CN1858953A

CN1858953A - 基于本地零序电压补偿的零序功率方向的保护方法

Info

Publication number: CN1858953A
Application number: CN 200610083817
Authority: CN
Inventors: 徐振宇; 赵曼勇; 黄少锋; 孟岩; 丁晓兵
Original assignee: Beijing Sifang Automation Co Ltd; China Southern Power Grid Co Ltd
Current assignee: Beijing Sifang Automation Co Ltd; China Southern Power Grid Co Ltd
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2006-11-08

Abstract

本发明涉及电力系统领域中继电保护的方法，公开了一种通过对保护安装处所测各序电压，在零序电压小于判方向门槛时，用正序电压按一定的规则替代零序电压计算零功方向的方法，该方法包括如下步骤：线路保护装置对电压电流波形进行采样滤序后，对短路故障分析，在零序电压很小的情况下，利用正序电压按一定的规则代替零序电压，判别零功方向，可以有效解决零功不开放的问题。该方法可有效地防止大电源长线路的输电系统，当线路末端发生经过渡电阻接地故障时，零序电流虽然达到定值，传统的零(负)序方向元件由于零(负)序电压达不到方向元件的门槛值，造成保护拒动问题，可保证继电保护的安全可靠运行。

Description

基于本地零序电压补偿的零序功率方向的保护方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域，更具体地涉及继电保护的方法。

背景技术

随着西电东送及各省区电网建设的不断开展，由于西电东送通道往往穿山越岭，线路的运行环境相对比较恶劣，线路发生复杂故障的可能性增大。零序方向保护在国内一直是220KV及以上电压等级输电线路保护对于各类接地故障的主保护，尤其是对于单相高阻接地故障，具有不可或缺的作用，传统的零序后备方向元件采用零序功率方向原理，为了保证方向元件的可靠，需对零序电压设置一定的门槛，躲过正常的不平衡电压。零序电压门槛的使用，提高了方向元件的可靠性，但也降低了方向元件的灵敏性。当母线连接的线路或变压器较多时，母线的零序综合阻抗很小，线路发生高阻接地故障，零序电流虽然达到定值，零序电压达不到零序方向动作门槛，造成保护的拒动。此类问题每年在全国各电网中都有发生。

对于各类接地故障而言，在零序电压不能满足判据方向门槛，以按一定规则代替

计算零功率方向时，零序方向元件的动作范围依然正确。本发明针对零序电压小于门槛造成无零序方向保护拒动情况，提出一种用正序电压按一定规则代替零序电压计算零功方向的方法，避免了保护拒动。

发明内容

为提高零序方向元件的安全性、可靠性，本发明公开了一种正序电压一定规则代替零序电压计算零功方向的方法。该方法包括如下步骤：线路保护装置对电压电流波形进行采样滤序后，对短路故障的分析，在零序电压很小的情况下，利用正序电压一定规则代替零序电压，判别零序方向，可以有效解决零功不开放的问题。该方法可有效地防止大电源长线路的输电系统，当线路术端发生经过渡电阻接地故障时，零序电流虽然达到定值，传统的零(负)序方向元件由于零(负)序电压达不到方向元件的门槛值，造成保护拒动问题，可保证继电保护的安全可靠运行。

附图说明

图1显示了本发明简化的保护逻辑图；

图2显示了以

为参考的零序方向元件动作范围；

图3显示了全线路零序电压同相位。

具体实施方案

保护根据保护安装处的TA和TV测得电流和电压的瞬时值，通过傅氏算法求出各电气量的复数形式，然后可通过下式所示的滤序算法滤出保护安装处的正序电压，零序电流：

3 {\overset{\cdot}{U}}_{1} = {\overset{\cdot}{U}}_{a} + {α \overset{\cdot}{U}}_{b} + α^{2} {\overset{\cdot}{U}}_{c}

