故障。

b幅值关系

设z₀和z₂分别为从故障点看进去的系统等效零序和负序阻抗，R_f为两相短路接地时的过渡电阻， 和

分别为故障点对地的负序和零序电流。

根据附图1的单相接地复合序网图可以得到，发生单相接地时，不管有没有过渡电阻，故障点对地序电流有如下的幅值关系：I_f2＝I_f0，对保护安装处的序电流幅值关系为 $\frac{I_0}{I_2}=\left|\frac{C_0{I}_{f0}}{C_2{I}_{f2}}\right|=\left|\frac{C_0}{C_2}\right|.$ 如果发生两相短路接地， $\frac{I_0}{I_2}=\left|\frac{C_0(Z_0+3R_f)}{C_2{Z}_2}\right|.$ 发生发展性故障后的I₀/I₂与发生发展性故障前的I₀/I₂之比|(Z₀+3R_f)/Z₂|。

如果线路发生单相接地后没有发生发展性故障，由于单相接地时I₀/I₂的大小与过渡电阻没有关系，因此I₀/I₂维持在一个常数，而发生发展性故障后I₀/I₂的大小可能发生变化；对于给定的系统，序分量电压与序分量电流有固定的比例关系，因此零序电压与负序电压的比值也满足上述关系。

由此我们给出发展性故障的判据二：线路发生单相接地，如果故障后期线路上得到的零序电量与负序电量的比值与故障发生初期、确认为单相接地时得到的比值之比不在(0.8，1.25)范围之内，表明线路发生了发展性故障。

当线路非全相运行时，如果再发生故障，同样可以用上面的判据来判别，上面两个判据只要满足其中任意一个，就表明线路发生了发展性故障。

发展性故障判别流程参见附图2，图中以序电流为例， 和

为保护安装处测量到的正序、负序和零序电流，I_e为线路中的额定，a是确认为单相接地零序和负序电流幅值之比，b是确认为单相接地零序和负序电流之间的相位差。

Claims (2)

1、一种电力系统高压输电线路发展性故障判别元件，其特征为：发生单相接地后，如果零序电量与负序电量之比的角度变化超过门槛值，或者故障后期线路上得到的零序电量与负序电量之比的大小与故障初期得到的比值大小之比不在门槛范围之内，就判断为系统已经发生了发展性故障。

2、如权利要求1所述的电力系统高压输电线路发展性故障判别元件，其特征为：

a相位关系

发展性故障的判据一：发生单相接地以后，如果零序电量与负序电量之比值的角度变化超过30度，就认为发生了发展性故障。

b幅值关系

发展性故障的判据二：线路发生单相接地，如果故障后期线路上得到的零序电量与负序电量的比值与故障发生初期、确认为单相接地时得到的比值之比不在(0.8，1.25)范围之内，表明线路发生了发展性故障。

当线路非全相运行时，如果再发生故障，同样可以用上面的判据来判别，上面两个判据只要满足其中任意一个，就表明线路发生了发展性故障。

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