3 {\overset{\cdot}{I}}_{0} = {\overset{\cdot}{I}}_{a} + {\overset{\cdot}{I}}_{b} + {\overset{\cdot}{I}}_{c} - - - (1)

式中：

分别为A、B、C相电压和电流，

根据图1显示的保护逻辑简化图，保护故障时若零序电压U₀和负序电压U₂小于门槛，零序电流要大于一定的门槛值，用正序电压按一定的规则代替零序电压计算零功方向。主要包括以下几个方面：

采用传统的零序方向元件；

且有负序电流时，采用负序方向元件；

零序电流大于门槛，采用正序电压按一定规则代替

比较方向；

注：上述a)、b)、c)中的门槛为零序电压设定值，是软件中固定的值为1.5V。零序电流的门槛值是用户整定的值。

原理如下：

对于零、负序方向元件(以电流为参考)如图2所示：

可见正方向故障时，以电流为参考，

的动作范围为：ψ_灵敏角：±81°。单相故障时，故障点有

{\overset{\cdot}{U}}_{1} + {\overset{\cdot}{U}}_{2} + {\overset{\cdot}{U}}_{0} = 0,

则

{\overset{\cdot}{U}}_{1} = - ({\overset{\cdot}{U}}_{0} + {\overset{\cdot}{U}}_{2}) .

因与的相位相同，故有：

Arg ({\overset{\cdot}{U}}_{0}) = - Arg ({\overset{\cdot}{U}}_{1}) - - - (2)

对于两相短路接地时，故障点有

{\overset{\cdot}{U}}_{1} = {\overset{\cdot}{U}}_{2} = {\overset{\cdot}{U}}_{0},

则

Arg ({\overset{\cdot}{U}}_{0}) = Arg ({\overset{\cdot}{U}}_{1}) . - - - (3)

在假设全线路零、负序阻抗均匀的情况下，实际上全线路的零序电压、负序电压是同相位的，如图3所示：

但是以上分析中所用的

为故障点的正序电压，而全线路的正序电压的大小及相位与负荷电流的大小有关，单纯的故障电流分量同零序电流一样不会引起

相位的变化，而负荷电流及线路两侧正序功角的变化才是引起

相位变化的真正原因，由图2可以看出，以

为参考，

滞后

以_灵敏角为中心，前后81°，零序方向元件都可以动作，式(2)、式(3)给出的是故障点正序电压与零序电压的相位关系。对于故障点，可以由正序电压准确无误的得出零序电压的相位，但故障点可能并非保护安装点，最严重的情况是保护范围末端故障，此时，负荷电流对正序电压影响最大，对于送端，正序电压会由于负荷电流的影响而超前于零序电压，对于受端，正序电压会由于负荷电流的影响而滞后于零序电压。但是，对于单一的输电线路而言，不论是送端还是受端，由于被保护线路两端功角远小于168°，所以以

代替时，零序方向元件的动作范围依然正确。

单相故障：零序正方向动作区为：

两相短路接地：零序正方向动作区为：

综上所述，本发明使零功方向没有死区，有效地防止大电源长线路的输电系统，当线路末端发生经过渡电阻接地故障时，零序电流虽然达到定值，传统的零(负)序方向元件由于零(负)序电压达不到方向元件的门槛值，造成保护拒动问题，保证保护的安全可靠运行。

Claims

1.一种基于本地零序电压补偿的判别零序功率方向的保护方法，该方法包括步骤：

线路保护装置对互感器的电压电流波形进行采样滤序算法滤出保护安装处的零序电压U₀、负序电压U₂、正序电压U₁以及零序电流I₀各序分量；

判断零序和负序电压，若零序电压和负序电压值小于门槛值，零序电流满足条件，利用正序电压按一定的规则替代零序电压，判别零序方向，其中，

单相故障，零序正方向动作区为：-180°＜(-Arg(U₁)-Arg(I₀))≤-18°。

两相短路接地，零序正方向动作区为：-180°＜(Arg(U₁)-Arg(I₀))≤-18°。